KR20210133069A - Adhesive transfer film and method for manufacturing power module substrate using the same - Google Patents

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KR20210133069A KR1020200051778A KR20200051778A KR20210133069A KR 20210133069 A KR20210133069 A KR 20210133069A KR 1020200051778 A KR1020200051778 A KR 1020200051778A KR 20200051778 A KR20200051778 A KR 20200051778A KR 20210133069 A KR20210133069 A KR 20210133069A
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Abstract

The present invention provides an adhesive transfer film and a method of manufacturing a substrate for a power module by using the same, in which the method includes: a preparation step of preparing an adhesive transfer film (10); a temporary bonding step of transferring an adhesive layer (13) on the adhesive transfer film (10) to an object (40), and temporarily bonding the object (40) to which the adhesive layer (13) is transferred to a lower substrate (20) by a medium of the adhesive layer (13); and a main bonding step of mainly bonding the object (40) between the lower substrate (20) and an upper substrate (30) by bonding and sintering the upper substrate (30) to an upper portion of the object (40) that is temporarily bonded onto the lower substrate (20). According to the present invention, a sintering process is simplified to one time, so that a process time is reduced, and a facility investment cost is reduced.

Description

접착제 전사 필름 및 이를 이용한 파워모듈용 기판 제조방법{ADHESIVE TRANSFER FILM AND METHOD FOR MANUFACTURING POWER MODULE SUBSTRATE USING THE SAME}Adhesive transfer film and substrate manufacturing method for power module using the same

본 발명은 접착제 전사 필름 및 이를 이용한 파워모듈용 기판 제조방법에 관한 것으로, 반도체 칩 및 스페이서를 기판에 접합하기 위해 제작된 접착제 전사 필름 및 이를 이용한 파워모듈용 기판 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an adhesive transfer film and a method for manufacturing a substrate for a power module using the same, and to an adhesive transfer film manufactured for bonding semiconductor chips and spacers to a substrate and a method for manufacturing a substrate for a power module using the same.

파워모듈은 전기차에 사용되는 전압을 직류에서 교류로 변경하여 모터로 공급한다. 전기차의 고성능화로 인해 파워모듈에 실장되는 반도체 칩은 기존 실리콘(Si)에서 성능이 우수한 탄화규소(SiC)로 바뀌고 있다. 그런데 탄화규소 반도체를 사용하는 파워모듈은 고전압으로 인해 높은 발열이 발생하기 때문에 방열이 중요하다.The power module changes the voltage used in electric vehicles from direct current to alternating current and supplies it to the motor. Due to the high performance of electric vehicles, semiconductor chips mounted on power modules are changing from silicon (Si) to silicon carbide (SiC) with excellent performance. However, heat dissipation is important because power modules using silicon carbide semiconductors generate high heat due to high voltage.

파워모듈은 두 기판의 사이에 반도체 칩이 실장되고 반도체 칩의 방열 특성을 양호하게 하기 위해 Ag 소결 페이스트(Ag Sintering Paste)를 이용한 접합 방식을 사용한다. 그런데 Ag 소결 페이스트를 이용한 접합은 반도체 칩 또는 스페이서에 Ag 소결 페이스트를 균일하게 도포하기 어렵고, 반도체 칩에 스페이서가 올라가는 형태인 경우 추가로 접착제 도포 및 2차 소결이 요구되므로 공정 시간이 길고 고가의 장비가 필요한 문제점이 있다.The power module uses a bonding method using Ag sintering paste to mount a semiconductor chip between two substrates and to improve the heat dissipation characteristics of the semiconductor chip. However, in bonding using Ag sintering paste, it is difficult to uniformly apply Ag sintering paste to semiconductor chips or spacers. There is a problem that requires

또한, 파워모듈은 각 구성을 접합시킬 때 반도체 칩의 파손을 방지하기 위해 솔더링 접합 방식을 사용하기도 하는데, 솔더링 접합은 접합 강도가 낮아 접합이 분리되는 문제점이 있다.In addition, the power module uses a soldering bonding method to prevent damage to the semiconductor chip when bonding each component, but the soldering bonding has a problem in that the bonding is separated due to low bonding strength.

본 발명의 목적은 반도체 칩 및 스페이서를 기판에 접합하기 위한 접합 공정에서, Ag 소결 페이스트(Ag Sintering Paste)를 필름 형태로 제작하여 균일한 두께 및 보이드 없는 접합이 가능하도록 하며, 더불어 소결 공정을 최소화하여 공정 시간을 감소시킬 수 있고, 설비 투자비가 감소되도록 한 접착제 전사 필름 및 이를 이용한 파워모듈용 기판 제조방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to enable uniform thickness and void-free bonding by manufacturing Ag sintering paste in the form of a film in the bonding process for bonding semiconductor chips and spacers to a substrate, and to minimize the sintering process To provide an adhesive transfer film capable of reducing process time and reducing equipment investment cost and a method for manufacturing a substrate for a power module using the same.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 베이스 필름과 베이스 필름 상에 형성된 점착층과 점착층 상에 형성된 접착층을 포함한다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, the present invention includes a base film, an adhesive layer formed on the base film, and an adhesive layer formed on the adhesive layer.

접착층은 Ag 접착층이고, Ag 접착층은 Ag 분말 97~99 중량%와 바인더 1~3 중량%를 포함한다.The adhesive layer is an Ag adhesive layer, and the Ag adhesive layer includes 97 to 99 wt% of Ag powder and 1 to 3 wt% of a binder.

베이스 필름은 PET 필름이고, 점착층은 OCA일 수 있다.The base film may be a PET film, and the adhesive layer may be OCA.

파워모듈용 기판 제조방법은 접착제 전사 필름을 준비하는 준비단계와 접착제 전사 필름 상의 접착층을 대상물에 전사시키고, 접착층이 전사된 대상물을 접착층을 매개로 하부 기판에 가접합시키는 가접단계와, 하부 기판 상에 가접된 대상물의 상부에 상부 기판을 접합하고 소결하여 하부 기판과 상부 기판의 사이에 상기 대상물을 본접합시키는 본접단계를 포함한다.The method for manufacturing a substrate for a power module includes a preparation step of preparing an adhesive transfer film, a temporary bonding step of transferring an adhesive layer on the adhesive transfer film to an object, and temporary bonding of the object to which the adhesive layer is transferred to a lower substrate through an adhesive layer; and bonding and sintering the upper substrate to the upper portion of the object temporarily bonded to the substrate, thereby bonding the object between the lower substrate and the upper substrate.

준비단계는, 베이스 필름을 준비하는 단계와 베이스 필름 상에 점착층을 형성하는 단계와 점착층 상에 접착층을 형성하는 단계를 포함한다.The preparation step includes preparing a base film, forming an adhesive layer on the base film, and forming an adhesive layer on the adhesive layer.

준비단계는, PET 필름 상에 OCA 필름을 부착하는 단계와 OCA 필름 상에 Ag 소결 페이스트를 도포 또는 인쇄하고 건조하여 Ag 접착층을 형성하는 단계를 포함한다.The preparation step includes attaching an OCA film on the PET film, applying or printing Ag sintering paste on the OCA film, and drying the Ag adhesive layer to form an Ag adhesive layer.

가접단계는, 다이에 접착제 전사 필름을 고정시키고, 진공을 이용하여 대상물을 흡착 및 고정하는 상부척에 대상물을 고정시키는 단계와 상부척과 다이를 각각 가열하면서 상부척에 고정된 대상물을 접착제 전사 필름 측으로 가압하여 접착제 전사 필름 상의 접착층을 대상물에 전사시키는 단계와 진공을 유지하면서 상부척을 상승시켜 상기 접착층이 부착된 대상물을 상승시키는 단계와 상부척을 하부 기판의 상부로 이송시키는 단계와 상부척에 고정된 대상물을 하부 기판 측으로 가압하여 대상물을 하부 기판에 가접합시키는 단계와 진공을 해제하고 상부척을 상승시키는 단계를 포함한다.The temporary bonding step includes fixing the adhesive transfer film to the die, fixing the object to the upper chuck that sucks and fixes the object using vacuum, and heating the upper chuck and the die while respectively heating the object fixed to the upper chuck to the adhesive transfer film side. Transferring the adhesive layer on the adhesive transfer film to the object by applying pressure, raising the upper chuck while maintaining the vacuum to raise the object to which the adhesive layer is attached, transferring the upper chuck to the upper part of the lower substrate, and fixing the upper chuck to the upper chuck It includes the steps of temporarily bonding the object to the lower substrate by pressing the object to the lower substrate side, releasing the vacuum and raising the upper chuck.

가접단계에서 다이는 80~100℃의 온도로 가열하고, 상부척은 100~170℃의 온도로 가열한다.In the temporary welding step, the die is heated to a temperature of 80~100℃, and the upper chuck is heated to a temperature of 100~170℃.

본접단계에서 소결은 240~300℃에서 가열 가압하면서 2분~5분 동안 수행한다.In the bonding step, sintering is performed for 2 to 5 minutes while heating and pressing at 240 to 300 °C.

가접단계에서, 대상물은 반도체 칩, 제1 전도성 스페이서 및 제2 전도성 스페이서를 포함하고, 가접단계는, 접착제 전사 필름 상의 접착층을 반도체 칩의 하면에 전사시키고, 접착층이 전사된 반도체 칩을 접착층을 매개로 하부 기판의 상면에 가접합시키는 제1 가접단계와 접착제 전사 필름 상의 접착층을 제1 전도성 스페이서의 하면에 전사시키고, 접착층이 전사된 제1 전도성 스페이서를 접착층을 매개로 반도체 칩의 상면에 가접합시키는 제2 가접단계와 접착제 전사 필름 상의 접착층을 제2 전도성 스페이서의 하면에 전사시키고, 접착층이 전사된 제2 전도성 스페이서를 접착층을 매개로 하부 기판의 상면에 가접합시키는 제3 가접단계를 포함한다.In the temporary bonding step, the object includes a semiconductor chip, a first conductive spacer and a second conductive spacer, and in the temporary bonding step, the adhesive layer on the adhesive transfer film is transferred to the lower surface of the semiconductor chip, and the semiconductor chip to which the adhesive layer is transferred is interposed between the adhesive layer The first temporary bonding step of temporarily bonding to the upper surface of the lower substrate with a furnace, transferring the adhesive layer on the adhesive transfer film to the lower surface of the first conductive spacer, and temporarily bonding the first conductive spacer to which the adhesive layer is transferred to the upper surface of the semiconductor chip through the adhesive layer A third temporary bonding step of transferring the adhesive layer on the adhesive transfer film to the lower surface of the second conductive spacer, and temporarily bonding the second conductive spacer to which the adhesive layer is transferred to the upper surface of the lower substrate via the adhesive layer. .

제2 전도성 스페이서의 높이는 반도체 칩, 접착층, 제1 전도성 스페이서의 높이를 합한 높이와 동일한 높이이다.The height of the second conductive spacer is the same as the sum of the heights of the semiconductor chip, the adhesive layer, and the first conductive spacer.

본접단계는 하부 기판 상에 가접된 제1 전도성 스페이서 및 제2 전도성 스페이서와 대응되게 위치되도록 상부 기판의 하면에 접착층을 형성하는 단계와 상부 기판을 상부척에 고정하고, 상부척에 고정된 상부 기판을 하부 기판 측으로 가열 가압하여 반도체 칩과 제1 전도성 스페이서의 가접합체 및 제2 전도성 스페이서를 상부 기판과 하부 기판 사이에 본접합시키는 단계를 포함한다.The bonding step includes forming an adhesive layer on the lower surface of the upper substrate so as to correspond to the first conductive spacer and the second conductive spacer temporarily bonded on the lower substrate, fixing the upper substrate to the upper chuck, and fixing the upper substrate to the upper chuck. and heating and pressurizing the semiconductor chip to the lower substrate side to make a main bonding body between the semiconductor chip and the first conductive spacer and the second conductive spacer between the upper substrate and the lower substrate.

상부 기판과 상기 하부 기판은 AMB기판 또는 DBC 기판을 사용한다.An AMB substrate or a DBC substrate is used for the upper substrate and the lower substrate.

본 발명은 은 소결 페이스트를 필름 형태로 제작하여 반도체 칩 및 스페이서를 하부 기판에 접합하는 용도로 사용한다. 또한, 본 발명은 최종 상부 기판에 접착층을 인쇄 방식으로 형성하고 하부 기판의 스페이서와 접합하면서 가열 가압하여 소결한다.In the present invention, a silver sintering paste is manufactured in the form of a film and used for bonding a semiconductor chip and a spacer to a lower substrate. In addition, according to the present invention, an adhesive layer is formed on the final upper substrate by a printing method, and is sintered by heating and pressing while bonding with the spacer of the lower substrate.

따라서 본 발명은 하부 기판을 뒤집을 필요없이 하부 기판 상의 스페이서와 상부 기판의 본접합 가능하므로 소결이 1회로 간소화되고, 이로 인해 공정 시간이 감소하고 설비 투자비도 줄일 수 있는 효과가 있다.Therefore, in the present invention, since the main bonding of the spacer on the lower substrate and the upper substrate is possible without turning over the lower substrate, sintering is simplified once, thereby reducing the process time and reducing the equipment investment cost.

또한, 본 발명은 하부 기판과 상부 기판의 사이에 반도체 칩과 스페이서를 접합하는 접착층의 하면 평탄도를 베이스 필름이 잡아주고, 접착층의 상면 평탄도는 상부척의 가압력으로 잡아줄 수 있으므로 접착층의 두께를 얇고 균일하게 형성할 수 있다. 따라서 본 발명은 상부 기판과 하부 기판의 균일 접합이 가능하고 이는 파워모듈 제품의 신뢰성을 높이는데 기여할 수 있는 효과가 있다.In addition, in the present invention, the base film holds the flatness of the lower surface of the adhesive layer bonding the semiconductor chip and the spacer between the lower substrate and the upper substrate, and the upper surface flatness of the adhesive layer can be obtained by the pressing force of the upper chuck, so the thickness of the adhesive layer is reduced. It can be formed thinly and uniformly. Therefore, the present invention enables uniform bonding of the upper substrate and the lower substrate, which has an effect that can contribute to increasing the reliability of the power module product.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 접착제 전사 필름을 보인 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 파워모듈용 기판 제조방법을 설명하기 위한 도면.
도 3에는 파워모듈용 기판의 예를 도시한 평면도.
도 4는 도 3의 파워모듈용 기판 제조방법을 설명하기 위한 도면.
도 5는 파워모듈용 기판의 다른 예를 도시한 평면도.
도 6은 도 5의 파워모듈용 기판 제조방법을 설명하기 위한 도면.1 is a cross-sectional view showing an adhesive transfer film according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining a method of manufacturing a substrate for a power module according to an embodiment of the present invention.
3 is a plan view showing an example of a substrate for a power module.
FIG. 4 is a view for explaining a method of manufacturing a substrate for a power module of FIG. 3;
5 is a plan view showing another example of a substrate for a power module.
FIG. 6 is a view for explaining a method of manufacturing a substrate for a power module of FIG. 5;

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 반도체 칩(Chip), 전도성 스페이서(CQC), 절연 스페이서 등의 대상물을 기판에 접합하기 위한 접착제 전사 필름(10)을 포함한다.The present invention includes an adhesive transfer film 10 for bonding an object such as a semiconductor chip, a conductive spacer (CQC), or an insulating spacer to a substrate.

도 1에 도시된 바에 의하면, 접착제 전사 필름(10)은 베이스 필름(11), 베이스 필름(11) 상에 형성된 점착층(sticky layer)(12) 및 점착층(12) 상에 형성된 접착층(Adhesive layer)(13)을 포함한다. 접착제 전사 필름(10)은 Ag 소결 페이스트를 필름 형태로 제작한 것이다. 베이스 필름(11)은 PET 필름을 적용하고, 점착층(12)은 OCA 필름을 적용하고, 접착층(13)은 Ag 접착층을 적용한다. Ag 접착층(13)은 방열 특성을 양호하기 위해 사용한다. As shown in FIG. 1 , the adhesive transfer film 10 includes a base film 11 , an adhesive layer 12 formed on the base film 11 , and an adhesive layer formed on the adhesive layer 12 . layer) (13). The adhesive transfer film 10 is made of Ag sintering paste in the form of a film. The base film 11 is a PET film, the adhesive layer 12 is an OCA film, and the adhesive layer 13 is an Ag adhesive layer. The Ag adhesive layer 13 is used for good heat dissipation properties.

Ag 접착층은 Ag 분말 98~99 중량%와 바인더 1~2 중량%를 포함한다. Ag 접착층은 Ag 분말의 함량을 높여 열전도도를 높인다. The Ag adhesive layer includes 98 to 99% by weight of Ag powder and 1 to 2% by weight of a binder. The Ag adhesive layer increases the content of Ag powder to increase thermal conductivity.

Ag는 높은 열전도율로 방열 특성을 양호하게 하고, 접착층이 전도성을 갖도록 한다. 바인더는 Ag가 높은 접착력을 갖고 균일 도포되도록 한다. Ag 접착층은 균일 도포 가능한 범위에서 Ag 분말의 함량을 최대로 하고 바인더의 함량을 최소로 하여 저온 소결이 가능하도록 한다. 저온소결 온도는 240~300℃ 범위일 수 있다.Ag has good heat dissipation properties due to its high thermal conductivity, and allows the adhesive layer to have conductivity. The binder ensures that Ag has high adhesion and is uniformly applied. The Ag adhesive layer enables low-temperature sintering by maximizing the content of Ag powder and minimizing the content of the binder in the range that can be applied uniformly. The low temperature sintering temperature may be in the range of 240 ~ 300 ℃.

바인더의 함량이 1~2 중량% 범위로 낮아지면 유기 함량이 낮아져 Ag 접착층의 열분해 및 소결 온도를 약 60~100℃ 정도 낮출 수 있다. 낮은 소결 온도는 Ag 접착층의 빠른 소결을 가능하게 한다. Ag 접착층의 빠른 소결은 소결시 수축율을 줄이고 소결층의 균열을 방지하여 불량률을 낮춘다.When the content of the binder is lowered to 1 to 2 wt%, the organic content is lowered, so that the thermal decomposition and sintering temperature of the Ag adhesive layer can be lowered by about 60 to 100°C. The low sintering temperature enables fast sintering of the Ag adhesive layer. The rapid sintering of the Ag adhesive layer reduces the shrinkage during sintering and prevents cracking of the sintered layer, thereby lowering the defect rate.

Ag 접착층은 Ag 분말이 나노입자 형태로 포함된다. Ag 분말은 액상이 되는 온도가 900℃ 이상이므로 240~300℃ 범위에서 소결이 가능하고, Ag 솔더는 액상이 되는 온도가 200℃ 이상이므로 240~300℃ 범위에서 소결이 불가능하다. The Ag adhesive layer contains Ag powder in the form of nanoparticles. Ag powder has a liquid phase temperature of 900° C. or higher, so it can be sintered in a range of 240 to 300° C., and Ag solder cannot be sintered in a range of 240 to 300° C. because a liquid phase temperature is 200° C. or higher.

Ag 접착층은 열전도성(Thermal conductivity)이 200~300W/mK로 높은 열전도율을 갖고, 전단강도(Shear strength)가 50MPa 이상이고 점도(Viscosity)가 40~100kcps로 여러 표면에 높은 접착력을 갖는다. Ag 대신 Au를 사용할 수도 있으나 비용상 Ag를 사용하는 것이 바람직하다. The Ag adhesive layer has high thermal conductivity with a thermal conductivity of 200 to 300 W/mK, a shear strength of 50 MPa or more, and a viscosity of 40 to 100 kcps, so it has high adhesion to various surfaces. It is also possible to use Au instead of Ag, but it is preferable to use Ag in view of cost.

접착제 전사 필름(10)은 베이스 필름(11) 상에 OCA 필름을 부착하고 OCA 필름 상에 Ag 소결 페이스트를 도포 또는 인쇄하고 건조하여 형성할 수 있다. 또는, 접착제 전사 필름(10)은 베이스 필름(11) 상에 Ag 소결 페이스트를 도포 또는 인쇄하고 건조하여 형성할 수 있다. 인쇄는 스크린 인쇄 또는 스텐실 인쇄일 수 있다.The adhesive transfer film 10 may be formed by attaching an OCA film on the base film 11 , applying or printing Ag sintering paste on the OCA film, and drying. Alternatively, the adhesive transfer film 10 may be formed by applying or printing Ag sintering paste on the base film 11 and drying it. Printing may be screen printing or stencil printing.

점착층(12)은 베이스 필름(11)에 대한 접착층(13)의 이형성을 좋게한다. Ag 소결 페이스트는 Ag 접착층과 동일하게 Ag 분말 97~99 중량%와 바인더 1~3 중량%를 포함한다. The adhesive layer 12 improves the releasability of the adhesive layer 13 to the base film 11 . The Ag sintering paste contains 97 to 99% by weight of Ag powder and 1 to 3% by weight of the binder in the same manner as the Ag adhesive layer.

필름 형태로 제조된 접착제 전사 필름(10)은 접착층(13)의 높이를 굉장히 균일하게 할 수 있다. 두 기판의 사이에 대상물을 접합하는 경우, 접착층(13)의 높이가 균일해야 두 기판의 사이에 공차가 발생하지 않고 최종 제품에 문제가 발생하지 않는다.The adhesive transfer film 10 manufactured in the form of a film can make the height of the adhesive layer 13 very uniform. When bonding an object between two substrates, the height of the adhesive layer 13 must be uniform so that a tolerance does not occur between the two substrates and a problem does not occur in the final product.

더불어, 두 기판의 사이에 대상물을 접합시 접착제 전사 필름(10)을 사용하면 종래 대상물에 페이스트를 도포하고 기판에 접합하는 페이스트(paste) 공정 대비 보이드(void) 및 스탠드 오프(atand off) 결함을 줄일 수 있다. 보이드(void)는 소결 후 접착층(13)에 기공이 발생하는 것이고, 스탠드 오프 결함은 대상물이 기판에 평평하게 접합되지 않고 어느 일측으로 기울어진 것을 의미한다.In addition, when the adhesive transfer film 10 is used when bonding an object between two substrates, void and stand-off defects are eliminated compared to the paste process of applying a paste to a conventional object and bonding to a substrate. can be reduced A void refers to the occurrence of pores in the adhesive layer 13 after sintering, and a stand-off defect means that the object is inclined to one side without being flatly bonded to the substrate.

접착제 전사 필름(10)은 베이스 필름(11)의 두께가 75~100㎛일 수 있다. 접착층(13)의 두께는 40~60㎛일 수 있으며, 바람직하게는 50㎛이다. 접착제 전사 필름(10)은 접착층(13)의 두께와 보이드(void)의 조절이 가능하다.In the adhesive transfer film 10 , the thickness of the base film 11 may be 75 to 100 μm. The thickness of the adhesive layer 13 may be 40 to 60 μm, preferably 50 μm. The adhesive transfer film 10 can control the thickness and voids of the adhesive layer 13 .

접착제 전사 필름(10)은 파워모듈용 기판 제조방법에 적용될 수 있다.The adhesive transfer film 10 may be applied to a method of manufacturing a substrate for a power module.

도 2에 도시된 바에 의하면, 파워모듈용 기판 제조방법은 접착제 전사 필름(10)을 사용하여 대상물(40)에 접착층을 전사하고, 접착층(13)이 전사된 대상물(40)을 하부 기판(20)의 상면에 가접합할 수 있다. As shown in FIG. 2 , in the method of manufacturing a substrate for a power module, an adhesive layer is transferred to an object 40 using an adhesive transfer film 10 , and the object 40 to which the adhesive layer 13 is transferred is transferred to a lower substrate 20 ) can be temporarily joined to the upper surface of

파워모듈용 기판 제조방법은 접착제 전사 필름(10)을 준비하는 준비단계와, 접착제 전사 필름 상의 접착층을 대상물에 전사시키고, 접착층이 전사된 대상물을 상기 접착층을 매개로 하부 기판에 가접합시키는 가접단계와, 하부 기판(20) 상에 가접된 대상물(40)의 상부에 상부 기판(30)을 접합하고 소결하여 하부 기판과 상부 기판(30)의 사이에 대상물(40)을 본접합시키는 본접단계를 포함한다. A method of manufacturing a substrate for a power module includes a preparation step of preparing an adhesive transfer film 10, a temporary bonding step of transferring an adhesive layer on the adhesive transfer film to an object, and temporarily bonding the object to which the adhesive layer is transferred to a lower substrate through the adhesive layer and bonding the upper substrate 30 to the upper portion of the object 40 temporarily bonded on the lower substrate 20 and sintering to bond the object 40 between the lower substrate and the upper substrate 30. include

준비단계는, 베이스 필름에 접착층을 사전 코팅하는 단계이다.The preparation step is a step of pre-coating an adhesive layer on the base film.

준비단계는, 베이스 필름(11)을 준비하는 단계와 베이스 필름(11) 상에 점착층(12)을 형성하는 단계와 점착층(12) 상에 접착층(13)을 형성하는 단계를 포함한다. 일예로, 준비단계는, PET 필름 상에 OCA 필름을 부착하는 단계와 OCA 필름 상에 Ag 소결 페이스트를 도포 또는 인쇄하고 건조하여 Ag 접착층을 형성하는 단계를 포함한다. 베이스 필름(11)은 PET(Polyester) 필름외에도 PC(Polycarbonate) 필름을 사용할 수 있다. 그러나 PET 필름은 PC 필름에 비해 접착층(13)의 하면 평탄도를 잡아주는데 유리하다. 접착층(13)의 상면 평탄도는 상부척(3)의 가압력으로 잡아줄 수 있다. 접착층(13)의 평탄도가 좋지 않으면 소결시 접착층이 휘어지는 문제가 된다.The preparation step includes preparing the base film 11 , forming the adhesive layer 12 on the base film 11 , and forming the adhesive layer 13 on the adhesive layer 12 . For example, the preparation step includes attaching an OCA film on a PET film, applying or printing Ag sintering paste on the OCA film, and drying the Ag adhesive layer to form an Ag adhesive layer. The base film 11 may be a PC (Polycarbonate) film in addition to a PET (Polyester) film. However, compared to the PC film, the PET film is advantageous in maintaining the flatness of the lower surface of the adhesive layer 13 . The flatness of the upper surface of the adhesive layer 13 may be maintained by the pressing force of the upper chuck 3 . If the flatness of the adhesive layer 13 is not good, there is a problem in that the adhesive layer is bent during sintering.

도 2에 도시된 바에 의하면, 가접단계는 다이(1)에 접착제 전사 필름(10)을 고정시키고, 진공을 이용하여 대상물(40)을 흡착 및 고정하는 상부척(3)에 대상물(40)을 고정시키는 단계(s1)와, 상부척(3)과 다이(1)를 각각 가열하면서 상부척(3)에 고정된 대상물(40)을 접착제 전사 필름(10) 측으로 가압하여 접착제 전사 필름(10) 상의 접착층(13)을 대상물(40)에 전사시키는 단계(s2)와, 진공을 유지하면서 상부척(3)을 상승시켜 접착층(13)이 부착된 대상물(40)을 상승시키는 단계(s3)와, 상부척(3)을 하부 기판(20)의 상부로 이송시키는 단계(s4)와, 상부척(3)에 고정된 대상물(40)을 하부 기판(20) 측으로 가압하여 대상물(40)을 하부 기판(20)에 가접합시키는 단계(s5)와, 상부척(3)의 진공을 해제하고 상부척(3)을 상승시키는 단계(s6)를 포함한다. (s1)에서 (s3) 단계는 접착제 전사 필름(10)에서 대상물(40)로 접착층(13)을 전사하는 단계이고, (s5)에서 (s6) 단계는 접착층(13)이 전사된 대상물(40)을 하부 기판(20)에 가접합하는 단계이다. As shown in FIG. 2 , in the temporary welding step, the adhesive transfer film 10 is fixed to the die 1 , and the object 40 is attached to the upper chuck 3 for adsorbing and fixing the object 40 using a vacuum. In the step of fixing (s1), while heating the upper chuck 3 and the die 1, respectively, pressing the object 40 fixed to the upper chuck 3 toward the adhesive transfer film 10 to the adhesive transfer film 10 The step (s2) of transferring the adhesive layer 13 on the upper surface to the object 40, and the step of raising the upper chuck 3 while maintaining the vacuum to raise the object 40 to which the adhesive layer 13 is attached (s3) and , a step (s4) of transferring the upper chuck 3 to the upper portion of the lower substrate 20, and pressing the object 40 fixed to the upper chuck 3 toward the lower substrate 20 to lower the object 40 It includes a step (s5) of temporary bonding to the substrate (20), and a step (s6) of releasing the vacuum of the upper chuck (3) and raising the upper chuck (3). Steps (s1) to (s3) are steps of transferring the adhesive layer 13 from the adhesive transfer film 10 to the object 40, and steps (s5) to (s6) are the steps to which the adhesive layer 13 is transferred. ) is a step of temporarily bonding the lower substrate 20 .

(s1) 단계는 상부척(3)이 진공으로 대상물(40)을 픽업(pick up)하는 단계이다.Step (s1) is a step in which the upper chuck 3 picks up the object 40 in a vacuum.

(s2) 단계는 대상물(40)의 하면에 접착층(13)을 전사하는 단계이다. (s2) 단계에서, 다이(1)는 80~100℃의 온도로 가열하고, 상부척(3)은 100~170℃의 온도로 가열한다. 바람직하게는 다이는 80~100℃의 온도로 가열하고, 상부척(3)은 160℃의 온도로 가열한다. 가압은 1~4MPa로 수행할 수 있다. 상부척(3)의 가열 온도가 다이(1)의 가열 온도보다 높아야 접착층(13)이 온도가 높은 쪽인 대상물(40)에 강하게 접착될 수 있다. Step (s2) is a step of transferring the adhesive layer 13 to the lower surface of the object 40. In step (s2), the die 1 is heated to a temperature of 80 ~ 100 ℃, the upper chuck 3 is heated to a temperature of 100 ~ 170 ℃. Preferably, the die is heated to a temperature of 80 to 100°C, and the upper chuck 3 is heated to a temperature of 160°C. Pressurization may be performed at 1-4 MPa. When the heating temperature of the upper chuck 3 is higher than the heating temperature of the die 1 , the adhesive layer 13 can be strongly adhered to the object 40 having a higher temperature.

(s3) 단계는 접착층(13)을 대상물에 부착하여 픽업(pick up)하는 단계이다. (s3) 단계에서, 접착층(13)은 대상물(40)의 하면에 전사에 의해 부착되고 베이스 필름(11)에서 분리된다. 이때, 점착층(12)은 베이스 필름(11)에서 분리되지 않으므로 접착층(13)이 깨끗하게 분리될 수 있다.Step (s3) is a step of picking up the adhesive layer 13 by attaching it to the object. In step (s3), the adhesive layer 13 is attached to the lower surface of the object 40 by transfer and is separated from the base film 11 . At this time, since the adhesive layer 12 is not separated from the base film 11 , the adhesive layer 13 can be separated cleanly.

(s4) 단계는 대상물(40)을 하부 기판(20) 상에 가접합하기 위해 대상물(40)을 하부 기판(20)의 상부로 이송하는 단계이다. 하부 기판(20)은 AMB 기판 또는 DBC 기판일 수 있다. Step (s4) is a step of transferring the object 40 to the upper portion of the lower substrate 20 in order to temporarily bond the object 40 on the lower substrate 20 . The lower substrate 20 may be an AMB substrate or a DBC substrate.

(s5) 단계는 상부척(3)에 고정된 대상물(40)을 하부 기판(20) 측으로 가압하여 대상물(40)을 하부 기판(20) 상에 가접시키는 단계이다. (s5) 단계에서, 다이(1)는 80~100℃의 온도로 가열하고, 상부척(3)은 100~170℃의 온도로 가열한다. 바람직하게는 다이(1)는 80~100℃의 온도로 가열하고, 상부척(3)은 160℃의 온도로 가열한다. 가압은 1~4MPa 범위로 수행할 수 있다. Step (s5) is a step of temporarily bonding the object 40 on the lower substrate 20 by pressing the object 40 fixed to the upper chuck 3 toward the lower substrate 20 . In step (s5), the die 1 is heated to a temperature of 80 ~ 100 ℃, the upper chuck 3 is heated to a temperature of 100 ~ 170 ℃. Preferably, the die 1 is heated to a temperature of 80 to 100°C, and the upper chuck 3 is heated to a temperature of 160°C. Pressurization may be performed in the range of 1 to 4 MPa.

(s6) 단계는 진공을 해제하고 상부척(3)을 상승시켜 가접을 완료하는 단계이다. 이와 같이, 80~100℃의 온도로 가열된 다이(1)를 이용하여 접착제 전사 필름(10)을 가열하고, 100~170℃의 온도로 가열된 상부척(3)을 이용하여 대상물(40)을 가열한 다음, 대상물(40)이 접착제 전사 필름(10) 측으로 가압되도록 상부척(3)을 하강시키면 접착제 전사 필름(10) 상의 접착층(13)이 온도가 더 높은 대상물(40)의 하면에 전사될 수 있다. Step (s6) is a step of releasing the vacuum and raising the upper chuck 3 to complete the temporary welding. In this way, the adhesive transfer film 10 is heated using the die 1 heated to a temperature of 80 to 100° C., and the object 40 is heated using the upper chuck 3 heated to a temperature of 100 to 170° C. After heating, when the upper chuck 3 is lowered so that the object 40 is pressed toward the adhesive transfer film 10, the adhesive layer 13 on the adhesive transfer film 10 is on the lower surface of the object 40 with a higher temperature. can be transcribed.

가접단계 후, 하부 기판(20) 상에 가접된 대상물(40)의 상부에 상부 기판(도 4의 도면 부호 30 참조)을 접합하고 소결하여 하부 기판(20)과 상부 기판(30)의 사이에 대상물(40)을 본접합시키는 단계를 수행한다. 소결은 240~300℃에서 가열 가압하면서 2분~5분 동안 수행한다. 가압은 8~15MPa 범위로 수행할 수 있다. After the temporary bonding step, the upper substrate (refer to reference numeral 30 in FIG. 4 ) is bonded to the upper portion of the object 40 temporarily bonded on the lower substrate 20 and sintered between the lower substrate 20 and the upper substrate 30 . A step of bonding the object 40 is performed. Sintering is carried out for 2 to 5 minutes while heating and pressing at 240 ~ 300 ℃. Pressurization may be performed in the range of 8 to 15 MPa.

가압은 보이드(void) 발생을 방지하기 위한 것이다. 가압은 밀도를 높여 소결 공정시간을 현저하게 줄여준다. 따라서 가압 소결하면 접착층(13)이 구멍이 없이 조밀하게 되어 열전도가 높아지고 방열 특성이 우수해진다. The pressurization is to prevent the occurrence of voids. Pressurization increases the density and significantly reduces the sintering process time. Therefore, when the pressure sintering is performed, the adhesive layer 13 is dense without holes, so that the heat conduction is increased and the heat dissipation characteristics are excellent.

본접합시 소결 온도 및 시간은 양산 시간을 단축하기 위해 전술한 범위 내에서 조정가능하다. 예로서, 본접합시 소결은 250℃에서 가압을 5분 수행하는 것이 바람직하나, 양산성 향상을 위해 300℃에서 가압을 2분 수행할 수 있다. 소결은 접합 강도를 향상시키기 위한 것이다. 가압시 균일한 압력으로 가압하여 접착층(13)의 평탄도를 확보한다. The sintering temperature and time at the time of main bonding can be adjusted within the above-mentioned range in order to shorten the mass production time. For example, for sintering during main bonding, it is preferable to pressurize at 250°C for 5 minutes, but pressurization may be performed at 300°C for 2 minutes to improve mass productivity. Sintering is intended to improve bonding strength. The flatness of the adhesive layer 13 is ensured by pressing with a uniform pressure when pressing.

도 3에는 파워모듈용 기판의 예가 도시되어 있다. 3 shows an example of a substrate for a power module.

파워모듈은 하부 기판(20)과 상부 기판(30)의 복층 구조이며, 하부 기판(20)과 상부 기판(30)의 사이에 반도체 칩(40a)이 설치된다. 반도체 칩은 Si, SiC, GaN과 같은 전력 반도체 칩이다. The power module has a multilayer structure of a lower substrate 20 and an upper substrate 30 , and a semiconductor chip 40a is installed between the lower substrate 20 and the upper substrate 30 . The semiconductor chip is a power semiconductor chip such as Si, SiC, or GaN.

하부 기판(20)과 상부 기판(30)은 반도체 칩(40a)으로부터 발생하는 열의 방열 효율을 높일 수 있도록, 세라믹 기재(21)와 세라믹 기재(21)의 적어도 일면에 브레이징 접합된 금속층(22)을 포함하는 세라믹 기판이다. 세라믹 기재(21)는 알루미나(Al2O3), AlN, SiN, Si3N4 중 어느 하나인 것을 일 예로 할 수 있다. 금속층(22)은 세라믹 기재(21) 상에 브레이징 접합된 금속박으로 반도체 칩(40a)을 실장하는 전극패턴 및 구동소자를 실장하는 전극패턴으로 각각 형성된다. 금속박은 알루미늄박 또는 동박인 것을 일 예로 한다. 금속박은 세라믹 기재 상에 780℃~1100℃로 소성되어 세라믹 기재와 브레이징 접합된 것을 일 예로 한다. 실시예는 AMB기판을 예로 들어 설명하나 DBC 기판, TPC 기판, DBA 기판을 적용할 수도 있다. 그러나 내구성 및 방열 효율면에서 AMB기판이 가장 적합하다.The lower substrate 20 and the upper substrate 30 are a metal layer 22 brazed to at least one surface of the ceramic substrate 21 and the ceramic substrate 21 to increase heat dissipation efficiency of the heat generated from the semiconductor chip 40a. A ceramic substrate comprising a. The ceramic substrate 21 may be, for example, any one of alumina (Al 2 O 3 ), AlN, SiN, and Si 3 N 4 . The metal layer 22 is formed of an electrode pattern for mounting the semiconductor chip 40a and an electrode pattern for mounting a driving element, respectively, with a metal foil brazed on the ceramic substrate 21 . The metal foil may be an aluminum foil or a copper foil as an example. As an example, the metal foil is fired at 780° C. to 1100° C. on a ceramic substrate and brazed to the ceramic substrate. Although the embodiment is described by taking an AMB substrate as an example, a DBC substrate, a TPC substrate, and a DBA substrate may be applied. However, in terms of durability and heat dissipation efficiency, AMB substrates are most suitable.

반도체 칩(40a), 제1 전도성 스페이서(40b) 및 제2 전도성 스페이서(40c)는 접착제 전사 필름(10) 상의 접착층(13)을 전사시키고, 이 접착층(13)을 이용하여 하부 기판(20)과 상부 기판(30)의 사이에 접합된다. 접착층(13)은 고방열성을 갖는 Ag 접착층이다. The semiconductor chip 40a, the first conductive spacer 40b, and the second conductive spacer 40c transfer the adhesive layer 13 on the adhesive transfer film 10, and use the adhesive layer 13 to the lower substrate 20 and the upper substrate 30 . The adhesive layer 13 is an Ag adhesive layer having high heat dissipation.

상하 복층 구조의 기판 사용시 하부 기판(20)과 상부 기판(30)의 사이의 간격을 유지하기 위하여 절연 스페이서(도 5의 도면 부호 40d 참조)를 사용하며, 하부 기판(20)과 상부 기판(30)의 사이에 전기가 통해야 할 경우 전도성 스페이서(40b,40c)를 사용한다. 이 경우 고방열성을 갖는 Ag 접착층을 사용하여 반도체 칩(40a)에서 발생하는 열이 하부 기판(20)을 통해서 상부 기판(30)으로 열 확산되는 것이 방지되도록 한다. In order to maintain a gap between the lower substrate 20 and the upper substrate 30 when using a substrate having an upper and lower multilayer structure, an insulating spacer (refer to reference numeral 40d in FIG. 5 ) is used, and the lower substrate 20 and the upper substrate 30 are used. ), the conductive spacers 40b and 40c are used when electricity must pass between them. In this case, the Ag adhesive layer having high heat dissipation is used to prevent heat generated in the semiconductor chip 40a from being diffused to the upper substrate 30 through the lower substrate 20 .

도 3에서 하부 기판(20)의 중앙에 위치한 1개가 제2 전도성 스페이서(40c)이고 제2 전도성 스페이서(40c)를 중심으로 양측에 이격되게 배치된 4개가 반도체 칩(40a)의 상면에 접합되고 상부 기판(30)과 접합되는 제1 전도성 스페이서(40b)이다. 본 발명의 파워모듈용 기판 제조방법은 하부 기판(20)과 상부 기판(30)의 사이에 반도체 칩과 제1 전도성 스페이서(40b)를 적층식으로 접합하고, 제2 전도성 스페이서(40c)를 반도체 칩과 제1 전도성 스페이서의 높이를 합한 높이와 동일하게 하부 기판(20)과 상부 기판(30)의 사이에 접합하여 방열 특성과 전기 전도성을 확보할 수 있다.In FIG. 3 , one positioned at the center of the lower substrate 20 is the second conductive spacer 40c, and four spaced apart from both sides around the second conductive spacer 40c are bonded to the upper surface of the semiconductor chip 40a, and The first conductive spacer 40b is bonded to the upper substrate 30 . In the method of manufacturing a substrate for a power module of the present invention, a semiconductor chip and a first conductive spacer 40b are laminatedly bonded between a lower substrate 20 and an upper substrate 30, and the second conductive spacer 40c is formed into a semiconductor. Heat dissipation characteristics and electrical conductivity may be secured by bonding between the lower substrate 20 and the upper substrate 30 equal to the sum of the heights of the chip and the first conductive spacer.

도 4에는 도 3의 하부 기판에 반도체 칩, 제1 전도성 스페이서, 제2 전도성 스페이서를 가접합하고, 그 상부에 상부 기판을 접합하여 소결하는 단계를 포함하는 파워모듈용 기판 제조방법의 실시예가 도시되어 있다.FIG. 4 shows an embodiment of a method of manufacturing a substrate for a power module, including temporarily bonding a semiconductor chip, a first conductive spacer, and a second conductive spacer to the lower substrate of FIG. 3 , and bonding and sintering an upper substrate thereon. has been

도 4에 도시된 바에 의하면, 파워모듈용 기판 제조방법은 접착제 전사 필름(10) 상의 접착층(13)을 반도체 칩(40a)의 하면에 전사시키고, 접착층(13)이 전사된 반도체 칩(40a)을 접착층(13)을 매개로 하부 기판(20)의 상면에 가접합시키는 제1 가접단계(s10)와, 접착제 전사 필름(10) 상의 접착층(13)을 제1 전도성 스페이서(40b)의 하면에 전사시키고, 접착층(13)이 전사된 제1 전도성 스페이서(40b)를 접착층(13)을 매개로 반도체 칩(40a)의 상면에 가접합시키는 제2 가접단계(s20)와 접착제 전사 필름(10) 상의 접착층(13)을 제2 전도성 스페이서(40c)의 하면에 전사시키고, 접착층(13)이 전사된 제2 전도성 스페이서(40c)를 접착층(13)을 매개로 하부 기판(20)의 상면에 가접합시키는 제3 가접단계(S30)를 포함한다.As shown in FIG. 4, in the method for manufacturing a substrate for a power module, the adhesive layer 13 on the adhesive transfer film 10 is transferred to the lower surface of the semiconductor chip 40a, and the adhesive layer 13 is transferred to the semiconductor chip 40a. A first temporary bonding step (s10) of temporarily bonding to the upper surface of the lower substrate 20 via the adhesive layer 13, and the adhesive layer 13 on the adhesive transfer film 10 on the lower surface of the first conductive spacer 40b A second temporary bonding step (s20) of transferring and temporarily bonding the first conductive spacer 40b to which the adhesive layer 13 is transferred to the upper surface of the semiconductor chip 40a via the adhesive layer 13 (s20) and the adhesive transfer film 10 The upper adhesive layer 13 is transferred to the lower surface of the second conductive spacer 40c, and the second conductive spacer 40c to which the adhesive layer 13 is transferred is applied to the upper surface of the lower substrate 20 via the adhesive layer 13. A third temporary welding step (S30) of bonding is included.

제1 가접단계(s10)에서, 반도체 칩(40a)은 Si, SiC, GaN과 같은 전력 반도체 칩이다. In the first temporary bonding step s10 , the semiconductor chip 40a is a power semiconductor chip such as Si, SiC, or GaN.

제2 가접단계(S20)에서, 제1 전도성 스페이서(40b)는 인터커넥션 스페이서(CQC)이다. 또한, 제3 가접단계(S30)에서 제2 전도성 스페이서(40c)는 인터커넥션 스페이서(CQC)이다. 인터커넥션 스페이서(CQC)는 하부 기판(20)과 상부 기판(30)의 사이에 전기가 통해야 할 경우 사용한다. 인터커넥션 스페이서(CQC)는 전도성 금속 블록형태로 이루어지거나 사출물의 외면에 전도성 금속이 코팅된 블록형태로 이루어질 수 있다. 제2 전도성 스페이서(40c)의 높이는 반도체 칩(40a), 접착층(13), 제1 전도성 스페이서(40b)의 높이를 합한 높이와 동일한 높이로 형성된다.In the second bonding step ( S20 ), the first conductive spacer 40b is an interconnection spacer (CQC). In addition, in the third bonding step ( S30 ), the second conductive spacer 40c is an interconnection spacer (CQC). The interconnection spacer CQC is used when electricity needs to pass between the lower substrate 20 and the upper substrate 30 . The interconnection spacer (CQC) may be formed in the form of a conductive metal block or in the form of a block in which a conductive metal is coated on the outer surface of the injection-molded product. The height of the second conductive spacer 40c is the same as the sum of the heights of the semiconductor chip 40a, the adhesive layer 13, and the first conductive spacer 40b.

하부 기판(20)은 AMB 기판 또는 DBC 기판일 수 있다. 제1 가접단계 내지 제3 가접단계에서 상부척(3)은 진공 흡착으로 상부척(3)에 반도체 칩(40a), 제1 전도성 스페이서(40b) 및 제2 전도성 스페이서(40c) 등을 고정한다.The lower substrate 20 may be an AMB substrate or a DBC substrate. In the first temporary bonding step to the third temporary bonding step, the upper chuck 3 fixes the semiconductor chip 40a, the first conductive spacer 40b, and the second conductive spacer 40c to the upper chuck 3 by vacuum suction. .

제1 가접단계(s10) 내지 제3 가접단계(s30)에서 상부척(3)에 의한 가열 가압은 100~170℃의 온도 1~4MPa의 압력으로 20초 정도 수행한다. 이때, 다이(1)는 80~100℃의 온도로 가열되어 유지된다.In the first temporary welding step (s10) to the third temporary welding step (s30), the heating and pressurization by the upper chuck 3 is performed for about 20 seconds at a temperature of 100 to 170° C. and a pressure of 1 to 4 MPa. At this time, the die 1 is heated and maintained at a temperature of 80 to 100 °C.

제3 가접단계(S30)후, 하부 기판(20) 상에 가접된 제1 전도성 스페이서(40b)와 제2 전도성 스페이서(40c)의 상부에 상부 기판(30)을 접합하고 소결하여, 하부 기판(20)과 상부 기판(30)의 사이에 반도체 칩(40a), 제1 전도성 스페이서(40b), 제2 전도성 스페이서(40c)를 본접합시키는 본접단계를 수행한다.After the third temporary bonding step (S30), the upper substrate 30 is bonded and sintered on the upper portions of the first conductive spacer 40b and the second conductive spacer 40c that are temporarily bonded on the lower substrate 20, and the lower substrate ( A bonding step of bonding the semiconductor chip 40a, the first conductive spacer 40b, and the second conductive spacer 40c between the 20) and the upper substrate 30 is performed.

본접단계는 하부 기판(20) 상에 가접된 제1 전도성 스페이서(40b) 및 제2 전도성 스페이서(40c)와 대응되게 위치되도록 상부 기판(30)의 하면에 접착층(13)을 형성하는 단계(s40)와, 상부 기판(30)을 상부척(3)에 고정하고, 상부척(3)에 고정된 상부 기판(30)을 하부 기판(20) 측으로 가열 가압하여 반도체 칩(40a)과 제1 전도성 스페이서(40b)의 가접합체(40') 및 제2 전도성 스페이서(40c)를 상부 기판(30)과 하부 기판(20)의 사이에 본접합시키는 단계(s50)를 포함한다. 본접단계에서, 가열 가압은 240~300℃의 온도 8~15MPa의 압력으로 2분~5분 동안 수행한다. The bonding step is a step of forming the adhesive layer 13 on the lower surface of the upper substrate 30 so as to correspond to the first conductive spacer 40b and the second conductive spacer 40c temporarily bonded on the lower substrate 20 (s40). ), the upper substrate 30 is fixed to the upper chuck 3 , and the upper substrate 30 fixed to the upper chuck 3 is heated and pressed toward the lower substrate 20 to form the semiconductor chip 40a and the first conductivity and main bonding (s50) of the temporary bonding body 40' of the spacer 40b and the second conductive spacer 40c between the upper substrate 30 and the lower substrate 20. In the bonding step, heating and pressurization is performed for 2 minutes to 5 minutes at a temperature of 240 to 300 ℃ and a pressure of 8 to 15 MPa.

가접단계의 접착층(Adhesive layer)(13)은 본접단계 수행 후 소결된 접착층(Bonding layer)(13')이 된다. 소결된 접착층(13')은 가압 소결에 의해 보이드(void) 없이 조밀하게 되므로 접합 강도 향상되고 우수한 방열 전극의 기능을 하게 된다.The adhesive layer 13 of the temporary bonding step becomes a sintered bonding layer 13' after performing the bonding step. Since the sintered adhesive layer 13' is dense without voids by pressure sintering, bonding strength is improved and it functions as an excellent heat dissipation electrode.

도 5에는 파워모듈용 기판의 다른 예가 도시되어 있다. 5 shows another example of a substrate for a power module.

도 5에 도시된 파워모듈용 기판은 하부 기판(20)이며, 하부 기판(20)의 중앙에 위치한 2개가 제2 전도성 스페이서(40c)이고, 제2 전도성 스페이서(40c)의 양측에 각각 4개가 위치한 것이 반도체 칩(40a)과 접합되는 제1 전도성 스페이서(40b)이다. 그리고 하부 기판(20)의 모서리에 위치한 4개가 절연 스페이서(40d)이다. The power module substrate shown in FIG. 5 is a lower substrate 20, two of which are located in the center of the lower substrate 20 are second conductive spacers 40c, and four are each on both sides of the second conductive spacer 40c. Positioned there is a first conductive spacer 40b bonded to the semiconductor chip 40a. In addition, four of the insulating spacers 40d located at the corners of the lower substrate 20 are the insulating spacers 40d.

제1 전도성 스페이서(40b)와 제2 전도성 스페이서(40c)는 인터커넥션 스페이서(CQC)이고, 절연 스페이서(40d)는 하부 기판(20)과 상부 기판(30)의 사이에 방열 공간을 형성하는 기능을 한다. 절연 스페이서(40d)는 세라믹 재질로 형성될 수 있다. 제1 전도성 스페이서(40b)와 제2 전도성 스페이서(40c)는 방열과 전기적 도통의 3가지 기능을 수행한다. 절연 스페이서(40d)는 두 기판 사이에 공간을 형성하여 방열 기능을 수행한다.The first conductive spacer 40b and the second conductive spacer 40c are interconnection spacers (CQC), and the insulating spacer 40d functions to form a heat dissipation space between the lower substrate 20 and the upper substrate 30 . do The insulating spacer 40d may be formed of a ceramic material. The first conductive spacer 40b and the second conductive spacer 40c perform three functions of heat dissipation and electrical conduction. The insulating spacer 40d forms a space between the two substrates to perform a heat dissipation function.

도 5에 도시된 파워모듈용 기판의 경우도 도 4에 도시된 바와 같은 공정 과정을 통해 하부 기판(20)에 반도체 칩(40a), 제1 전도성 스페이서(40b), 제2 전도성 스페이서(40c) 및 절연 스페이서(40d)를 균일한 높이로 접합할 수 있다.In the case of the substrate for the power module shown in FIG. 5 , the semiconductor chip 40a, the first conductive spacer 40b, and the second conductive spacer 40c are formed on the lower substrate 20 through the process as shown in FIG. 4 . and the insulating spacers 40d may be bonded to each other at a uniform height.

도 5에 도시된 파워모듈용 기판 제조방법은 접착제 전사 필름 상의 접착층(13)이 전사된 반도체 칩(40a), 제1 전도성 스페이서(40b), 제2 전도성 스페이서(40c) 및 절연 스페이서(40d)를 접착층(13)을 매개로 하부 기판(20)에 가접합시키는 가접단계(s100)와, 하부 기판(20) 상에 반도체 칩(40a), 제1 전도성 스페이서(40b) 및 제2 전도성 스페이서(40c), 절연 스페이서(40d)가 가접된 상태를 소결하여 하부 기판(20) 상에 반도체 칩(40a), 제1 전도성 스페이서(40b) 및 제2 전도성 스페이서(40c), 절연 스페이서(40d)를 본접합시키는 본접단계를 수행한다. The method for manufacturing a substrate for a power module shown in FIG. 5 includes a semiconductor chip 40a, a first conductive spacer 40b, a second conductive spacer 40c, and an insulating spacer 40d to which the adhesive layer 13 on the adhesive transfer film is transferred. A temporary bonding step (s100) of temporarily bonding to the lower substrate 20 via the adhesive layer 13, and a semiconductor chip 40a, a first conductive spacer 40b, and a second conductive spacer on the lower substrate 20 ( 40c) and the insulating spacer 40d are sintered to form the semiconductor chip 40a, the first conductive spacer 40b, the second conductive spacer 40c, and the insulating spacer 40d on the lower substrate 20 by sintering Perform the main bonding step of main bonding.

가접단계에서, 하부 기판(20)이 안착되는 다이(1)는 80~100℃로 가열하고, 하부 기판(20)에 각 대상물(40)을 가접하기 위한 상부척은 100~170℃의 온도로 가열할 수 있다.In the temporary bonding step, the die 1 on which the lower substrate 20 is seated is heated to 80 to 100° C., and the upper chuck for temporarily bonding each object 40 to the lower substrate 20 is heated to a temperature of 100 to 170° C. can be heated.

본접단계에서, 하부 기판(20)이 안착되는 다이(1')는 240~300℃로 가열하고, 하부 기판(20)에 각 대상물(40)을 본접하기 위한 가열가압체(5)는 240~300℃의 온도로 가열하면서 8~15MPa의 압력으로 가압할 수 있다. In the bonding step, the die 1 ' on which the lower substrate 20 is seated is heated to 240 ~ 300 ℃, and the heating and pressing body 5 for bonding each object 40 to the lower substrate 20 is 240 ~ It can be pressurized at a pressure of 8 to 15 MPa while heating to a temperature of 300°C.

한편, 도 6에 도시된 예는 하부 기판(20)에만 대상물(40)을 가접하고 소결하는 것으로 설명하였으나, 하부 기판(20)에 대상물(40)이 가접된 상태에서 대상물(40)에 상부 기판(30)을 접합 및 소결하는 본접단계가 수행될 수도 있다.On the other hand, although the example shown in FIG. 6 has been described as temporarily bonding and sintering the object 40 only to the lower substrate 20 , in a state in which the object 40 is temporarily bonded to the lower substrate 20 , the upper substrate is placed on the object 40 . A bonding step of bonding and sintering (30) may be performed.

상술한 본 발명의 파워모듈용 기판 제조방법은 접착층(13)의 하면 평탄도를 베이스 필름(11)이 잡아주고, 접착층(13)의 상면 평탄도는 상부척(3)의 가압력으로 잡아줄 수 있으므로 접착층(13)의 두께를 얇고 균일하게 형성할 수 있다. In the method for manufacturing a substrate for a power module of the present invention, the base film 11 holds the flatness of the lower surface of the adhesive layer 13 , and the flatness of the upper surface of the adhesive layer 13 can be obtained by the pressing force of the upper chuck 3 . Therefore, the thickness of the adhesive layer 13 can be formed thin and uniform.

또한 상술한 본 발명의 파워모듈용 기판 제조방법은 필름 형태로 제작된 접착제 전사 필름(10)을 이용하여 하부 기판(20)에 반도체 칩(40a)과 제1 전도성 스페이서(40b)를 적층식으로 접합한 다음 최종 1회 소결로 접합 공정이 완료되므로 공정이 최소화되고 공정 시간을 감소시킬 수 있으며 설비 투자비도 감소된다. In addition, in the above-described method for manufacturing a substrate for a power module of the present invention, the semiconductor chip 40a and the first conductive spacer 40b are laminated on the lower substrate 20 using the adhesive transfer film 10 manufactured in the form of a film. After bonding, the bonding process is completed in one final sintering furnace, so the process is minimized, the process time can be reduced, and the equipment investment cost is also reduced.

만약, 하부 기판(20)에 반도체 칩(40a)을 가접합하고 반도체 칩(40a)에 제1 전도성 스페이서(40b)를 가접합하는 작업을 Ag 소결 페이스트를 이용하여 수행하면, 하부 기판에 반도체 칩과 제1 전도성 스페이서를 가접합한 다음 1차 소결하고, 제1 전도성 스페이서에 상부 기판을 접합하기 위해 제1 전도성 스페이서 상에 추가로 Ag 소결 페이스트를 도포하고 2차 소결해야하는 번거로움이 있고, Ag 소결 페이스트를 균일하게 도포하기 어려우므로 각 소결공정마다 가압을 해야하기 때문에 공정시간이 길어지고 Ag 소결 페이스트의 도포를 위해 고가의 장비가 필요하게 되므로 설비 투자비가 증가한다. 따라서 Ag 소결 페이스트를 필름 형태로 제작하여 파워모듈용 기판 제조방법에 적용하는 것이 공정 시간을 감소시키고 설비 투자비도 감소시킬 수 있는 점에서 효과적이다.If the operation of temporarily bonding the semiconductor chip 40a to the lower substrate 20 and temporarily bonding the first conductive spacer 40b to the semiconductor chip 40a is performed using Ag sintering paste, the semiconductor chip on the lower substrate and the first conductive spacer are temporarily bonded and then primary sintered, and in order to bond the upper substrate to the first conductive spacer, an additional Ag sintering paste is applied on the first conductive spacer and secondary sintering is inconvenient. Since it is difficult to uniformly apply the sintering paste, it is necessary to pressurize for each sintering process, which increases the process time and requires expensive equipment for the application of the Ag sintering paste, thereby increasing the equipment investment. Therefore, it is effective to manufacture Ag sintering paste in the form of a film and apply it to a method for manufacturing a substrate for a power module in terms of reducing process time and equipment investment cost.

본 발명은 도면과 명세서에 최적의 실시예들이 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 발명은 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 권리범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is disclosed in the drawings and in the specification with preferred embodiments. Here, although specific terms have been used, they are used only for the purpose of describing the present invention and are not used to limit the meaning or the scope of the present invention described in the claims. Therefore, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments of the present invention are possible therefrom. Accordingly, the true technical scope of the present invention should be defined by the technical spirit of the appended claims.

10 접착제 전사 필름 11: 베이스 필름
12: 점착층 13: 접착층
13': 소결된 접착층 20: 하부 기판
21,31: 세라믹 기재 22,32: 금속층
30: 상부 기판 40: 대상물
40a: 반도체 칩 40b: 제1 전도성 스페이서
40c: 제2 전도성 스페이서 40d: 절연 스페이서
1: 다이 3: 상부척10 Adhesive Transfer Film 11: Base Film
12: adhesive layer 13: adhesive layer
13': sintered adhesive layer 20: lower substrate
21,31: ceramic substrate 22,32: metal layer
30: upper substrate 40: object
40a: semiconductor chip 40b: first conductive spacer
40c: second conductive spacer 40d: insulating spacer
1: Die 3: Upper chuck

Claims (13)

베이스 필름;
상기 베이스 필름 상에 형성된 점착층; 및
상기 점착층 상에 형성된 접착층;
을 포함하는 접착제 전사 필름. base film;
an adhesive layer formed on the base film; and
an adhesive layer formed on the adhesive layer;
Adhesive transfer film comprising a. 제1항에 있어서,
상기 접착층은 Ag 접착층이고,
상기 Ag 접착층은 Ag 분말 97~99 중량%와 바인더 1~3 중량%를 포함하는 접착제 전사 필름.According to claim 1,
The adhesive layer is an Ag adhesive layer,
The Ag adhesive layer is an adhesive transfer film comprising 97 to 99 wt% of Ag powder and 1 to 3 wt% of a binder. 제1항에 있어서,
상기 베이스 필름은 PET 필름이고,
상기 점착층은 OCA인 접착제 전사 필름.According to claim 1,
The base film is a PET film,
The adhesive layer is an adhesive transfer film of OCA. 접착제 전사 필름을 준비하는 준비단계;
상기 접착제 전사 필름 상의 접착층을 대상물에 전사시키고, 상기 접착층이 전사된 대상물을 상기 접착층을 매개로 하부 기판에 가접합시키는 가접단계; 및
상기 하부 기판 상에 가접된 상기 대상물의 상부에 상부 기판을 접합하고 소결하여 상기 하부 기판과 상기 상부 기판의 사이에 상기 대상물을 본접합시키는 본접단계;
를 포함하는 파워모듈용 기판 제조방법.A preparation step of preparing an adhesive transfer film;
a temporary bonding step of transferring the adhesive layer on the adhesive transfer film to an object, and temporarily bonding the object to which the adhesive layer is transferred to a lower substrate through the adhesive layer; and
bonding an upper substrate to an upper portion of the object temporarily bonded on the lower substrate and sintering to bond the object between the lower substrate and the upper substrate;
A method of manufacturing a substrate for a power module comprising a. 제4항에 있어서,
상기 준비단계는,
베이스 필름을 준비하는 단계;
상기 베이스 필름 상에 점착층을 형성하는 단계; 및
상기 점착층 상에 접착층을 형성하는 단계;
를 포함하는 파워모듈용 기판 제조방법.5. The method of claim 4,
The preparation step is
preparing a base film;
forming an adhesive layer on the base film; and
forming an adhesive layer on the adhesive layer;
A method of manufacturing a substrate for a power module comprising a. 제4항에 있어서,
상기 준비단계는,
PET 필름 상에 OCA 필름을 부착하는 단계; 및
상기 OCA 필름 상에 Ag 소결 페이스트를 도포 또는 인쇄하고 건조하여 Ag 접착층을 형성하는 단계;
를 포함하는 파워모듈용 기판 제조방법.5. The method of claim 4,
The preparation step is
attaching the OCA film on the PET film; and
forming an Ag adhesive layer by applying or printing Ag sintering paste on the OCA film and drying;
A method of manufacturing a substrate for a power module comprising a. 제4항에 있어서,
상기 가접단계는,
다이에 상기 접착제 전사 필름을 고정시키고, 진공을 이용하여 대상물을 흡착 및 고정하는 상부척에 대상물을 고정시키는 단계;
상기 상부척과 상기 다이를 각각 가열하면서 상기 상부척에 고정된 상기 대상물을 상기 접착제 전사 필름 측으로 가압하여 상기 접착제 전사 필름 상의 접착층을 상기 대상물에 전사시키는 단계;
진공을 유지하면서 상기 상부척을 상승시켜 상기 접착층이 부착된 대상물을 상승시키는 단계;
상기 상부척을 하부 기판의 상부로 이송시키는 단계;
상기 상부척에 고정된 대상물을 상기 하부 기판 측으로 가압하여 상기 대상물을 상기 하부 기판에 가접합시키는 단계; 및
진공을 해제하고 상기 상부척을 상승시키는 단계;
를 포함하는 파워모듈용 기판 제조방법. 5. The method of claim 4,
The bonding step is
fixing the adhesive transfer film to a die and fixing the object to an upper chuck for adsorbing and fixing the object using a vacuum;
transferring the adhesive layer on the adhesive transfer film to the object by pressing the object fixed to the upper chuck toward the adhesive transfer film while heating the upper chuck and the die, respectively;
raising the object to which the adhesive layer is attached by raising the upper chuck while maintaining a vacuum;
transferring the upper chuck to an upper portion of the lower substrate;
pressing the object fixed to the upper chuck toward the lower substrate to temporarily bond the object to the lower substrate; and
releasing the vacuum and raising the upper chuck;
A method of manufacturing a substrate for a power module comprising a. 제7항에 있어서,
상기 다이는 80~100℃의 온도로 가열하고, 상기 상부척은 100~170℃의 온도로 가열하는 파워모듈용 기판 제조방법. 8. The method of claim 7,
A method of manufacturing a substrate for a power module, wherein the die is heated to a temperature of 80 to 100°C, and the upper chuck is heated to a temperature of 100 to 170°C. 제4항에 있어서,
상기 소결은 240~300℃에서 가열 가압하면서 2분~5분 동안 수행하는 파워모듈용 기판 제조방법. 5. The method of claim 4,
The sintering is a method of manufacturing a substrate for a power module that is performed for 2 minutes to 5 minutes while heating and pressing at 240 to 300 ℃. 제4항에 있어서,
상기 가접단계에서,
상기 대상물은 반도체 칩, 제1 전도성 스페이서 및 제2 전도성 스페이서를 포함하고,
상기 가접단계는,
상기 접착제 전사 필름 상의 접착층을 반도체 칩의 하면에 전사시키고, 상기 접착층이 전사된 반도체 칩을 상기 접착층을 매개로 하부 기판의 상면에 가접합시키는 제1 가접단계;
상기 접착제 전사 필름 상의 접착층을 제1 전도성 스페이서의 하면에 전사시키고, 상기 접착층이 전사된 제1 전도성 스페이서를 상기 접착층을 매개로 상기 반도체 칩의 상면에 가접합시키는 제2 가접단계; 및
상기 접착제 전사 필름 상의 접착층을 제2 전도성 스페이서의 하면에 전사시키고, 상기 접착층이 전사된 제2 전도성 스페이서를 상기 접착층을 매개로 상기 하부 기판의 상면에 가접합시키는 제3 가접단계;
를 포함하는 파워모듈용 기판 제조방법.5. The method of claim 4,
In the bonding step,
The object includes a semiconductor chip, a first conductive spacer and a second conductive spacer,
The bonding step is
a first temporary bonding step of transferring the adhesive layer on the adhesive transfer film to the lower surface of the semiconductor chip, and temporarily bonding the semiconductor chip to which the adhesive layer is transferred to the upper surface of the lower substrate through the adhesive layer;
a second temporary bonding step of transferring the adhesive layer on the adhesive transfer film to the lower surface of the first conductive spacer, and temporarily bonding the first conductive spacer to which the adhesive layer is transferred to the upper surface of the semiconductor chip via the adhesive layer; and
a third temporary bonding step of transferring the adhesive layer on the adhesive transfer film to the lower surface of the second conductive spacer, and temporarily bonding the second conductive spacer to which the adhesive layer is transferred to the upper surface of the lower substrate via the adhesive layer;
A method of manufacturing a substrate for a power module comprising a. 제10항에 있어서,
상기 제2 전도성 스페이서의 높이는 상기 반도체 칩, 상기 접착층, 상기 제1 전도성 스페이서의 높이를 합한 높이와 동일한 높이인 파워모듈용 기판 제조방법.11. The method of claim 10,
The height of the second conductive spacer is the same height as the sum of the heights of the semiconductor chip, the adhesive layer, and the first conductive spacer. 제10항에 있어서,
상기 본접단계는
상기 하부 기판 상에 가접된 상기 제1 전도성 스페이서 및 상기 제2 전도성 스페이서와 대응되게 위치되도록 상부 기판의 하면에 접착층을 형성하는 단계; 및
상기 상부 기판을 상부척에 고정하고, 상기 상부척에 고정된 상부 기판을 상기 하부 기판 측으로 가열 가압하여 상기 반도체 칩과 상기 제1 전도성 스페이서의 가접합체 및 상기 제2 전도성 스페이서를 상기 상부 기판과 상기 하부 기판 사이에 본접합시키는 단계;
를 포함하는 파워모듈용 기판 제조방법. 11. The method of claim 10,
The bonding step is
forming an adhesive layer on a lower surface of the upper substrate to correspond to the first conductive spacer and the second conductive spacer that are temporarily bonded on the lower substrate; and
The upper substrate is fixed to an upper chuck, and the upper substrate fixed to the upper chuck is heated and pressed toward the lower substrate to form a temporary bonding body between the semiconductor chip and the first conductive spacer and the second conductive spacer to the upper substrate and the upper substrate. bonding between the lower substrates;
A method of manufacturing a substrate for a power module comprising a. 제4항에 있어서,
상기 상부 기판과 상기 하부 기판은 AMB기판 또는 DBC 기판을 사용하는 파워모듈용 기판 제조방법.5. The method of claim 4,
A method of manufacturing a substrate for a power module using an AMB substrate or a DBC substrate as the upper substrate and the lower substrate.
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