KR20240031617A - 소결 접합용 필름의 제조 방법과 전력 반도체 패키지의 제조 방법 - Google Patents

소결 접합용 필름의 제조 방법과 전력 반도체 패키지의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 소결 접합용 필름의 제조 방법은, 레진 포뮬레이션을 준비하고, 금속 필러 혼합물을 준비하고, 레진 포뮬레이션과 금속 필러 혼합물을 혼합하여 필름 제조용 페이스트를 제조하고, 필름 제조용 페이스트를 사용하여 소결 접합용 필름을 제조하는 것을 포함하고, 금속 필러 혼합물은, 금속 분말과 환원제를 포함하고, 금속 분말에서 개별 입자에 구리(Cu) 금속을 대응시키고, 금속 분말에서 상기 개별 입자의 표면을 비산(非酸)처리시키거나 산(酸)처리시킨다. 또한, 본 발명에 따른 파워 모듈 패키징 구조물의 제조 방법은, 소결 접합용 필름을 사용하여 수행된다.

Description

소결 접합용 필름의 제조 방법과 전력 반도체 패키지의 제조 방법{METHOD FOR FABRICATING A SINTER-BONDING FILM AND METHOD FOR FABRICATING A POWER SEMICONDUCTOR PACKAGE}
본 발명은, 전력 반도체 패키지에서 전력 반도체의 구동 온도에 사용되는 접합부를 제공하도록, 소결 접합용 필름의 제조 방법과 전력 반도체 패키지의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전력 반도체는, 전력을 변환, 변압, 처리, 분배 및 제어 등을 수행하는 반도체로써, 전력의 전달 및 제어를 필요로 하는 다양한 전기전자장치의 전기적 구동을 위한 전력 모듈(power module)의 핵심이다.
상기 전력 반도체는, 모스펫(metal oxide semiconductor field effect transistor, MOSFET), 절연 게이트 양극성 바이폴라 트랜지스터(insulated gate bipolar transistor, IGBT), 다이오드(diode), 그리고 사이리스터(thyristor) 등으로 구분된다.
또한, 상기 전력 반도체는 전기차(EV), 하이브리드 전기차(HEV), 고속전철, 재생 에너지 발전, 에너지 저장 장치, 그리고 모바일 기기 등과 같은 전기전자장치에서 전력 모듈에 장착된다. 여기서, 상기 전력 모듈은 고에너지 변환 효율 및 고신뢰성을 요구받으며 전력 반도체 패키지의 형태로 구성된다.
한편, 도 1에서, 전력 반도체 패키지(50)는, 일반적인 구조를 살펴보면, 순차적으로 적층되는 제1 구리 층(13)과 금속 산화물 기판층(16)과 제2 구리 층(19)과 솔더 층(30)과 전력 반도체 칩(40)으로 이루어진다. 여기서, 상기 제1 구리 층(13)과 금속 산화물 기판층(16)과 제2 구리 층(19)은 다이렉트 본드 카파(direct bonded copper, DBC) 기판(20)을 구성한다.
상기 전력 반도체 패키지(50)에서, 상기 솔더 층(30)은 융점 217℃ 내지 308℃를 갖는 Sn(주석)계 합금 또는 Pb(납)계 합금으로 이루어진다. 상기 솔더 층(30)은 약 150℃의 최대 구동 온도를 나타내는 실리콘(silicon) 기반의 전력 반도체 칩(40)의 접합부로 널리 사용되어 왔다.
그러나, 전 세계적인 에너지 위기 및 환경오염 문제에 대한 심각성이 부각되면서 지속가능한 친환경 기술에 대한 관심이 높아져 전기차 생산이 전 세계적으로 진행되고, 이에 따라 전기차용 전력 모듈의 에너지 변환 효율 증가가 이슈화되어 전력 반도체 칩(40)의 교체와 함께 150℃ 보다 더 높은 고온 구동 환경으로의 변화가 요구되고 있다.
구체적으로는, 하이브리드 전기 자동차(hybrid electric vehicle)또는 순수 전기 자동차(pure electric vehicle)에서 기존 실리콘 기반의 전력 반도체 칩(40)은 에너지 변환 효율이 우수한 와이드 밴드 갭(WBG) 화합물반도체(SiC, GaN, 인공다이아몬드 등) 기반의 전력 반도체 칩(도면에 미도시)으로 전환되고 있는데, 상기 화합물반도체 기반의 전력 반도체 칩의 구동 온도가 200℃ 내지 300℃까지도 상승할 수 있기 때문에, 상기 솔더 층(30)은 화합물반도체 기반의 전력 반도체 칩을 장착하는 전력 반도체 패키지에 적용될 수 없다.
왜냐하면, 상기 솔더 층(30)은, 화합물반도체 기반의 전력 반도체 칩의 접합부로 사용되는 때 화합물반도체 기반의 전력 반도체의 구동 온도에서 용융되거나, 화합물반도체 기반의 전력 반도체의 구동 온도대비 다소 높은 융점을 갖는 솔더 합금으로 구성되어도 고온 구동 환경에서 솔더 합금의 기계적 물성이 크게 감소되므로 접합부로서의 기계적 물성을 제공하지 못하고 쉽게 파단될 수 있기 때문이다.
따라서 이에 대한 대안으로, 상기 솔더 층(30)은 화합물반도체 기반의 전력 반도체 칩에 사용되는 때에는 은(Ag) 입자로 소결된 접합층으로 대체되어 사용된다. 상기 소결 접합층은 은 분말의 소결로 은 벌크(bulk) 금속의 특성을 나타내므로 은의 높은 융점 특성으로 인하여 화합물반도체 기반의 전력 반도체 칩의 고온 구동 환경에서도 우수한 접합 강도 및 장기 접합 신뢰성을 유지할 수 있다.
그러나, 상기 소결 접합층이 은 소재로 형성되기 때문에, 상기 은 소재의 가격은 전력 반도체 패키지의 제조 단가를 크게 상승시켜 전력 반도체 패키지의 가격 경쟁력을 떨어뜨리게 된다. 종래기술로써, 상기 소결 접합층은 한국공개특허공보 제10-2014-0122389호에도 유사하게 개시되고 있다.
한국공개특허공보 제10-2014-0122389호
본 발명은, 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,
전력 반도체 패키지에 와이드 밴드 갭(wide band gap) 화합물반도체 기반의 전력 반도체 칩을 수용하기 위해,
전력 반도체 칩 아래에서 은(Ag) 입자로 이루어진 소결 접합층을 저가격으로 대체하면서 전력 반도체 칩에 직접적으로 접촉하여 전력 반도체 칩의 구동 온도에서 장시간 견디고 전력 반도체 칩으로부터 발생하는 열을 효과적으로 전달 및 방출하는 소결 접합용 필름을 제공하는데 적합하도록,
소결 접합용 필름의 제조 방법과 전력 반도체 패키지의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 소결 접합용 필름의 제조 방법은, 레진 포뮬레이션을 준비하고, 금속 필러 혼합물을 준비하고, 상기 레진 포뮬레이션과 상기 금속 필러 혼합물을 혼합하여 필름 제조용 페이스트를 제조하고, 상기 필름 제조용 페이스트를 사용하여 소결 접합용 필름을 제조하는 것을 포함하고, 상기 금속 필러 혼합물은, 금속 분말과 환원제를 포함하고, 상기 금속 분말에서 개별 입자에 구리(Cu) 금속을 대응시키고, 상기 금속 분말에서 상기 개별 입자의 표면을 비산(非酸)처리시키거나 산(酸)처리시키는 것을 특징으로 한다.
상기 레진 포뮬레이션을 준비하는 것은, 제1 용기에 레진을 채우고, 상기 제1 용기에서 상기 레진에 레진 용제를 붇고, 상기 레진 용제를 사용하여 상기 레진을 녹여 레진 포뮬레이션을 만드는 것을 포함하고, 상기 레진과 상기 레진 용제는, 상기 제1 용기에서 무게비 1:2 내지 1:5로 혼합될 수 있다.
상기 레진은, 폴리메틸 아크릴레이트(polymethyl acrylate, PMA), 폴리에틸 아크릴레이트(polyethyl acrylate, PEA), 폴리(N-부틸 아크릴레이트(poly(n-butyl acrylate), PNBA), 폴리(2-에틸헥실 아크릴레이트)(poly(2-ethylhexyl acrylate), PEHA), 그리고 폴리(2-히드록시에틸 아크릴레이트)(poly(2-hydroxyethyl acrylate, PHEA) 중 적어도 하나를 포함하는 아크릴레이트계 폴리머 이거나, 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate, PMMA), 폴리(N-부틸 메타크릴레이트)(poly(N-butyl methacrylate, PNBMA), 폴리(Iso-부틸 메타크릴레이트)(poly(iso-butyl methacrylate, PIBMA), 폴리(2-히드록시에틸 메타크릴레이트)(poly(2-ethylhexyl methacrylate), PEHMA) 폴리히드록시에틸 메타크릴레이트(polyhydroxyethylmethacrylate, PHEMA), 그리고 폴리(N,N-디메틸아미노) 에틸 메타크릴레이트(Poly(N,N-dimethylamino) ethyl methacrylate, PDMAEMA) 중 적어도 하나를 포함하는 메타크릴레이트계 폴리머일 수 있다.
상기 레진 용제는, 아세톤(acetone) 및 메틸 에틸 케톤(metyl ethyl ketone, MEK) 중 적어도 하나를 포함하는 케톤 용제이거나, N-메틸 피롤리돈(N-methyl pyrrolidone, NMP), 디메틸 아세트아미드(dimethyl acetamide, DMAC), 디메틸 포름아마이드(dimethyl formamide, DMF), 그리고 다이메틸 설폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO) 중 적어도 하나를 포함하는 비양자성 쌍극용제(dipolar aprotic solvent)이거나, 벤젠(benzene) 및 톨루엔(toluene) 중 적어도 하나를 포함하는 방향족 탄화수소이거나, 클로로폼(chloroform), 아이소프로판올(Isopropanol), 그리고 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran, THF)일 수 있다.
상기 금속 필러 혼합물을 준비하는 것은, 제2 용기에 상기 금속 분말을 채우고, 상기 제2 용기에서 상기 금속 분말에 상기 환원제를 부어 만드는 것을 포함하고, 상기 금속 분말은, 제1 입자 크기의 제1 금속 입자로 이루어지거나, 상기 제1 입자 크기의 제1 금속 입자 그리고 제1 입자 크기보다 더 큰 제2 입자 크기의 제2 금속 입자로 이루어지고, 제1 및 제2 금속 입자를 부피비 100:0 내지 26:74로 혼합하여 형성될 수 있다.
상기 제1 금속 입자는, 상기 제1 금속 입자에서 개별 입자에 100㎚ 내지 900㎚ 입자 크기를 가지고, 상기 제2 금속 입자는, 상기 제2 금속 입자에서 개별 입자에 1.5㎛ 내지 25㎛ 입자 크기를 가질 수 있다.
상기 환원제는, 에틸렌 글리콜(ethylene glycol), 디에틸렌 글리콜(diethylene glycol), 트리에틸렌 글리콜(triethylene glycol, TEG), 테트라에틸렌 글리콜(tetraethylene glycol, TTEG), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol, PEG), 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 디프로필렌 글리콜(dipropylene glycol), 트리프로필렌 글리콜(tripropylene glycol), 폴리프로필렌 글리콜(polypropylene glycol), 글리세롤(glycerol), 1,4-부탄디올(1,4-butanediol), 1,5-펜탄디올(1,5-pentanediol), α-테르피네올(α-terpineol), 디에틸 톨루엔 디아민(diethyl toluene diamine), 디에탄올 아민(diethanol amine), 그리고 트리에탄올 아민(triethanol amine) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 필름 제조용 페이스트를 제조하는 것은, 상기 제2 용기의 상기 금속 필러 혼합물에 상기 제1 용기의 상기 레진 포뮬레이션을 붇고, 상기 제2 용기에서 상기 금속 필러 혼합물과 상기 레진 포뮬레이션을 섞어 만드는 것을 포함하고, 상기 필름 제조용 페이스트는, 금속 필러 혼합물 100 중량부에 대해, 레진 6 내지 10 중량부와, 레진 용제 18 내지 30 중량부와, 환원제 0.5 내지 2 중량부를 포함할 수 있다.
상기 소결 접합용 필름을 제조하는 것은, 상기 제2 용기의 상기 필름 제조용 페이스트를 예비 캐리어 필름 상에 붓고, 닥터 블레이드(doctor blade) 장치를 사용하여 상기 예비 캐리어 필름을 이동시키면서 블레이드(blade)를 통해 상기 예비 캐리어 필름 상에 상기 필름 제조용 페이스트를 얇게 펼치거나, 스크린(screen) 프린팅 장치를 사용하여 상기 예비 캐리어 필름을 고정시키면서 스퀴지(squeegee)를 통해 상기 예비 캐리어 필름 상에 상기 필름 제조용 페이스트를 얇게 펼치고, 상기 예비 캐리어 필름 상에서 상기 필름 제조용 페이스트를 온도 75℃내지 120℃에 그리고 시간 1분 내지 5분 동안 건조시켜 예비 소결 접합용 필름을 만들고, 상기 예비 캐리어 필름과 상기 예비 소결 접합용 필름을 소정의 크기로 절단하거나, 상기 예비 캐리어 필름 상의 상기 예비 소결 접합용 필름을 소정의 크기로 뜯어 내는 것을 포함할 수 있다.
상기 환원제와 상기 레진은, 상기 필름 제조용 페이스트의 건조후 상기 예비 소결 접합용 필름에 상기 금속 분말과 함께 남아있게 되고, 상기 환원제는, 상기 필름 제조용 페이스트의 건조후 상기 금속 분말에서 상기 개별 입자의 상기 표면을 둘러싸면서 상기 개별 입자의 상기 표면의 산화층을 환원시키고, 상기 레진은, 상기 필름 제조용 페이스트의 건조후 상기 금속 분말에서 개별 입자들 사이에 위치되어 상기 개별 입자들을 이어주고, 상기 레진 용제는, 상기 필름 제조용 페이스트의 건조 동안 상기 예비 소결 접합용 필름으로부터 제거될 수 있다.
상기 금속 필러 혼합물을 준비하는 것은, 제2 용기에 금속 분말을 채우고, 상기 제2 용기에서 상기 금속 분말에 카르복실기 함유 산을 부어 상기 카르복실기 함유 산을 사용하여 상기 금속 분말의 상기 개별 입자의 상기 표면을 산처리하고, 상기 제2 용기에서 상기 금속 분말에 상기 환원제를 부어 만드는 것을 포함하고, 상기 금속 분말은, 제1 입자 크기의 제1 금속 입자로 이루어지거나, 상기 제1 입자 크기의 제1 금속 입자 그리고 제1 입자 크기보다 더 큰 제2 입자 크기의 제2 금속 입자로 이루어지고, 제1 및 제2 금속 입자를 부피비 100:0 내지 26:74로 혼합하여 형성되고, 상기 카르복실기 함유 산은, 상기 제2 용기에서 알코올 100 중량부에 대해 카르복실기 산 1 내지 5 중량부를 포함할 수 있다.
상기 제1 금속 입자는, 상기 제1 금속 입자에서 개별 입자에 100㎚ 내지 900㎚ 입자 크기를 가지고, 상기 제2 금속 입자는, 상기 제2 금속 입자에서 개별 입자에 1.5㎛ 내지 25㎛ 입자 크기를 가질 수 있다.
상기 카르복실기 산은, 포름산, 아세트산, 옥살산, 말산, 말론산, 스테아릭산 및 숙신산 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 금속 분말은, 상기 금속 분말에서 상기 개별 입자의 상기 표면을 상기 카르복실기 함유 산으로 산처리 후, 상기 금속 분말에서 상기 개별 입자의 상기 표면에 거친 형상을 가질 수 있다.
상기 환원제는, 에틸렌 글리콜(ethylene glycol), 디에틸렌 글리콜(diethylene glycol), 트리에틸렌 글리콜(triethylene glycol, TEG), 테트라에틸렌 글리콜(tetraethylene glycol, TTEG), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol, PEG), 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 디프로필렌 글리콜(dipropylene glycol), 트리프로필렌 글리콜(tripropylene glycol), 폴리프로필렌 글리콜(polypropylene glycol), 글리세롤(glycerol), 1,4-부탄디올(1,4-butanediol), 1,5-펜탄디올(1,5-pentanediol), α-테르피네올(α-terpineol), 디에틸 톨루엔 디아민(diethyl toluene diamine), 디에탄올 아민(diethanol amine), 그리고 트리에탄올 아민(triethanol amine) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 필름 제조용 페이스트를 제조하는 것은, 상기 제2 용기의 상기 금속 필러 혼합물에 상기 제1 용기의 상기 레진 포뮬레이션을 붇고, 상기 제2 용기에서 상기 금속 필러 혼합물과 상기 레진 포뮬레이션을 섞어 만드는 것을 포함하고, 상기 필름 제조용 페이스트는, 금속 필러 혼합물 100 중량부에 대해, 레진 6 내지 10 중량부와, 레진 용제 18 내지 30 중량부와, 환원제 0.5 내지 2 중량부를 포함할 수 있다.
상기 소결 접합용 필름을 제조하는 것은, 상기 제2 용기의 상기 필름 제조용 페이스트를 예비 캐리어 필름 상에 붓고, 닥터 블레이드 장치를 사용하여 상기 예비 캐리어 필름을 이동시키면서 블레이드를 통해 상기 예비 캐리어 필름 상에 상기 필름 제조용 페이스트를 얇게 펼치거나, 스크린 프린팅 장치를 사용하여 상기 예비 캐리어 필름을 고정시키면서 스퀴지를 통해 상기 예비 캐리어 필름 상에 상기 필름 제조용 페이스트를 얇게 펼치고, 상기 예비 캐리어 필름 상에서 상기 필름 제조용 페이스트를 온도 75℃내지 120℃에 그리고 시간 1분 내지 5분 동안 건조시켜 예비 소결 접합용 필름을 만들고, 상기 예비 캐리어 필름과 상기 예비 소결 접합용 필름을 소정의 크기로 절단하거나, 상기 예비 캐리어 필름 상의 상기 예비 소결 접합용 필름을 소정의 크기로 뜯어 내는 것을 포함할 수 있다.
상기 환원제와 상기 레진은, 상기 필름 제조용 페이스트의 건조후 상기 예비 소결 접합용 필름에 상기 금속 분말과 함께 남아있게 되고, 상기 환원제는, 상기 카르복실기 함유 산과 함께, 상기 필름 제조용 페이스트의 건조후 상기 금속 분말에서 상기 개별 입자의 상기 표면을 둘러싸면서 상기 개별 입자의 상기 표면의 산화층을 환원시키고, 상기 레진은, 상기 필름 제조용 페이스트의 건조후 상기 금속 분말에서 개별 입자들 사이에 위치되어 상기 개별 입자들을 이어주고, 상기 레진 용제는, 상기 캐리어 필름 상에서 상기 필름 제조용 페이스트의 건조 동안 상기 예비 소결 접합용 필름으로부터 제거될 수 있다.
본 발명에 따른 전력 반도체 패키지의 제조 방법은, 히팅 스테이지 상에 제1 피접합체를 준비하고, 상기 제1 피접합체 상에 소결 접합용 필름과 제2 피접합체를 순차적으로 안착시키고, 상기 제1 피접합체와 상기 소결 접합용 필름과 상기 제2 피접합체에 열 압착 소결 접합 공정을 적용하는 것을 포함하고, 상기 소결 접합용 필름은, 상기 열 압착 소결 접합 공정의 적용 전, 금속 필러 혼합물과 레진 포뮬레이션으로 이루어지고, 상기 금속 필러 혼합물은, 금속 분말과 환원제를 포함하고, 상기 금속 분말에서 개별 입자에 구리(Cu) 금속을 대응시키고, 상기 금속 분말에서 상기 개별 입자의 표면을 비산(非酸)처리시키거나 산(酸)처리시키는 것을 특징으로 한다.
상기 금속 분말은, 제1 입자 크기의 제1 금속 입자로 이루어지거나, 상기 제1 입자 크기의 제1 금속 입자 그리고 제1 입자 크기보다 더 큰 제2 입자 크기의 제2 금속 입자로 이루어지고, 상기 제1 금속 입자의 개별 입자에서 100㎚ 내지 900㎚ 입자 크기, 그리고 상기 제2 금속 입자의 개별 입자에서 1.5㎛ 내지 25㎛ 입자 크기를 가지고, 제1 및 제2 금속 입자를 부피비 100:0 내지 26:74로 혼합하여 형성될 수 있다.
상기 금속 분말은, 제1 입자 크기의 제1 금속 입자로 이루어지거나, 상기 제1 입자 크기의 제1 금속 입자 그리고 제1 입자 크기보다 더 큰 제2 입자 크기의 제2 금속 입자로 이루어지고, 상기 제1 금속 입자의 개별 입자에서 평균적으로 100㎚ 내지 900㎚ 입자 크기, 그리고 상기 제2 금속 입자의 개별 입자에서 평균적으로 1.5㎛ 내지 25㎛ 입자 크기를 가지고, 제1 및 제2 금속 입자를 부피비 100:0 내지 26:74로 혼합하여 형성되고, 카르복실기 함유 산을 사용하여 상기 제1 금속 입자에서 상기 개별 입자의 표면에, 또는 상기 제1 금속 입자와 상기 제2 금속 입자에서 개별 입자의 표면에 산처리될 수 있다.
상기 카르복실기 함유 산은, 알코올 100 중량부에 대해 카르복실기 산 1 내지 5 중량부를 포함하고, 상기 카르복실기 산은, 포름산, 아세트산, 옥살산, 말산, 말론산, 스테아릭산 및 숙신산 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 금속 분말은, 상기 금속 분말에서 상기 개별 입자의 상기 표면을 상기 카르복실기 함유 산으로 산처리 후, 상기 금속 분말에서 상기 개별 입자의 상기 표면에 거친 형상을 가질 수 있다.
상기 레진은, 폴리메틸 아크릴레이트(polymethyl acrylate, PMA), 폴리에틸 아크릴레이트(polyethyl acrylate, PEA), 폴리(N-부틸 아크릴레이트(poly(n-butyl acrylate), PNBA), 폴리(2-에틸헥실 아크릴레이트)(poly(2-ethylhexyl acrylate), PEHA), 그리고 폴리(2-히드록시에틸 아크릴레이트)(poly(2-hydroxyethyl acrylate, PHEA) 중 적어도 하나를 포함하는 아크릴레이트계 폴리머 이거나, 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate, PMMA), 폴리(N-부틸 메타크릴레이트)(poly(N-butyl methacrylate, PNBMA), 폴리(Iso-부틸 메타크릴레이트)(poly(iso-butyl methacrylate, PIBMA), 폴리(2-히드록시에틸 메타크릴레이트)(poly(2-ethylhexyl methacrylate), PEHMA) 폴리히드록시에틸 메타크릴레이트(polyhydroxyethylmethacrylate, PHEMA), 그리고 폴리(N,N-디메틸아미노) 에틸 메타크릴레이트(Poly(N,N-dimethylamino) ethyl methacrylate, PDMAEMA) 중 적어도 하나를 포함하는 메타크릴레이트계 폴리머이고, 상기 금속 분말에서 개별 입자들 사이에 위치되어 상기 개별 입자들을 이어줄 수 있다.
상기 환원제는, 에틸렌 글리콜(ethylene glycol), 디에틸렌 글리콜(diethylene glycol), 트리에틸렌 글리콜(triethylene glycol, TEG), 테트라에틸렌 글리콜(tetraethylene glycol, TTEG), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol, PEG), 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 디프로필렌 글리콜(dipropylene glycol), 트리프로필렌 글리콜(tripropylene glycol), 폴리프로필렌 글리콜(polypropylene glycol), 글리세롤(glycerol), 1,4-부탄디올(1,4-butanediol), 1,5-펜탄디올(1,5-pentanediol), α-테르피네올(α-terpineol), 디에틸 톨루엔 디아민(diethyl toluene diamine), 디에탄올 아민(diethanol amine), 그리고 트리에탄올 아민(triethanol amine) 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 열 압착 소결 접합 공정의 적용 동안, 상기 금속 분말에서 상기 개별 입자의 상기 표면을 둘러싸서 상기 표면의 산화층을 환원시킬 수 있다.
상기 히팅 스테이지 상에 상기 제1 피접합체를 준비하는 것은, 상기 히팅 스테이지 주변에 상기 제1 피접합체를 복수로 갖는 제1 트레이를 위치시키고, 제1 픽업 툴(pick-up tool)을 사용하여 상기 제1 트레이로부터 상기 제1 피접합체를 상기 히팅 스테이지 상에 안착시키는 것을 포함하고, 상기 제1 피접합체는, 순차적으로 적층된 제1 구리 층과 금속 산화물 박판과 제2 구리 층으로 이루어지는 다이렉트 본드 카파(direct bonded copper, DBC) 기판 또는 액티브 브레이징 세라믹(active brazing ceramic) 기판을 포함할 수 있다.
상기 제1 피접합체 상에 상기 소결 접합용 필름과 상기 제2 피접합체를 순차적으로 안착시키는 것은, 상기 히팅 스테이지 주변에 상기 소결 접합용 필름과 함께 캐리어 필름으로 이루어진 적층소재를 하나의 단위로 하여 상기 적층소재를 복수로 갖는 제2 트레이를 위치시키고, 상기 히팅 스테이지 주변에 상기 제2 피접합체를 복수로 갖는 제3 트레이를 위치시키고, 제2 픽업 툴을 사용하여 상기 제2 트레이로부터 상기 소결 접합용 필름과 캐리어 필름을 상기 제1 피접합체 상에 안착시키고, 상기 소결 접합용 필름으로부터 상기 캐리어 필름을 분리시키고, 제3 픽업 툴을 사용하여 상기 제3 트레이로부터 상기 제2 피접합체를 상기 소결 접합용 필름 상에 안착시키는 것을 포함할 수 있다.
상기 제1 피접합체와 상기 소결 접합용 필름과 상기 제2 피접합체에 상기 열 압착 소결 접합 공정을 적용하는 것은, 상기 히팅 스테이지와 상기 제3 픽업 툴을 사용하여 상기 제1 피접합체와 상기 소결 접합용 필름과 상기 제2 피접합체에 상기 열 압착 소결 접합 공정을 수행하는 동안 상기 소결 접합용 필름에 상기 제1 및 제2 피접합체를 접합시키는 것을 포함하고, 상기 열 압착 소결 접합 공정은, 대기 분위기에서 또는 질소 분위기에서 수행되고, 온도 300℃ 내지 370℃에서 그리고 시간 10초 내지 60초에서 그리고 압력 0.5Mpa 내지 15Mpa에서 수행될 수 있다.
상기 제1 및 제2 피접합체는, 상기 제1 및 제2 피접합체의 표면 금속층으로 은(Ag)과 금(Au)과 구리(Cu)와 니켈(Ni) 중 적어도 하나를 사용하여 상기 소결 접합용 필름에 접합되고, 상기 제2 피접합체는, 와이드 밴드 갭(Wide Band Gap) 화합물반도체 기반의 전력 반도체 칩을 포함할 수 있다.
상기 소결 접합용 필름은, 상기 열 압착 소결 접합 공정의 수행 동안, 상기 금속 분말에서 상기 개별 입자의 상기 표면에 산화막의 존재시 상기 환원제를 통해 상기 산화막을 환원시켜 상기 표면으로부터 상기 산화막을 제거시킴과 함께 필름의 발화 반응을 통해 잔존 레진을 제거시킬 수 있다.
상기 제1 피접합체 상에 상기 소결 접합용 필름과 상기 제2 피접합체를 순차적으로 안착시키는 것은, 상기 히팅 스테이지 주변에 상기 제2 피접합체를 복수로 갖는 제2 트레이를 위치시키고, 상기 히팅 스테이지 주변에 절단되지 않은 예비 소결 접합용 필름과 예비 캐리어 필름으로 이루어진 대형 적층소재를 갖는 제3 트레이를 위치시키고, 제4 픽업 툴을 사용하여 상기 제2 트레이로부터 상기 제2 피접합체를 픽업하고, 상기 제4 픽업 툴을 사용하여 상기 제3 트레이의 상기 예비 소결 접합용 필름과 상기 예비 캐리어 필름 상에 상기 제2 피접합체를 위치시켜 상기 예비 소결 접합용 필름에 상기 제2 피접합체를 스탬핑(stamping)하여 가압 접촉시키면서 상기 예비 소결 접합용 필름으로부터 상기 제2 피접합체의 형상대로 상기 예비 소결 접합용 필름을 뜯어 상기 제2 피접합체의 하부로 상기 소결 접합용 필름을 전사시키고, 상기 제4 픽업 툴을 사용하여 상기 제1 피접합체 상에 상기 소결 접합용 필름과 합체된 상기 제2 피접합체를 안착시키며 열압착 소결 접합하는 것을 포함할 수 있다.
상기 제1 피접합체와 상기 소결 접합용 필름과 상기 제2 피접합체에 상기 열 압착 소결 접합 공정을 적용하는 것은, 상기 제4 픽업 툴과 상기 히팅 스테이지를 사용하여 상기 제1 피접합체와 상기 소결 접합용 필름과 상기 제2 피접합체에 상기 열 압착 소결 접합 공정을 수행하는 동안 상기 소결 접합용 필름에 상기 제1 및 제2 피접합체를 접합시키는 것을 포함하고, 상기 열 압착 소결 접합 공정은, 대기 분위기에서 또는 질소 분위기에서 수행되고, 온도 300℃ 내지 370℃에서 그리고 시간 10초 내지 60초에서 그리고 압력 0.5Mpa 내지 15Mpa에서 수행될 수 있다.
상기 제1 및 제2 피접합체는, 상기 제1 및 제2 피접합체의 표면 금속층으로 은(Ag)과 금(Au)과 구리(Cu)와 니켈(Ni) 중 적어도 하나를 사용하여 상기 소결 접합용 필름에 접합되고, 상기 제2 피접합체는, 와이드 밴드 갭(Wide Band Gap) 화합물반도체 기반의 전력 반도체 칩을 포함할 수 있다.
상기 소결 접합용 필름은, 상기 열 압착 소결 접합 공정의 수행 동안, 상기 개별 입자의 상기 표면에 산화막의 존재시 상기 환원제를 통해 상기 산화막을 환원시켜 상기 표면으로부터 상기 산화막을 제거시킴과 함께 필름의 발화 반응을 통해 잔존 레진을 제거시킬 수 있다.
본 발명에 따른 소결 접합용 필름의 제조 방법은,
전력 반도체 패키지에서 와이드 밴드 갭(Wide Band Gap) 화합물반도체 기반의 제2 피접합체(또는 전력 반도체 칩) 아래에 위치되기 위해,
비산(非酸)처리되거나 산(酸)처리된 구리 분말에 환원제와 레진을 섞어 환원제를 통해 구리 분말에서 개별 입자의 표면에 산화를 방지하는 한편 개별 입자에 존재하는 산화막을 환원시키고 레진을 통해 개별 입자들 사이에서 상기 개별 입자들을 이어주어서,
필름 형상을 구현하기 위해 복잡한 장비를 필요로 하지 않으면서 소결 접합 공정 중 블리딩(bleeding) 문제를 없애며 소결 접합의 구현 후에 후세척과 같은 추가 공정을 요구하지 않고 필름 형상 내에서 구리 분말의 개별 입자들의 소결 구동력을 증가시키는 소결 접합용 필름을 만들므로,
제2 피접합체 아래에서 종래 기술의 은(Ag) 입자로 이루어진 소결 접합층을 대체하여 제작 단가를 낮추고 피접합체에 직접적으로 접촉하여 제2 피접합체에서 발생하는 열을 효과적으로 방출시키며 제2 피접합체의 구동 온도에서 장기 신뢰성을 가지면서 사용되는 소결 접합용 필름을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 전력 반도체 패키지의 제조 방법은,
전력 반도체 패키지에 와이드 밴드 갭 화합물반도체 기반의 제2 피접합체(또는 전력 반도체 칩)를 수용하기 위해,
순차적으로 적층된 제1 피접합체와 소결 접합용 필름과 제2 피접합체를 대기 분위기 또는 질소 분위기에 위치시키고 제2 피접합체를 열 압착하여 소결 접합용 필름으로부터 환원제와 아크릴 레진을 제거시키면서,
대기 분위기 또는 질소 분위기에서 열 압착을 수행하는 동안 소결 접합용 필름에서 환원제의 작용을 통해 구리 분말의 개별 입자의 표면으로부터 구리 산화막을 환원시켜 궁극적으로 구리 입자들의 소결을 일으키고 소결 접합용 필름에 구리 금속만을 거의 남기므로,
제2 피접합체 아래에서 종래 기술의 은(Ag) 입자로 이루어진 소결 접합층을 대체하도록 구리 분말에서 개별 입자들의 고속 소결을 가능하게 하고 제2 피접합체에 직접적으로 접촉하여 궁극적으로 제2 피접합체의 구동 온도에서도 소결 접합용 필름에 우수한 기계적 물성을 유지시키므로 제2 피접합체의 장기 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 전력 반도체 패키지를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 소결 접합용 필름의 제조 방법을 설명하는 순서도이다.
도 3은 제1 용기에서 레진 포뮬레이션을 보여주는 개략도이다.
도 4는 제2 용기에서 금속 분말을 보여주는 개략도이다.
도 5는 도 4의 제2 용기에서 금속 필러 혼합물을 보여주는 개략도이다.
도 6 및 도 7은 도 4에서 금속 분말에 비산(非酸)처리시 주사전자현미경을 통해 금속 분말을 보여주는 이미지이다.
도 8 및 도 9는 도 4에서 금속 분말에 산(酸)처리시 주사전자현미경을 통해 금속 분말을 보여주는 이미지이다.
도 10은 도 5의 제2 용기에서 도 5의 금속 필러 혼합물에 도 3의 레진 포뮬레이션을 섞어 만들어진 필름 제조용 페이스트를 보여주는 개략도이다.
도 11은 도 10의 필름 제조용 페이스트에 닥터 블레이드(doctor blade) 방식을 적용하여 예비 캐리어 필름 상에 만들어진 예비 소결 접합용 필름을 보여주는 개략도이다.
도 12는 도 10의 필름 제조용 페이스트에 스크린(screen) 프린팅 방식을 적용하여 예비 캐리어 필름 상에 만들어진 예비 소결 접합용 필름을 보여주는 개략도이다.
도 13은 도 11 또는 12의 예비 캐리어 필름과 예비 소결 접합용 필름을 반복적으로 잘라 만들어진 캐리어 필름과 소결 접합용 필름을 보여주는 개략도이다.
도 14는 도 13의 소결 접합용 필름을 주사전자현미경으로 보여주는 이미지이다.
도 15는 본 발명에 따른 전력 반도체 패키지의 제조 방법을 설명하는 순서도이다,
도 16은 본 발명의 제1 실시예에서 도 15의 순서도에 따라 전력 반도체 패키지의 제조 방법을 보여주는 개략도이다.
도 17은 본 발명의 제2 실시예에서 도 15의 순서도에 따라 전력 반도체 패키지의 제조 방법을 보여주는 개략도이다.
도 18은 도 17의 전력 반도체 패키지의 제조 방법에서 도 13의 예비 캐리어 필름과 예비 소결 접합용 필름으로부터 도 13과 다른 방식으로 만들어지는 소결 접합용 필름을 보여주는 개략도이다.
도 19는 도 15의 순서도에 따라 도 16 또는 도 17에서 제조되는 전력 반도체 패키지를 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 20 내지 도 22는 도 13 또는 도 18의 소결 접합용 필름에서 레진 양에 따른 소결 접합용 필름에 대한 중량-열량 동시측정장치의 측정 결과를 보여주는 그래프이다.
도 23 내지 도 26은 소결 접합용 필름 내 금속 분말의 비산 처리시 도 19의 전력 반도체 패키지에서 소결 접합용 필름의 접합 온도 및 접합 시간에 따른 전력 반도체 칩의 대기 중 접합 후 전단 강도를 보여주는 그래프이다.
도 27은 소결 접합용 필름 내 금속 분말의 비산 처리시 도 19의 전력 반도체 패키지에서 소결 접합 시간의 변화에 대응하여 대기 중에서 형성된 소결 접합부의 여러 단면 노출 부위와 함께 전단 강도 실험 후 전력 반도체 칩과 소결 접합용 필름의 파단부 미세 조직을 보여주는 비교표이다.
도 28은 소결 접합용 필름 내 금속 분말의 비산 처리시 도 19의 전력 반도체 패키지에서 레진 양의 변화에 대응하여 대기 중에서 형성된 소결 접합부의 여러 단면 노출 부위와 함께 전단 강도 실험 후 전력 반도체 칩과 소결 접합용 필름의 파단부 미세조직을 보여주는 비교표이다.
도 29는 소결 접합용 필름 내 금속 분말의 산 처리시 도 19의 전력 반도체 패키지에서 소결 접합용 필름의 접합 온도 및 접합 시간에 따른 전력 반도체 칩의 대기 중 접합 후 전단 강도를 보여주는 그래프이다.
도 30은 소결 접합용 필름 내 금속 분말의 산 처리시 도 19의 전력 반도체 패키지에서 레진 양을 특정 값에 고정시킨 후 대기 중에서 형성된 소결 접합부의 여러 단면 노출 부위와 함께 전단 강도 실험 후 전력 반도체 칩과 소결 접합용 필름의 파단부 미세조직을 보여주는 비교표이다.
도 31 및 도 32는 도 19의 전력 반도체 패키지의 형성시 소결 접합용 필름에 열 압착 소결 접합 공정의 수행 후 소결 접합용 필름 내 환원제의 양에 따른 소결 접합용 필름의 외관 형상을 보여주는 이미지이다.
상술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 제한적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 제한된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 소결 접합용 필름의 제조 방법을 설명하는 순서도이고, 도 3은 제1 용기에서 레진 포뮬레이션을 보여주는 개략도이며, 도 4는 제2 용기에서 금속 분말을 보여주는 개략도이다.
도 5는 도 4의 제2 용기에서 금속 필러 혼합물을 보여주는 개략도이고, 도 6 및 도 7은 도 4에서 금속 분말에 비산(非酸)처리시 주사전자현미경을 통해 금속 분말을 보여주는 이미지이다.
도 8 및 도 9는 도 4에서 금속 분말에 산(酸)처리시 주사전자현미경을 통해 금속 분말을 보여주는 이미지이고, 도 10은 도 5의 제2 용기에서 도 5의 금속 필러 혼합물에 도 3의 레진 포뮬레이션을 섞어 만들어진 필름 제조용 페이스트를 보여주는 개략도이다.
도 11은 도 10의 필름 제조용 페이스트에 닥터 블레이드(doctor blade) 방식을 적용하여 예비 캐리어 필름 상에 만들어진 예비 소결 접합용 필름을 보여주는 개략도이다.
도 12는 도 10의 필름 제조용 페이스트에 스크린(screen) 프린팅 방식을 적용하여 예비 캐리어 필름 상에 만들어진 예비 소결 접합용 필름을 보여주는 개략도이다.
또한, 도 13은 도 11 또는 12의 예비 캐리어 필름과 예비 소결 접합용 필름을 반복적으로 잘라 만들어진 캐리어 필름과 소결 접합용 필름을 보여주는 개략도이고, 도 14는 도 13의 소결 접합용 필름을 주사전자현미경으로 보여주는 이미지이다.
도 2 내지 도 14를 참조하면, 본 발명에 따른 소결 접합용 필름(도 13의 98 또는 도 18의 99)의 제조방법은, 개략적으로 살펴볼 때, 도 2의 순서도에 따라, 레진 포뮬레이션(도 3의 78)을 준비하고(S62), 금속 필러 혼합물(도 5의 89)을 준비하고(S64), 레진 포뮬레이션(78)과 금속 필러 혼합물(89)을 혼합하여 필름 제조용 페이스트(도 10의 92 또는 94)를 제조하고(S66), 필름 제조용 페이스트(92 또는 94)를 사용하여 소결 접합용 필름(98 또는 99)을 제조하는 것(S68)을 포함한다.
여기서, 상기 금속 필러 혼합물(89)은, 도 4 내지 도 9를 고려하면, 금속 분말(86 또는 87)과 환원제(88)를 포함하고, 금속 분말(86 또는 87)에서 개별 입자에 구리(Cu) 금속을 대응시키고, 금속 분말(86 또는 87)에서 개별 입자의 표면을 비산(非酸)처리시키거나 산(酸)처리시킨다. 좀 더 상세하게 살펴볼 때, 상기 레진 포뮬레이션(78)을 준비하는 것(S62)은, 도 3에서, 제1 용기(72)에 레진(74)을 채우고, 제1 용기(72)에서 레진(74)에 레진 용제(76)를 붇고, 레진 용제(76)를 사용하여 레진(74)을 녹여 레진 포뮬레이션을 만드는 것을 포함한다.
상기 레진(74)과 레진 용제(76)는, 제1 용기(72)에서 무게비 1:2 내지 1:5로 혼합된다. 상기 레진(74)과 레진 용제(76)가 위의 무게비를 벗어나면, 상기 레진(74)과 레진 용제(76)는 본 발명에서 의도하는 소결 접합용 필름(98 또는 99)을 만들 수 없다. 상기 레진(74)은, 폴리메틸 아크릴레이트(polymethyl acrylate, PMA), 폴리에틸 아크릴레이트(polyethyl acrylate, PEA), 폴리(N-부틸 아크릴레이트(poly(n-butyl acrylate), PNBA), 폴리(2-에틸헥실 아크릴레이트)(poly(2-ethylhexyl acrylate), PEHA), 그리고 폴리(2-히드록시에틸 아크릴레이트)(poly(2-hydroxyethyl acrylate, PHEA) 중 적어도 하나를 포함하는 아크릴레이트계 폴리머 이거나, 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate, PMMA), 폴리(N-부틸 메타크릴레이트)(poly(N-butyl methacrylate, PNBMA), 폴리(Iso-부틸 메타크릴레이트)(poly(iso-butyl methacrylate, PIBMA), 폴리(2-히드록시에틸 메타크릴레이트)(poly(2-ethylhexyl methacrylate), PEHMA) 폴리히드록시에틸 메타크릴레이트(polyhydroxyethylmethacrylate, PHEMA), 그리고 폴리(N,N-디메틸아미노) 에틸 메타크릴레이트(Poly(N,N-dimethylamino) ethyl methacrylate, PDMAEMA) 중 적어도 하나를 포함하는 메타크릴레이트계 폴리머이다.
상기 레진 용제(76)는, 아세톤(acetone) 및 메틸 에틸 케톤(metyl ethyl ketone, MEK) 중 적어도 하나를 포함하는 케톤 용제이거나, N-메틸 피롤리돈(N-methyl pyrrolidone, NMP), 디메틸 아세트아미드(dimethyl acetamide, DMAC), 디메틸 포름아마이드(dimethyl formamide, DMF), 그리고 다이메틸 설폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO) 중 적어도 하나를 포함하는 비양자성 쌍극용제(dipolar aprotic solvent)이거나, 벤젠(benzene) 및 톨루엔(toluene) 중 적어도 하나를 포함하는 방향족 탄화수소이거나, 클로로폼(chloroform), 아이소프로판올(Isopropanol), 그리고 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran, THF)이다.
상기 금속 필러 혼합물(89)을 준비하는 것은, 금속 분말(86)을 비산(非酸) 처리시, 도 4 내지 도 7을 고려해볼 때, 제2 용기(81)에 금속 분말(86)을 채우고, 제2 용기(81)에서 금속 분말(86)에 환원제(88)를 부어 만드는 것을 포함한다. 상기 금속 분말(86)은, 도 4에서, 제1 입자 크기의 제1 금속 입자(83)로 이루어지거나, 제1 입자 크기의 제1 금속 입자(83) 그리고 제1 입자 크기보다 더 큰 제2 입자 크기의 제2 금속 입자(85)로 이루어지고, 제1 및 제2 금속 입자(83, 85)를 부피비 100:0 내지 26:74로 혼합하여 형성된다. 상기 금속 분말(86)은, 제2 금속 입자(85)로도 이루어질 수 있다.
상기 제1 금속 입자(83)는, 제1 금속 입자(83)에서 개별 입자에 100㎚ 내지 900㎚ 입자 크기를 갖는다. 상기 제2 금속 입자(85)는, 제2 금속 입자(85)에서 개별 입자에 1.5㎛ 내지 25㎛ 입자 크기를 갖는다. 상기 제1 및 제2 금속 입자(83, 85)가 위의 부피비와 입자 크기를 벗어나면, 도 15 내지 도 18의 전력 반도체 패키지(210)의 제조 방법에서, 열 압착 소결 접합 공정의 수행 동안, 제1 및 제2 피접합체(190, 200)에 소결 접합용 필름(98 또는 99)의 고속 소결접합은 효과적으로 구현되지 못한다.
상기 환원제(88)는, 도 5에서, 에틸렌 글리콜(ethylene glycol), 디에틸렌 글리콜(diethylene glycol), 트리에틸렌 글리콜(triethylene glycol, TEG), 테트라에틸렌 글리콜(tetraethylene glycol, TTEG), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol, PEG), 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 디프로필렌 글리콜(dipropylene glycol), 트리프로필렌 글리콜(tripropylene glycol), 폴리프로필렌 글리콜(polypropylene glycol), 글리세롤(glycerol), 1,4-부탄디올(1,4-butanediol), 1,5-펜탄디올(1,5-pentanediol), α-테르피네올(α-terpineol), 디에틸 톨루엔 디아민(diethyl toluene diamine), 디에탄올 아민(diethanol amine), 그리고 트리에탄올 아민(triethanol amine) 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 필름 제조용 페이스트(92)를 제조하는 것(S66)은, 금속 분말(86)을 비산 처리시, 도 3 및 도 5 및 도 6 및 도 10을 고려해 볼 때, 제2 용기(81)의 금속 필러 혼합물(89)에 제1 용기(72)의 레진 포뮬레이션(78)을 붇고, 제2 용기(81)에서 금속 필러 혼합물(89)과 레진 포뮬레이션(78)을 섞어 만드는 것을 포함한다. 상기 필름 제조용 페이스트(92)는, 금속 필러 혼합물(89) 100 중량부에 대해, 레진(74) 6 내지 10 중량부와, 레진 용제(76) 18 내지 30 중량부와, 환원제(88) 0.5 내지 2 중량부를 포함한다. 이와는 다르게, 상기 필름 제조용 페이스트(92)를 제조하는 것(S66)은, 제1 용기(72)의 레진 포뮬레이션(78)에 제2 용기(81)의 금속 필러 혼합물(89)을 부어서 수행될 수도 있다.
상기 필름 제조용 페이스트(92)에서, 상기 금속 필러 혼합물(89)과 레진(74)와 레진 용제(76)와 환원제(88)가 위에 기술된 중량부로 이루어지면, 도 15 내지 도 18의 전력 반도체 패키지(210)의 제조 방법에서, 열 압착 소결 접합 공정의 수행 동안, 제1 및 제2 피접합체(190, 200)에 소결 접합용 필름(98 또는 99)의 소결 접합 후, 상기 소결 접합용 필름(98 또는 99)은, 도 31과 같이, 본 발명에서 의도된 바와 같은 접합부 형상을 유지할 수 있다.
그러나, 상기 레진(74)이 6 내지 10 중량부를 벗어나고, 상기 레진 용제(76)가 18 내지 30 중량부를 벗어나면, 상기 레진(74)과 레진 용제(76)는 본 발명에서 의도한 바대로 소결 접합용 필름(98 또는 99)을 형성하지 못한다. 상기 환원제(88)가 0.5 중량부 미만이면, 필름 형성시 크랙 등이 발생되어 본 발명에서 의도한 바대로 소결 접합용 필름(98 또는 99)을 형성하지 못한다.
또한, 상기 환원제(99)가 2 중량부보다 더 크면, 도 15 내지 도 18의 전력 반도체 패키지(210)의 제조 방법에서, 열 압착 소결 접합 공정의 수행 동안, 제1 및 제2 피접합체(190, 200)에 소결 접합용 필름(98 또는 99)의 소결 접합시, 상기 소결 접합용 필름(98 또는 99)은 제1 또는 제2 피접합체(190 또는 200)의 계면에서 삐져 나와 원치 않는 필렛(fillet; F)을 발생시키며 도 32와 같이 원하지 않은 소결 접합용 필름(98A 또는 99A)으로 변형되어 불균일한 접합부 형상을 만들게 된다.
상기 소결 접합용 필름(98 또는 99)을 제조하는 것(S68)은, 금속 분말(86)을 비산 처리시, 도 10 내지 도 12를 고려해 볼 때, 제2 용기(81)의 필름 제조용 페이스트(92)를 예비 캐리어 필름(113 또는 116) 상에 붓고, 닥터 블레이드(doctor blade) 장치(109)를 사용하여 예비 캐리어 필름(113)을 이동시키면서 블레이드(blade; 103)를 통해 예비 캐리어 필름(113) 상에 필름 제조용 페이스트(92)를 얇게 펼치거나, 스크린(screen) 프린팅 장치(130)를 사용하여 예비 캐리어 필름(116)을 고정시키면서 스퀴지(squeegee; 125)를 통해 예비 캐리어 필름(116) 상에 필름 제조용 페이스트(92)를 얇게 펼치는 것을 포함한다. 여기서, 상기 닥터 블레이드 장치(109)는, 두 개의 롤러(101, 102)를 사용하여 예비 캐리어 필름(113)을 권출 및 권취시키는 동안, 챔버(105)에 필름 제조용 페이스트(92)를 일시적으로 가두고 챔버(105)로부터 필름 제조용 페이스트(92)를 예비 캐리어 필름(113)으로 흘리면서 챔버(105)의 일 측에 위치되는 블레이드(103)를 통해 필름 제조용 페이스트(92)의 코팅 두께를 조절한다.
또한, 상기 소결 접합용 필름(98 또는 99)을 제조하는 것(S68)은, 금속 분말(86)을 비산 처리시, 도 11 내지 도 13을 고려해 볼 때, 예비 캐리어 필름(113 또는 116) 상에서 건조기(도 11의 107; 도 12에서 미도시)를 사용하여 필름 제조용 페이스트(92)를 온도 75℃ 내지 120℃에 그리고 시간 1분 내지 5분 동안 건조시켜 예비 소결 접합용 필름(96 또는 97)을 만들고, 예비 캐리어 필름(113 또는 116)과 예비 소결 접합용 필름(96 또는 97)을 소정의 크기로 도 13과 같이 절단하거나, 예비 캐리어 필름(113 또는 116) 상의 예비 소결 접합용 필름(96 또는 97)을 소정의 크기로 뜯어 내는 것(도 18을 참조)을 더 포함한다.
이를 통해, 상기 소결 접합용 필름(98 또는 99)은 예비 소결 접합용 필름(96 또는 97)으로부터 형성되고, 상기 캐리어 필름(118)은 예비 캐리어 필름(113 또는 116)으로부터 형성된다. 또한 상기 소결 접합용 필름(98 또는 99)은 캐리어 필름(118)과 함께 예비 소결 접합용 필름(96 또는 97)과 예비 캐리어 필름(113 또는 116)으로부터 도 16 또는 도 17 또는 도 18에 나타낸 것처럼 전력 반도체 칩(200)의 크기만큼 형성된다. 한편 도 16에서 전력 반도체 패키지(210)의 형성을 위한 열 압착 소결 접합 공정의 수행 전에 캐리어 필름(118)을 제거하여 소결 접합용 필름(98 또는 99)의 상부 및 하부 계면에서의 접합이 원활히 진행되도록 해야 한다.
여기서, 상기 환원제(88)와 레진 포뮬레이션(78)은, 필름 제조용 페이스트(92)의 건조후 예비 소결 접합용 필름(98 또는 99)에 도 14와 같이 금속 분말(86)과 함께 남아있게 된다. 상기 환원제(88)는, 필름 제조용 페이스트(92)의 건조후 금속 분말(86)에서 개별 입자의 표면을 둘러싸면서 개별 입자의 표면의 산화층을 환원시킨다. 상기 레진 포뮬레이션(78)은, 필름 제조용 페이스트(92)의 건조후 금속 분말(86)에서 개별 입자들 사이에 위치되어 개별 입자들을 도 14와 같이 이어준다. 상기 레진 용제(76)는, 필름 제조용 페이스트(92)의 건조 동안 예비 소결 접합용 필름(96 또는 97)으로부터 제거된다.
한편, 위에 기술된 바와 다르게, 상기 금속 필러 혼합물(89)을 준비하는 것(S64)은, 금속 분말(87)에 산(酸) 처리시, 도 4 및 도 5를 고려해볼 때, 제2 용기(81)에 금속 분말(87)을 채우고, 제2 용기(81)에서 금속 분말(87)에 카르복실기 함유 산(도면에 미도시)을 부어 카르복실기 함유 산을 사용하여 금속 분말(87)의 개별 입자의 표면을 산처리하고, 제2 용기(81)에서 금속 분말(87)에 환원제(88)를 부어 만드는 것을 포함한다.
상기 금속 분말(87)은, 도 4 및 도 5를 고려해 볼 때, 제1 입자 크기의 제1 금속 입자(83)로 이루어지거나, 제1 입자 크기의 제1 금속 입자(83) 그리고 제1 입자 크기보다 더 큰 제2 입자 크기의 제2 금속 입자(85)로 이루어지고, 제1 및 제2 금속 입자(83, 85)를 부피비 100:0 내지 26:74로 혼합하여 형성된다. 상기 카르복실기 함유 산은, 제2 용기(81)에서 알코올 100 중량부에 대해 카르복실기 산 1 내지 5 중량부를 포함한다. 상기 금속 분말(87)은, 제2 금속 입자(85)로도 이루어질 수 있다.
상기 제1 금속 입자(83)는, 도 4 및 도 5를 고려해 볼 때, 제1 금속 입자(83)에서 개별 입자에 100㎚ 내지 900㎚ 입자 크기를 갖는다. 상기 제2 금속 입자(85)는, 제2 금속 입자(85)에서 개별 입자에 1.5㎛ 내지 25㎛ 입자 크기를 갖는다. 상기 제1 및 제2 금속 입자(83, 85)가 위의 부피비와 입자 크기를 벗어나면, 도 15 내지 도 18의 전력 반도체 패키지(210)의 제조 방법에서, 열 압착 소결 접합 공정의 수행 동안, 제1 및 제2 피접합체(190, 200)에 소결 접합용 필름(98 또는 99)의 고속 소결접합은 효과적으로 구현되지 못한다.
상기 카르복실기 산은, 포름산, 아세트산, 옥살산, 말산, 말론산, 스테아릭산 및 숙신산 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 금속 분말(87)은, 금속 분말(87)에서 개별 입자의 표면을 카르복실기 함유 산으로 산처리 후, 도 8 및 도 9를 고려해 볼 때, 금속 분말(87)에서 개별 입자의 표면에 거친 형상을 갖는다.
상기 환원제(88)는, 도 5에서, 에틸렌 글리콜(ethylene glycol), 디에틸렌 글리콜(diethylene glycol), 트리에틸렌 글리콜(triethylene glycol, TEG), 테트라에틸렌 글리콜(tetraethylene glycol, TTEG), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol, PEG), 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 디프로필렌 글리콜(dipropylene glycol), 트리프로필렌 글리콜(tripropylene glycol), 폴리프로필렌 글리콜(polypropylene glycol), 글리세롤(glycerol), 1,4-부탄디올(1,4-butanediol), 1,5-펜탄디올(1,5-pentanediol), α-테르피네올(α-terpineol), 디에틸 톨루엔 디아민(diethyl toluene diamine), 디에탄올 아민(diethanol amine), 그리고 트리에탄올 아민(triethanol amine) 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 필름 제조용 페이스트(94)를 제조하는 것(S66)은, 금속 분말(87)에 산(酸) 처리시, 도 3 및 도 5 및 도 6 및 도 10을 고려해 볼 때, 제2 용기(81)의 금속 필러 혼합물(89)에 제1 용기(72)의 레진 포뮬레이션(78)을 붇고, 제2 용기(81)에서 금속 필러 혼합물(89)와 레진 포뮬레이션(78)을 섞어 만드는 것을 포함한다. 여기서, 상기 필름 제조용 페이스트(94)는, 금속 필러 혼합물(89) 100 중량부에 대해, 레진(74) 6 내지 10 중량부와, 레진 용제(76) 18 내지 30 중량부와, 환원제(88) 0.5 내지 2 중량부를 포함한다. 이와는 다르게, 상기 필름 제조용 페이스트(94)를 제조하는 것(S66)은, 금속 분말(87)에 산(酸) 처리시, 제1 용기(72)의 레진 포뮬레이션(78)에 제2 용기(81)의 금속 필러 혼합물(89)을 부어서 수행될 수도 있다.
상기 필름 제조용 페이스트(94)에서, 상기 금속 필러 혼합물(89)와 레진(74)과 레진 용제(76)와 환원제(88)가 위에 기술된 중량부로 이루어지면, 도 15 내지 도 18의 전력 반도체 패키지(210)의 제조 방법에서, 열 압착 소결 접합 공정의 수행 동안, 제1 및 제2 피접합체(190, 200)에 소결 접합용 필름(98 또는 99)의 소결 접합 후, 상기 소결 접합용 필름(98 또는 99)은, 도 31과 같이, 본 발명에서 의도된 바와 같은 형상을 유지할 수 있다.
그러나, 상기 레진(74)이 6 내지 10 중량부를 벗어나고, 상기 레진 용제(76)가 18 내지 30 중량부를 벗어나면, 상기 레진(74)과 레진 용제(76)는 본 발명에서 의도한 바대로 소결 접합용 필름(98 또는 99)을 형성하지 못한다. 상기 환원제(88)가 0.5 중량부 미만이면, 필름 형성시 크랙 등이 발생되어 본 발명에서 의도한 바대로 소결 접합용 필름(98 또는 99)을 형성하지 못한다.
또한, 상기 환원제(99)가 2 중량부보다 더 크면, 도 15 내지 도 18의 전력 반도체 패키지(210)의 제조 방법에서, 열 압착 소결 접합 공정의 수행 동안, 제1 및 제2 피접합체(190, 200)에 소결 접합용 필름(98 또는 99)의 소결 접합시, 상기 소결 접합용 필름(98 또는 99)은 제1 또는 제2 피접합체(190 또는 200)의 계면에서 삐져 나와 원치 않는 필렛(fillet; F)을 발생시키며 도 32와 같이 원하지 않은 소결 접합용 필름(98A 또는 99A)으로 변형되어 불균일한 접합부 형상을 만들게 된다.
상기 소결 접합용 필름(98 또는 99)을 제조하는 것(S68)은, 금속 분말(87)에 산 처리시, 도 10 내지 도 12를 고려해 볼 때, 제2 용기(81)의 필름 제조용 페이스트(94)를 예비 캐리어 필름(113 또는 116) 상에 붓고, 닥터 블레이드(doctor blade) 장치(109)를 사용하여 예비 캐리어 필름(113)을 이동시키면서 블레이드(blade; 103)를 통해 예비 캐리어 필름(113) 상에 필름 제조용 페이스트(94)를 얇게 펼치거나, 스크린(screen) 프린팅 장치(130)를 사용하여 예비 캐리어 필름(116)을 고정시키면서 스퀴지(squeegee; 125)를 통해 예비 캐리어 필름(116) 상에 필름 제조용 페이스트(94)를 얇게 펼치는 것을 포함한다. 여기서, 상기 닥터 블레이드 장치(109)는, 두 개의 롤러(101, 102)를 사용하여 예비 캐리어 필름(113)을 권출 및 권취시키는 동안, 챔버(105)에 필름 제조용 페이스트(94)를 일시적으로 가두고 챔버(105)로부터 필름 제조용 페이스트(94)를 예비 캐리어 필름(113)으로 흘리면서 챔버(105)의 일 측에 위치되는 블레이드(103)를 통해 필름 제조용 페이스트(94)의 두께를 조절한다.
또한, 상기 소결 접합용 필름(98 또는 99)을 제조하는 것(S68)은, 금속 분말(87)에 산 처리시, 도 10 내지 도 13을 고려해 볼 때, 예비 캐리어 필름(113 또는 116) 상에서 건조기(도 11의 107; 도 12에서 미도시)를 사용하여 필름 제조용 페이스트(94)를 온도 75℃ 내지 120℃에 그리고 시간 1분 내지 5분 동안 건조시켜 예비 소결 접합용 필름(96 또는 97)을 만들고, 예비 캐리어 필름(113 또는 116)과 예비 소결 접합용 필름(96 또는 97)을 소정 크기로 도 13과 같이 절단하거나, 예비 캐리어 필름(113 또는 116) 상의 예비 소결 접합용 필름(96 또는 97)을 소정의 크기로 뜯어 내는 것(도 18을 참조)을 더 포함한다.
이를 통해, 상기 소결 접합용 필름(98 또는 99)은 예비 소결 접합용 필름(96 또는 97)으로부터 형성되고, 상기 캐리어 필름(118)은 예비 캐리어 필름(113 또는 116)으로부터 형성된다. 또한 상기 소결 접합용 필름(98 또는 99)은 캐리어 필름(118)과 함께 예비 소결 접합용 필름(96 또는 97)과 예비 캐리어 필름(113 또는 116)으로부터 도 16 또는 도 17 또는 도 18에 나타낸 것처럼 전력 반도체 칩(200)의 크기만큼 형성된다. 한편 도 16 또는 도 17에서 전력 반도체 패키지(210)의 형성을 위한 열 압착 소결 접합 공정의 수행 전에 캐리어 필름(118)을 제거하여 소결 접합용 필름(98 또는 99)의 상부 및 하부 계면에서의 접합이 원활히 진행되도록 해야 한다.
여기서, 상기 환원제(88)와 레진 포뮬레이션(78)은, 필름 제조용 페이스트(94)의 건조후 예비 소결 접합용 필름(98 또는 99)에 도 14와 같이 금속 분말(87)과 함께 남아있게 된다. 상기 환원제(88)는, 카르복실기 함유 산과 함께, 필름 제조용 페이스트(94)의 건조후 금속 분말(87)에서 개별 입자의 표면을 둘러싸면서 개별 입자의 표면의 산화층을 환원시킨다. 상기 레진은, 필름 제조용 페이스트(94)의 건조후 금속 분말(87)에서 개별 입자들 사이에 위치되어 개별 입자들을 도 14와 같이 이어준다. 상기 레진 용제(76)는, 예비 캐리어 필름(113 또는 116) 상에서 필름 제조용 페이스트(94)의 건조 동안 예비 소결 접합용 필름(96 또는 97)으로부터 제거된다.
도 15는 본 발명에 따른 전력 반도체 패키지의 제조 방법을 설명하는 순서도이고, 도 16은 본 발명의 제1 실시예에서 도 15의 순서도에 따라 전력 반도체 패키지의 제조 방법을 보여주는 개략도이며, 도 17은 본 발명의 제2 실시예에서 도 15의 순서도에 따라 전력 반도체 패키지의 제조 방법을 보여주는 개략도이다.
도 18은 도 17의 전력 반도체 패키지의 제조 방법에서 도 13의 예비 캐리어 필름과 예비 소결 접합용 필름으로부터 도 13과 다른 방식으로 만들어지는 캐리어 필름과 소결 접합용 필름을 보여주는 개략도이고, 도 19는 도 15의 순서도에 따라 도 16 또는 도 17에서 제조되는 전력 반도체 패키지를 개략적으로 보여주는 사시도이다.
또한, 도 31 및 도 32는 도 19의 전력 반도체 패키지의 형성시 소결 접합용 필름에 열 압착 소결 접합 공정의 수행 후 소결 접합용 필름 내 환원제의 양에 따른 소결 접합용 필름의 외관 형상을 보여주는 이미지이다.
도 15 내지 도 19, 그리고 도 31 및 도 32를 참조하면, 본 발명에 따른 전력 반도체 패키지(도 16 또는 도 17 또는 도 19의 210)의 제조방법은, 개략적으로 살펴볼 때, 도 15의 순서도에 따라, 히팅 스테이지(도 16 또는 도 17의 160) 상에 제1 피접합체(도 16 또는 도 17 또는 도 18의 190)를 준비하고(S143), 제1 피접합체(190) 상에 소결 접합용 필름(도 13 또는 도 16 또는 도 17 또는 도 18의 98 또는 99)과 제2 피접합체(도 16 또는 도 17 또는 도 18의 200)를 순차적으로 안착시키고(S146), 제1 피접합체(190)와 소결 접합용 필름(98 또는 99)과 제2 피접합체(200)에 열 압착 소결 접합 공정을 적용하는 것(S149)을 포함한다.
여기서, 상기 소결 접합용 필름(98 또는 99)은, 열 압착 소결 접합 공정의 적용 전, 금속 필러 혼합물(도 5의 89)과 레진 포뮬레이션(도 3의 78)으로 이루어진다. 상기 금속 필러 혼합물(89)은, 도 5에서, 금속 분말(86 또는 87)과 환원제(도 5의 88)를 포함하고, 금속 분말(86 또는 87)에서 개별 입자에 구리(Cu) 금속을 대응시키고, 금속 분말(86 또는 87)에서 개별 입자의 표면을 비산(非酸)처리시키거나 산(酸)처리시킨다.
상기 금속 분말(86)은, 도 4 또는 도 5에서, 제1 입자 크기의 제1 금속 입자(83)로 이루어지거나, 제1 입자 크기의 제1 금속 입자(83) 그리고 제1 입자 크기보다 더 큰 제2 입자 크기의 제2 금속 입자(85)로 이루어지고, 제1 금속 입자(83)의 개별 입자에서 100㎚ 내지 900㎚ 입자 크기, 그리고 제2 금속 입자(85)의 개별 입자에서 1.5㎛ 내지 25㎛ 입자 크기를 가지고, 제1 및 제2 금속 입자(83, 85)를 부피비 100:0 내지 26:74로 혼합하여 형성된다.
이와는 다르게, 상기 금속 분말(87)은, 제1 입자 크기의 제1 금속 입자(83)로 이루어지거나, 제1 입자 크기의 제1 금속 입자(83) 그리고 제1 입자 크기보다 더 큰 제2 입자 크기의 제2 금속 입자(85)로 이루어지고, 제1 금속 입자(83)의 개별 입자에서 평균적으로 100㎚ 내지 900㎚ 입자 크기, 그리고 제2 금속 입자(85)의 개별 입자에서 평균적으로 1.5㎛ 내지 25㎛ 입자 크기를 가지고, 제1 및 제2 금속 입자(83, 85)를 부피비 100:0 내지 26:74로 혼합하여 형성되고, 카르복실기 함유 산을 사용하여 제1 금속 입자(83)에서 개별 입자의 표면에, 또는 제1 금속 입자(83)와 제2 금속 입자(85)에서 개별 입자의 표면에 산처리된다.
상기 카르복실기 함유 산은, 알코올 100 중량부에 대해 카르복실기 산 1 내지 5 중량부를 포함한다. 상기 카르복실기 산은, 포름산, 아세트산, 옥살산, 말산, 말론산, 스테아릭산 및 숙신산 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 금속 분말(87)은, 도 8 및 9에서와 같이, 금속 분말(87)에서 개별 입자의 표면을 카르복실기 함유 산으로 산처리한 경우 금속 분말(87)에서 개별 입자의 표면에 거친 형상을 나타낸다.
상기 레진(74)은, 도 3 또는 도 14에서, 폴리메틸 아크릴레이트(polymethyl acrylate, PMA), 폴리에틸 아크릴레이트(polyethyl acrylate, PEA), 폴리(N-부틸 아크릴레이트(poly(n-butyl acrylate), PNBA), 폴리(2-에틸헥실 아크릴레이트)(poly(2-ethylhexyl acrylate), PEHA), 그리고 폴리(2-히드록시에틸 아크릴레이트)(poly(2-hydroxyethyl acrylate, PHEA) 중 적어도 하나를 포함하는 아크릴레이트계 폴리머 이거나, 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate, PMMA), 폴리(N-부틸 메타크릴레이트)(poly(N-butyl methacrylate, PNBMA), 폴리(Iso-부틸 메타크릴레이트)(poly(iso-butyl methacrylate, PIBMA), 폴리(2-히드록시에틸 메타크릴레이트)(poly(2-ethylhexyl methacrylate), PEHMA) 폴리히드록시에틸 메타크릴레이트(polyhydroxyethylmethacrylate, PHEMA), 그리고 폴리(N,N-디메틸아미노) 에틸 메타크릴레이트(Poly(N,N-dimethylamino) ethyl methacrylate, PDMAEMA) 중 적어도 하나를 포함하는 메타크릴레이트계 폴리머이고, 금속 분말(86 또는 87)에서 개별 입자들 사이에 위치되어 개별 입자들을 이어준다.
상기 환원제(88)는, 도 5에서, 에틸렌 글리콜(ethylene glycol), 디에틸렌 글리콜(diethylene glycol), 트리에틸렌 글리콜(triethylene glycol, TEG), 테트라에틸렌 글리콜(tetraethylene glycol, TTEG), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol, PEG), 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 디프로필렌 글리콜(dipropylene glycol), 트리프로필렌 글리콜(tripropylene glycol), 폴리프로필렌 글리콜(polypropylene glycol), 글리세롤(glycerol), 1,4-부탄디올(1,4-butanediol), 1,5-펜탄디올(1,5-pentanediol), α-테르피네올(α-terpineol), 디에틸 톨루엔 디아민(diethyl toluene diamine), 디에탄올 아민(diethanol amine), 그리고 트리에탄올 아민(triethanol amine) 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 환원제(88)는, 열 압착 소결 접합 공정의 적용 동안, 금속 분말(86 또는 87)에서 개별 입자의 표면을 둘러싸서 표면의 산화층을 환원시킨다. 상기 히팅 스테이지(160 또는 180) 상에 제1 피접합체(190)를 준비하는 것(S143)은, 도 16 또는 도 17에서, 히팅 스테이지(160 또는 180) 주변에 제1 피접합체(190)를 복수로 갖는 제1 트레이(tray; 151 또는 172)를 위치시키고, 제1 픽업 툴(pick-up tool; 도면에 미도시)을 사용하여 제1 트레이(151 또는 172)로부터 제1 피접합체(190)를 히팅 스테이지(160 또는 180) 상에 안착시키는 것을 포함한다.
여기서, 상기 제1 픽업 툴은 제1 피접합체(190)을 진공 흡착할 수 있다. 상기 제1 피접합체(190)는, 도 19에서, 순차적으로 적층된 제1 구리 층(183)과 금속 산화물 기판층(186)과 제2 구리 층(189)으로 이루어지는 다이렉트 본드 카파(direct bonded copper, DBC) 기판 또는 액티브 브레이징 세라믹(active brazing ceramic) 기판을 포함한다. 상기 제1 피접합체(190) 상에 소결 접합용 필름(98)과 제2 피접합체(200)를 순차적으로 안착시키는 것(S146)은, 도 16에서, 히팅 스테이지(160) 주변에 소결 접합용 필름(98)과 캐리어 필름(118)으로 이루어진 적층소재를 하나의 단위로 하여 적층소재를 복수로 갖는 제2 트레이(152)를 위치시키고, 히팅 스테이지(160) 주변에 제2 피접합체(200)를 복수로 갖는 제3 트레이(156)를 위치시키는 것을 포함한다.
또한, 상기 제1 피접합체(190) 상에 소결 접합용 필름(98)과 제2 피접합체(200)를 순차적으로 안착시키는 것(S146)은, 도 16에서, 제2 픽업 툴(154)을 사용하여 제2 트레이(152)로부터 소결 접합용 필름(98)과 캐리어 필름(118)을 제1 피접합체(190) 상에 안착시키고, 소결 접합용 필름(98)으로부터 캐리어 필름(118)을 분리시키고, 제3 픽업 툴(158)을 사용하여 제3 트레이(156)로부터 제2 피접합체(200)를 소결 접합용 필름(98) 상에 안착시키는 것을 더 포함한다.
상기 제2 픽업 툴(154)은 소결 접합용 필름(98)과 캐리어 필름(118)을 진공 흡착할 수 있다. 상기 제3 픽업 툴(158)은 제2 피접합체(200)을 진공 흡착할 수 있다. 상기 제1 피접합체(190)와 소결 접합용 필름(98)과 제2 피접합체(200)에 열 압착 소결 접합 공정을 적용하는 것(S149)은, 히팅 스테이지(160)와 제3 픽업 툴(158)을 사용하여 제1 피접합체(190)와 소결 접합용 필름(98)과 제2 피접합체(200)에 열 압착 소결 접합 공정을 수행하는 동안 소결 접합용 필름(98)에 제1 및 제2 피접합체(190, 200)를 접합시키는 것을 포함한다. 여기서, 상기 제3 픽업 툴(158)은, 히팅 스테이지(160)와 동일하게 가열 기능을 가질 수 있다.
상기 제3 픽업 툴(158)은, 제1 픽업 툴(도면에 미도시) 및 제2 픽업 툴(154)을 대체할 수 있다. 상기 열 압착 소결 접합 공정은, 대기 분위기에서 또는 질소 분위기에서 수행되고, 온도 300℃ 내지 370℃에서 그리고 시간 10초 내지 60초에서 그리고 압력 0.5Mpa 내지 15Mpa에서 수행된다. 상기 제2 피접합체(200)는, 소결 접합용 필름(98) 상부와 접촉하는 표면에 표면 금속층(도면에 미도시)을 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 피접합체(190)는 소결 접합용 필름(98)의 하부와 접촉되는 표면에 제2 구리층(189)를 표면 금속층으로 가질 수 있다. 여기서, 상기 제1 및 제2 피접합체(190, 200)는, 도 19에서, 제1 및 제2 피접합체(190, 200)의 표면 접합층으로 은(Ag)과 금(Au)과 구리(Cu)와 니켈(Ni) 중 적어도 하나를 사용하여 소결 접합용 필름(98)에 접합된다. 상기 제2 피접합체(200)는, 도 19에서, 와이드 밴드 갭(wide band gap) 화합물반도체 기반의 전력 반도체 칩을 포함하나, 이에 한정되지 않으며, 예를 들면, 소결 접합용 필름(98) 상에서 큰 발열 특성을 나타내는 반도체 칩 또는 기타 소자일 수 있다.
상기 열 압착 소결 접합 공정이 위의 온도와 시간과 압력을 벗어나면, 도 15 내지 도 18의 전력 반도체 패키지(210)의 제조 방법에서, 열 압착 소결 접합 공정의 수행 동안, 제1 및 제2 피접합체(190, 200)에 소결 접합용 필름(98)의 고속 소결접합은 효과적으로 구현되지 못한다. 예를 들면, 상기 열 압착 소결 접합 공정에서, 압력이 0.5Mpa 미만이면, 상기 압력은 소결 접합용 필름(98) 내 금속 분말(86 또는 87)에 충분히 전달되지 않아 금속 분말(86 또는 87)에서 개별 입자들의 재배열성을 감소시켜 제1 및 제2 피접합체(190, 200)에 소결 접합용 필름(98)의 고속 소결접합 특성을 열악하게 한다. 또한, 상기 열 압착 소결 접합 공정에서, 압력이 15Mpa보다 더 크면, 상기 압력은 제1 및 제2 피접합체(190, 200) 중 적어도 하나를 파괴시킬 수 있다.
상기 소결 접합용 필름(98)은, 도 16에서, 열 압착 소결 접합 공정의 수행 동안, 금속 분말(86 또는 87)에서 개별 입자의 표면에 산화막의 존재시 환원제(88)를 통해 산화막을 환원시켜 표면으로부터 산화막을 제거시킴과 함께 필름의 발화 반응을 통해 잔존 레진(74)을 제거시킨다. 상기 제1 피접합체(190)와 소결 접합용 필름(98)과 제2 피접합체(200)는, 도 19에서, 전력 반도체 패키지(210)를 형성한다.
한편, 이와는 다르게, 상기 제1 피접합체(190) 상에 소결 접합용 필름(99)과 제2 피접합체(200)를 순차적으로 안착시키는 것(S146)은, 도 17에서, 히팅 스테이지(180) 주변에 제2 피접합체(200)를 복수로 갖는 제2 트레이(174)를 위치시키고, 히팅 스테이지(180) 주변에 절단되지 않은 예비 소결 접합용 필름(도 18의 96 또는 97)과 예비 캐리어 필름(도 18의 113 또는 116)으로 이루어진 대형 적층소재를 갖는 제3 트레이(176)를 위치시키고, 제4 픽업 툴(178)을 사용하여 제2 트레이(174)로부터 제2 피접합체(200)를 픽업하고, 제4 픽업 툴(178)을 사용하여 제3 트레이(176)의 예비 소결 접합용 필름(96 또는 97)과 예비 캐리어 필름(113 또는 116) 상에 제2 피접합체(200)를 위치시켜 예비 소결 접합용 필름(96 또는 97)에 제2 피접합체(200)를 스탬핑(stamping)하여 가압 접촉시키면서 예비 소결 접합용 필름(96 또는 97)으로부터 제2 피접합체(200)의 형상대로 소결 접합용 필름(99)을 도 18과 같이 뜯어 제2 피접합체의 하부로 소결 접합용 필름을 전사시키는 것을 포함한다.
여기서, 상기 소결 접합용 필름(99)은, 도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이, 제4 픽업 툴(178)의 스탬핑 및 진공 흡착을 통해 제2 피접합체(200) 아래에서 예비 소결 접합용 필름(96 또는 97)으로부터 제2 피접합체(200)의 형상대로 뜯겨지며 제2 피접합체(200)의 하부에 전사된다. 반면 상기 예비 캐리어 필름(113 또는 116)은 제3 트레이(176) 상에서 예비 소결 접합용 필름(96 또는 97)을 지지해주지만 제4 픽업 툴(178)의 스탬핑 및 진공 흡착을 통해 뜯겨지지 않는다. 또한, 상기 제1 피접합체(190) 상에 소결 접합용 필름(99)과 제2 피접합체(200)를 순차적으로 안착시키는 것(S146)은, 도 17에서, 제4 픽업 툴(178)을 사용하여 제1 피접합체(190) 상에 소결 접합용 필름(99)과 합체된 제2 피접합체(200)를 안착시키며 열압착 소결 접합하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 피접합체(190)와 소결 접합용 필름(99)과 제2 피접합체(200)에 열 압착 소결 접합 공정을 적용하는 것(S149)은, 제4 픽업 툴(178)과 히팅 스테이지(180)를 사용하여 제1 피접합체(190)와 소결 접합용 필름(99)과 제2 피접합체(200)에 열 압착 소결 접합 공정을 수행하는 동안 소결 접합용 필름(99)에 제1 및 제2 피접합체(190, 200)를 접합시키는 것을 포함한다. 여기서, 상기 제4 픽업 툴(178)은, 히팅 스테이지(180)와 동일하게 가열 기능을 가질 수 있다. 상기 열 압착 소결 접합 공정은, 대기 분위기에서 또는 질소 분위기에서 수행되고, 온도 300℃ 내지 370℃에서 그리고 시간 10초 내지 60초에서 그리고 압력 0.5Mpa 내지 15Mpa에서 수행된다.
상기 제2 피접합체(200)는, 소결 접합용 필름(99)의 상부와 접촉되는 표면에 표면 금속층(도면에 미도시)을 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 피접합체(190)는 소결 접합용 필름(99)의 하부와 접촉되는 표면에 제2 구리층(189)를 표면 금속층으로 가질 수 있다. 여기서, 상기 제1 및 제2 피접합체(190, 200)는, 도 19에서, 제1 및 제2 피접합체(190, 200)의 표면 금속층으로 은(Ag)과 금(Au)과 구리(Cu)와 니켈(Ni) 중 적어도 하나를 사용하여 소결 접합용 필름(99)에 접합된다. 상기 제2 피접합체(200)는, 도 19에서, 와이드 밴드 갭(wide band gap) 화합물반도체 기반의 전력 반도체 칩을 포함하나, 이에 한정되지 않으며, 예를 들면, 소결 접합용 필름(99) 상에서 큰 발열 특성을 나타내는 반도체 칩 또는 기타 소자일 수 있다.
상기 열 압착 소결 접합 공정이 위의 온도와 시간과 압력을 벗어나면, 도 15 내지 도 18의 전력 반도체 패키지(210)의 제조 방법에서, 열 압착 소결 접합 공정의 수행 동안, 제1 및 제2 피접합체(190, 200)에 소결 접합용 필름(99)의 고속 소결접합은 효과적으로 구현되지 못한다. 예를 들면, 상기 열 압착 소결 접합 공정에서, 압력이 0.5Mpa 미만이면, 상기 압력은 소결 접합용 필름(99) 내 금속 분말(86 또는 87)에 충분히 전달되지 않아 금속 분말(86 또는 87)에서 개별 입자들의 재배열성을 감소시켜 제1 및 제2 피접합체(190, 200)에 소결 접합용 필름(99)의 고속 소결접합 특성을 열악하게 한다. 또한, 상기 열 압착 소결 접합 공정에서, 압력이 15Mpa보다 더 크면, 상기 압력은 제1 및 제2 피접합체(190, 200) 중 적어도 하나를 파괴시킬 수 있다.
상기 소결 접합용 필름(99)은, 도 17에서, 열 압착 소결 접합 공정의 수행 동안, 금속 분말(86 또는 87)에서 환원제(88)를 통해 개별 입자의 표면에 산화막의 존재시 환원제(88)를 통해 산화막을 환원시켜 표면으로부터 산화막을 제거시킴과 함께 필름의 발화 반응을 통해 잔존 레진(74)을 제거시킨다. 상기 제1 피접합체(190)와 소결 접합용 필름(99)과 제2 피접합체(200)는, 도 19에서, 전력 반도체 패키지(210)를 형성한다.
도 20 내지 도 22는 도 13 또는 도 18의 소결 접합용 필름에서 레진 양에 따른 소결 접합용 필름에 대한 중량-열량 동시측정장치의 측정 결과를 보여주는 그래프이다.
도 20 내지 도 22를 참조하면, 상기 소결 접합용 필름(도 13의 98 또는 도 18의 99)에서, 제1 금속 입자(83)가 평균 직경으로 350㎚의 입자 크기를 가지고, 제2 금속 입자(85)가 평균 직경으로 2㎛의 입자 크기를 가지며, 제1 및 제2 금속 입자(83, 85)가 비산 처리되는 때, 상기 소결 접합용 필름(98 또는 99)은, 열 압착 소결 접합 공정의 수행 동안, 레진(74) 양(6 내지 10 중량부)에 따라 발열 피크를 점진적으로 크게 형성한다.
상기 발열 피크는 레진(74)의 열분해 온도 320℃주변에서 필름의 발화 반응과 환원제의 환원 작용으로 제1 및 제2 금속 입자(83, 85)의 개별 입자의 표면 산화막이 제거된 후 제1 및 제2 금속 입자(83, 85)간에 소결이 급속도로 진행될 때 생성된다. 따라서, 상기 발열 피크는 제1 및 제2 피접합체(190, 200)에 소결 접합용 필름(98 또는 99)의 소결접합 시 열 압착 소결 접합 공정의 실제 수행 온도에 영향을 미치게 되는데, 레진(74) 양에 따라 발열량이 변화되므로 궁극적으로 제1 및 제2 금속 입자(83, 85)간의 소결 정도로 영향을 받게 된다.
여기서, 번호 ① 구간은 환원제의 열분해 구간이고, 번호 ② 구간은 레진의 열분해 구간이다. 한편, 상기 소결 접합용 필름(98 또는 99)은 소결 접합용 필름(98 또는 99; 금속 분말을 산처리함)로 대체될 수 있다. 왜냐하면, 상기 소결 접합용 필름(98 또는 99; 금속 분말을 산처리함)은 소결 접합용 필름(98 또는 99)보다 제1 및 제2 금속 입자(83, 85)에서 개별 입자의 표면에 금속 산화막의 제거를 보다 더 효과적으로 수행하기 때문이다. 이후로, 본 발명의 설명을 단순하게 하기 위해, 소결 접합용 필름(98 또는 99)은 비산 처리된 금속 분말을 갖는 소결 접합용 필름으로 지칭되거나 산 처리된 금속 분말을 갖는 소결 접합용 필름으로 지칭될 수 있다.
또한, 필요에 따라, 본 발명의 설명을 명확하게 하기 위해, 소결 접합용 필름(98 또는 99; 금속 분말을 비산처리함)은 비산 처리된 금속 분말을 갖는 소결 접합용 필름으로 지칭되거나 소결 접합용 필름(98 또는 99; 금속 분말을 산처리함)은 산 처리된 금속 분말을 갖는 소결 접합용 필름으로 지칭될 수도 있다.
도 23 내지 도 26은 소결 접합용 필름 내 금속 분말의 비산 처리시 도 19의 전력 반도체 패키지에서 소결 접합용 필름의 접합 온도 및 접합 시간에 따른 전력 반도체 칩의 대기 중 접합 후 전단 강도를 보여주는 그래프이다.
도 23 내지 도 26을 참조하면, 상기 소결 접합용 필름(도 13의 98 또는 도 18의 99)에서, 제1 금속 입자(83)가 평균 직경으로 350㎚의 입자 크기를 가지고, 제2 금속 입자(85)가 평균 직경으로 2㎛의 입자 크기를 가지며, 제1 및 제2 금속 입자(83, 85)가 비산 처리되는 때, 상기 소결 접합용 필름(98 또는 99)은, 열 압착 소결 접합 공정의 수행 동안, 레진(74) 양(6 내지 10 중량부)에 따라 발열 피크의 차이(도 20 내지 도 22의 그래프 참조)로 인해 전단 강도를 다르게 갖는다.
즉, 상기 열 압착 소결 접합 공정에서, 상기 소결 접합용 필름(98 또는 99)에 입력 5MPa을 적용시, 상기 소결 접합용 필름(98 또는 99)은, 도 23 내지 도 25와 같이, 레진 6 및 8 및 10중량부를 적용하여 300℃ 내지 370℃에서 소결접합을 실시한 경우 모든 형성 접합부에서 소정시간의 접합 후 15MPa 이상의 전단 강도를 나타내였다. 또한, 상기 열 압착 소결 접합 공정에서 레진 8중량부를 적용하여 민든 소결 접합용 필름(98 또는 99)에 압력 2MPa을 적용시, 상기 소결 접합용 필름(98 또는 99)은, 도 26과 같이, 300℃ 내지 370℃에서 소결접합을 실시한 경우 모든 형성 접합부는 소정시간의 접합 후 역시 15MPa 이상의 전단 강도를 나타내었다. DA(Die Attach)-5 컨소시엄에 따르면, 전력 반도체 패키지(210) 내 다이 어태치(die-attach) 접합부의 전단 강도는 최소 15MPa 이상의 값을 요구한다.
결론적으로, 상기 열 압착 소결 접합 공정은, 레진 분해온도(약320도)보다 낮은 온도조건(300, 315도)에서는 60초 이상에서, 레진 분해온도보다 높은 온도조건(350, 370도)에서는 약 10초간의 공정을 진행하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 소결 접합용 필름(98 또는 99)은 소결 접합용 필름(98 또는 99; 금속 분말을 산처리함)으로 대체될 수 있다. 왜냐하면, 상기 소결 접합용 필름(98 또는 99; 금속 분말을 산처리함)은 소결 접합용 필름(98 또는 99)보다 제1 및 제2 금속 입자(83, 85)에서 개별 입자의 표면에 금속 산화막의 제거를 보다 더 효과적으로 수행하기 때문이다.
도 27은 소결 접합용 필름 내 금속 분말의 비산 처리시 도 19의 전력 반도체 패키지에서 소결 접합 시간의 변화에 대응하여 대기 중에서 형성된 소결 접합부의 여러 단면 노출 부위와 함께 전단 강도 실험 후 전력 반도체 칩과 소결 접합용 필름의 파단부 미세 조직을 보여주는 비교표이다.
도 27을 참조하면, 상기 소결 접합용 필름(도 13의 98 또는 도 18의 99)에서, 제1 금속 입자(83)가 평균 직경으로 350㎚의 입자 크기를 가지고, 제2 금속 입자(85)가 평균 직경으로 2㎛의 입자 크기를 가지며, 제1 및 제2 금속 입자(83, 85)가 비산 처리되는 때, 레진 8중량부의 소결 접합용 필름(98 또는 99)을 5Mpa, 350℃ 조건으로 제1 및 제2 피접합체(190, 200) 사이에서 소결접합 시간별로 접합시킨 경우, 칩(제2 접합체(200))과 소결 접합용 필름(98 또는 99)간의 접합 계면 단면부, 그리고 접합부를 형성한 소결 접합용 필름(98 또는 99)의 단면부, 그리고 접합된 소결 접합용 필름(98 또는 99)을 전단 시험으로 파단시킨 경우 접합 필름 내부 파단면의 미세 조직들이 도시되어 있는데, 모두 비교적 치밀한 미세 조직을 나타내었다.
한편, 상기 소결 접합용 필름(98 또는 99)은 소결 접합용 필름(99; 금속 분말을 산처리함)로 대체될 수 있다. 왜냐하면, 상기 소결 접합용 필름(99; 금속 분말을 산처리함)은 소결 접합용 필름(98 또는 99)보다 제1 및 제2 금속 입자(83, 85)에서 개별 입자의 표면에 금속 산화막의 제거를 보다 더 효과적으로 수행하기 때문이다.
도 28은 소결 접합용 필름 내 금속 분말의 비산 처리시 도 19의 전력 반도체 패키지에서 레진 양의 변화에 대응하여 대기 중에서 형성된 소결 접합부의 여러 단면 노출 부위와 함께 전단 강도 실험 후 전력 반도체 칩과 소결 접합용 필름의 파단부 미세조직을 보여주는 비교표이다.
도 28을 참조하면, 상기 소결 접합용 필름(도 13의 98 또는 도 18의 99)에서, 제1 금속 입자(83)가 평균 직경으로 350㎚의 입자 크기를 가지고, 제2 금속 입자(85)가 평균 직경으로 2㎛의 입자 크기를 가지며, 제1 및 제2 금속 입자(83, 85)가 비산 처리되는 때, 상기 소결 접합용 필름(98 또는 99)을 5MPa, 350℃ 조건으로 제1 및 제2 피접합체(190, 200) 사이에서 레진 양(6 내지 10 중량부)에 따라 30초간 접합시킨 경우, 칩(제2 접합체(200))과 소결 접합용 필름(98 또는 99) 간의 접합 계면 단면부, 그리고 접합부를 형성한 소결 접합용 필름(98 또는 99)의 단면부, 그리고 접합된 소결 접합용 필름(98 또는 99)을 전단 시험으로 파단시킨 경우 접합 필름 내부 파단면의 미세 조직들이 도시되어 있는데, 모두 비교적 치밀한 미세 조직을 나타내었다.
한편, 상기 소결 접합용 필름(98 또는 99)은 소결 접합용 필름(98 또는 99; 금속 분말을 산처리함)로 대체될 수 있다. 왜냐하면, 상기 소결 접합용 필름(98 또는 99; 금속 분말을 산처리함)은 소결 접합용 필름(98)보다 제1 및 제2 금속 입자(83, 85)에서 개별 입자의 표면에 금속 산화막의 제거를 보다 더 효과적으로 수행하기 때문이다.
도 29는 소결 접합용 필름 내 금속 분말의 산 처리시 도 19의 전력 반도체 패키지에서 소결 접합용 필름의 접합 온도 및 접합 시간에 따른 전력 반도체 칩의 대기 중 접합 후 전단 강도를 보여주는 그래프이다.
도 29를 참조하면, 상기 소결 접합용 필름(도 13의 98 또는 도 18의 99)에서, 제1 금속 입자(83)가 평균 직경으로 350㎚의 입자 크기를 가지고, 제2 금속 입자(85)가 평균 직경으로 2㎛의 입자 크기를 가지며, 제1 및 제2 금속 입자(83, 85)가 산 처리되는 때, 레진 8 중량부의 상기 소결 접합용 필름(98 또는 99)에 압력 5MPa을 적용하며 315℃ 내지 370℃에서 소결접합을 실시한 경우 접합 시간 10초 이상에서는 모두 15MPa 이상의 전단 강도를 나타내었다. 또한, 상기 소결 접합용 필름(98 또는 99)은 300℃ 조건에서는 접합 시간 30초 이상일 경우 15MPa 이상의 전단 강도를 나타내었다.
상기 소결 접합용 필름(98 또는 99)은, 소결 접합용 필름(98 또는 99; 금속 분말을 비산처리 함)보다 동일한 접합 조건 하에서 더 큰 전단 강도를 나타내었다. 결론적으로, 상기 소결 접합 은, 레진 분해온도(약320도)보다 낮은 온도조건(300, 315도)에서는 10초 또는 30초 이상에서, 레진 분해온도보다 높은 온도조건(350, 370도)에서는 약 10초간의 공정을 진행하는 것이 바람직하다.
도 30은 소결 접합용 필름 내 금속 분말의 산 처리시 도 19의 전력 반도체 패키지에서 레진 양을 특정 값에 고정시킨 후 대기 중에서 형성된 소결 접합부의 여러 단면 노출 부위와 함께 전단 강도 실험 후 전력 반도체 칩과 소결 접합용 필름의 파단부 미세조직을 보여주는 비교표이다.
도 30을 참조하면, 상기 소결 접합용 필름(도 13의 98 또는 도 18의 99)에서, 제1 금속 입자(83)가 평균 직경으로 350㎚의 입자 크기를 가지고, 제2 금속 입자(85)가 평균 직경으로 2㎛의 입자 크기를 가지며, 제1 및 제2 금속 입자(83, 85)가 산 처리되는 때, 레진 양(8 중량부)을 고정시킨 상기 소결 접합용 필름(98 또는 99)을 5MPa, 350℃ 조건으로 제1 및 제2 피접합체(190, 200) 사이에서 30초간 접합시킨 경우, 칩(제2 접합체(200))과 소결 접합용 필름(98 또는 99)간의 접합 계면 단면부, 그리고 접합부를 형성한 소결 접합용 필름(98 또는 99)의 단면부, 그리고 접합된 소결 접합용 필름(98 또는 99)을 전단 시험으로 파단시킨 경우 접합 필름 내부 파단면의 미세 조직들이 도시되어 있는데, 모두 가장 치밀한 미세 조직을 나타내었다. 즉, 상기 소결 접합용 필름(98 또는 99)은, 도 27 및 도 28 결과와 비교할 때, 소결 접합용 필름(98 또는 99; 금속 분말을 비산 처리함)보다 더 치밀한 미세 조직을 제공하였다.
98, 99; 소결 접합용 필름, 183; 제1 구리 박판
186; 금속 산화물 박판, 189; 제2 구리 박판
190; 제1 피접합체, 200; 제2 피접합체
210; 파워 모듈 패키지 구조물

Claims (34)

  1. 레진 포뮬레이션을 준비하고,
    금속 필러 혼합물을 준비하고,
    상기 레진 포뮬레이션과 상기 금속 필러 혼합물을 혼합하여 필름 제조용 페이스트를 제조하고,
    상기 필름 제조용 페이스트를 사용하여 소결 접합용 필름을 제조하는 것을 포함하고,
    상기 금속 필러 혼합물은,
    금속 분말과 환원제를 포함하고,
    상기 금속 분말에서 개별 입자에 구리(Cu) 금속을 대응시키고,
    상기 금속 분말에서 상기 개별 입자의 표면을 비산(非酸)처리시키거나 산(酸)처리시키는, 소결 접합용 필름의 제조 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 레진 포뮬레이션을 준비하는 것은,
    제1 용기에 레진을 채우고,
    상기 제1 용기에서 상기 레진에 레진 용제를 붇고,
    상기 레진 용제를 사용하여 상기 레진을 녹여 레진 포뮬레이션을 만드는 것을 포함하고,
    상기 레진과 상기 레진 용제는,
    상기 제1 용기에서 무게비 1:2 내지 1:5로 혼합되는, 소결 접합용 필름의 제조 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 레진은,
    폴리메틸 아크릴레이트(polymethyl acrylate, PMA), 폴리에틸 아크릴레이트(polyethyl acrylate, PEA), 폴리(N-부틸 아크릴레이트(poly(n-butyl acrylate), PNBA), 폴리(2-에틸헥실 아크릴레이트)(poly(2-ethylhexyl acrylate), PEHA), 그리고 폴리(2-히드록시에틸 아크릴레이트)(poly(2-hydroxyethyl acrylate, PHEA) 중 적어도 하나를 포함하는 아크릴레이트계 폴리머 이거나, 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate, PMMA), 폴리(N-부틸 메타크릴레이트)(poly(N-butyl methacrylate, PNBMA), 폴리(Iso-부틸 메타크릴레이트)(poly(iso-butyl methacrylate, PIBMA), 폴리(2-히드록시에틸 메타크릴레이트)(poly(2-ethylhexyl methacrylate), PEHMA) 폴리히드록시에틸 메타크릴레이트(polyhydroxyethylmethacrylate, PHEMA), 그리고 폴리(N,N-디메틸아미노) 에틸 메타크릴레이트(Poly(N,N-dimethylamino) ethyl methacrylate, PDMAEMA) 중 적어도 하나를 포함하는 메타크릴레이트계 폴리머인, 소결 접합용 필름의 제조 방법.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 레진 용제는,
    아세톤(acetone) 및 메틸 에틸 케톤(metyl ethyl ketone, MEK) 중 적어도 하나를 포함하는 케톤 용제이거나, N-메틸 피롤리돈(N-methyl pyrrolidone, NMP), 디메틸 아세트아미드(dimethyl acetamide, DMAC), 디메틸 포름아마이드(dimethyl formamide, DMF), 그리고 다이메틸 설폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO) 중 적어도 하나를 포함하는 비양자성 쌍극용제(dipolar aprotic solvent)이거나, 벤젠(benzene) 및 톨루엔(toluene) 중 적어도 하나를 포함하는 방향족 탄화수소이거나, 클로로폼(chloroform), 아이소프로판올(Isopropanol), 그리고 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran, THF)인, 소결 접합용 필름의 제조 방법.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 금속 필러 혼합물을 준비하는 것은,
    제2 용기에 상기 금속 분말을 채우고,
    상기 제2 용기에서 상기 금속 분말에 상기 환원제를 부어 만드는 것을 포함하고,
    상기 금속 분말은,
    제1 입자 크기의 제1 금속 입자로 이루어지거나, 상기 제1 입자 크기의 제1 금속 입자 그리고 제1 입자 크기보다 더 큰 제2 입자 크기의 제2 금속 입자로 이루어지고,
    제1 및 제2 금속 입자를 부피비 100:0 내지 26:74로 혼합하여 형성되는, 소결 접합용 필름의 제조 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 금속 입자는,
    상기 제1 금속 입자에서 개별 입자에 100㎚ 내지 900㎚ 입자 크기를 가지고,
    상기 제2 금속 입자는,
    상기 제2 금속 입자에서 개별 입자에 1.5㎛ 내지 25㎛ 입자 크기를 가지는, 소결 접합용 필름의 제조 방법.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 환원제는,
    에틸렌 글리콜(ethylene glycol), 디에틸렌 글리콜(diethylene glycol), 트리에틸렌 글리콜(triethylene glycol, TEG), 테트라에틸렌 글리콜(tetraethylene glycol, TTEG), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol, PEG), 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 디프로필렌 글리콜(dipropylene glycol), 트리프로필렌 글리콜(tripropylene glycol), 폴리프로필렌 글리콜(polypropylene glycol), 글리세롤(glycerol), 1,4-부탄디올(1,4-butanediol), 1,5-펜탄디올(1,5-pentanediol), α-테르피네올(α-terpineol), 디에틸 톨루엔 디아민(diethyl toluene diamine), 디에탄올 아민(diethanol amine), 그리고 트리에탄올 아민(triethanol amine) 중 적어도 하나를 포함하는, 소결 접합용 필름의 제조 방법.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 필름 제조용 페이스트를 제조하는 것은,
    상기 제2 용기의 상기 금속 필러 혼합물에 상기 제1 용기의 상기 레진 포뮬레이션을 붇고,
    상기 제2 용기에서 상기 금속 필러 혼합물과 상기 레진 포뮬레이션을 섞어 만드는 것을 포함하고,
    상기 필름 제조용 페이스트는,
    금속 필러 혼합물 100 중량부에 대해,
    레진 6 내지 10 중량부와,
    레진 용제 18 내지 30 중량부와,
    환원제 0.5 내지 2 중량부를 포함하는, 소결 접합용 필름의 제조 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 소결 접합용 필름을 제조하는 것은,
    상기 제2 용기의 상기 필름 제조용 페이스트를 예비 캐리어 필름 상에 붓고,
    닥터 블레이드(doctor blade) 장치를 사용하여 상기 예비 캐리어 필름을 이동시키면서 블레이드(blade)를 통해 상기 예비 캐리어 필름 상에 상기 필름 제조용 페이스트를 얇게 펼치거나, 스크린(screen) 프린팅 장치를 사용하여 상기 예비 캐리어 필름을 고정시키면서 스퀴지(squeegee)를 통해 상기 예비 캐리어 필름 상에 상기 필름 제조용 페이스트를 얇게 펼치고,
    상기 예비 캐리어 필름 상에서 상기 필름 제조용 페이스트를 온도 75℃ 내지 120℃에 그리고 시간 1분 내지 5분 동안 건조시켜 예비 소결 접합용 필름을 만들고,
    상기 예비 캐리어 필름과 상기 예비 소결 접합용 필름을 소정의 크기로 절단하거나, 상기 예비 캐리어 필름 상의 상기 예비 소결 접합용 필름을 소정의 크기로 뜯어 내는 것을 포함하는, 소결 접합용 필름의 제조 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 환원제와 상기 레진은,
    상기 필름 제조용 페이스트의 건조후 상기 예비 소결 접합용 필름에 상기 금속 분말과 함께 남아있게 되고,
    상기 환원제는,
    상기 필름 제조용 페이스트의 건조후 상기 금속 분말에서 상기 개별 입자의 상기 표면을 둘러싸면서 상기 개별 입자의 상기 표면의 산화층을 환원시키고,
    상기 레진은,
    상기 필름 제조용 페이스트의 건조후 상기 금속 분말에서 개별 입자들 사이에 위치되어 상기 개별 입자들을 이어주고,
    상기 레진 용제는,
    상기 필름 제조용 페이스트의 건조 동안 상기 예비 소결 접합용 필름으로부터 제거되는, 소결 접합용 필름의 제조 방법.
  11. 제2 항에 있어서,
    상기 금속 필러 혼합물을 준비하는 것은,
    제2 용기에 금속 분말을 채우고,
    상기 제2 용기에서 상기 금속 분말에 카르복실기 함유 산을 부어 상기 카르복실기 함유 산을 사용하여 상기 금속 분말의 상기 개별 입자의 상기 표면을 산처리하고,
    상기 제2 용기에서 상기 금속 분말에 상기 환원제를 부어 만드는 것을 포함하고,
    상기 금속 분말은,
    제1 입자 크기의 제1 금속 입자로 이루어지거나, 상기 제1 입자 크기의 제1 금속 입자 그리고 제1 입자 크기보다 더 큰 제2 입자 크기의 제2 금속 입자로 이루어지고,
    제1 및 제2 금속 입자를 부피비 100:0 내지 26:74로 혼합하여 형성되고,
    상기 카르복실기 함유 산은,
    상기 제2 용기에서 알코올 100 중량부에 대해 카르복실기 산 1 내지 5 중량부를 포함하는, 소결 접합용 필름의 제조 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 금속 입자는,
    상기 제1 금속 입자에서 개별 입자에 100㎚ 내지 900㎚ 입자 크기를 가지고,
    상기 제2 금속 입자는,
    상기 제2 금속 입자에서 개별 입자에 1.5㎛ 내지 25㎛ 입자 크기를 가지는, 소결 접합용 필름의 제조 방법.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 카르복실기 산은,
    포름산, 아세트산, 옥살산, 말산, 말론산, 스테아릭산 및 숙신산 중 적어도 하나를 포함하는, 소결 접합용 필름의 제조 방법.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 금속 분말은,
    상기 금속 분말에서 상기 개별 입자의 상기 표면을 상기 카르복실기 함유 산으로 산처리 후,
    상기 금속 분말에서 상기 개별 입자의 상기 표면에 거친 형상을 가지는, 소결 접합용 필름의 제조 방법.
  15. 제11 항에 있어서,
    상기 환원제는,
    에틸렌 글리콜(ethylene glycol), 디에틸렌 글리콜(diethylene glycol), 트리에틸렌 글리콜(triethylene glycol, TEG), 테트라에틸렌 글리콜(tetraethylene glycol, TTEG), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol, PEG), 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 디프로필렌 글리콜(dipropylene glycol), 트리프로필렌 글리콜(tripropylene glycol), 폴리프로필렌 글리콜(polypropylene glycol), 글리세롤(glycerol), 1,4-부탄디올(1,4-butanediol), 1,5-펜탄디올(1,5-pentanediol), α-테르피네올(α-terpineol), 디에틸 톨루엔 디아민(diethyl toluene diamine), 디에탄올 아민(diethanol amine), 그리고 트리에탄올 아민(triethanol amine) 중 적어도 하나를 포함하는, 소결 접합용 필름의 제조 방법.
  16. 제11 항에 있어서,
    상기 필름 제조용 페이스트를 제조하는 것은,
    상기 제2 용기의 상기 금속 필러 혼합물에 상기 제1 용기의 상기 레진 포뮬레이션을 붇고,
    상기 제2 용기에서 상기 금속 필러 혼합물과 상기 레진 포뮬레이션을 섞어 만드는 것을 포함하고,
    상기 필름 제조용 페이스트는,
    금속 필러 혼합물 100 중량부에 대해,
    레진 6 내지 10 중량부와,
    레진 용제 18 내지 30 중량부와,
    환원제 0.5 내지 2 중량부를 포함하는, 소결 접합용 필름의 제조 방법.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 소결 접합용 필름을 제조하는 것은,
    상기 제2 용기의 상기 필름 제조용 페이스트를 예비 캐리어 필름 상에 붓고,
    닥터 블레이드 장치를 사용하여 상기 예비 캐리어 필름을 이동시키면서 블레이드를 통해 상기 예비 캐리어 필름 상에 상기 필름 제조용 페이스트를 얇게 펼치거나, 스크린 프린팅 장치를 사용하여 상기 예비 캐리어 필름을 고정시키면서 스퀴지를 통해 상기 예비 캐리어 필름 상에 상기 필름 제조용 페이스트를 얇게 펼치고,
    상기 예비 캐리어 필름 상에서 상기 필름 제조용 페이스트를 온도 75℃ 내지 120℃에 그리고 시간 1분 내지 5분 동안 건조시켜 예비 소결 접합용 필름을 만들고,
    상기 예비 캐리어 필름과 상기 예비 소결 접합용 필름을 소정의 크기로 절단하거나, 상기 예비 캐리어 필름 상의 상기 예비 소결 접합용 필름을 소정의 크기로 뜯어 내는 것을 포함하는, 소결 접합용 필름의 제조 방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 환원제와 상기 레진은,
    상기 필름 제조용 페이스트의 건조후 상기 예비 소결 접합용 필름에 상기 금속 분말과 함께 남아있게 되고,
    상기 환원제는, 상기 카르복실기 함유 산과 함께,
    상기 필름 제조용 페이스트의 건조후 상기 금속 분말에서 상기 개별 입자의 상기 표면을 둘러싸면서 상기 개별 입자의 상기 표면의 산화층을 환원시키고,
    상기 레진은,
    상기 필름 제조용 페이스트의 건조후 상기 금속 분말에서 개별 입자들 사이에 위치되어 상기 개별 입자들을 이어주고,
    상기 레진 용제는,
    상기 캐리어 필름 상에서 상기 필름 제조용 페이스트의 건조 동안 상기 예비 소결 접합용 필름으로부터 제거되는, 소결 접합용 필름의 제조 방법.
  19. 히팅 스테이지 상에 제1 피접합체를 준비하고,
    상기 제1 피접합체 상에 소결 접합용 필름과 제2 피접합체를 순차적으로 안착시키고,
    상기 제1 피접합체와 상기 소결 접합용 필름과 상기 제2 피접합체에 열 압착 소결 접합 공정을 적용하는 것을 포함하고,
    상기 소결 접합용 필름은,
    상기 열 압착 소결 접합 공정의 적용 전, 금속 필러 혼합물과 레진 포뮬레이션으로 이루어지고,
    상기 금속 필러 혼합물은,
    금속 분말과 환원제를 포함하고,
    상기 금속 분말에서 개별 입자에 구리(Cu) 금속을 대응시키고,
    상기 금속 분말에서 상기 개별 입자의 표면을 비산(非酸)처리시키거나 산(酸)처리시키는, 전력 반도체 패키지의 제조 방법.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 금속 분말은,
    제1 입자 크기의 제1 금속 입자로 이루어지거나, 상기 제1 입자 크기의 제1 금속 입자 그리고 제1 입자 크기보다 더 큰 제2 입자 크기의 제2 금속 입자로 이루어지고,
    상기 제1 금속 입자의 개별 입자에서 100㎚ 내지 900㎚ 입자 크기, 그리고 상기 제2 금속 입자의 개별 입자에서 1.5㎛ 내지 25㎛ 입자 크기를 가지고,
    제1 및 제2 금속 입자를 부피비 100:0 내지 26:74로 혼합하여 형성되는, 전력 반도체 패키지의 제조 방법.
  21. 제19 항에 있어서,
    상기 금속 분말은,
    제1 입자 크기의 제1 금속 입자로 이루어지거나, 상기 제1 입자 크기의 제1 금속 입자 그리고 제1 입자 크기보다 더 큰 제2 입자 크기의 제2 금속 입자로 이루어지고,
    상기 제1 금속 입자의 개별 입자에서 평균적으로 100㎚ 내지 900㎚ 입자 크기, 그리고 상기 제2 금속 입자의 개별 입자에서 평균적으로 1.5㎛ 내지 25㎛ 입자 크기를 가지고,
    제1 및 제2 금속 입자를 부피비 100:0 내지 26:74로 혼합하여 형성되고,
    카르복실기 함유 산을 사용하여 상기 제1 금속 입자에서 상기 개별 입자의 표면에, 또는 상기 제1 금속 입자와 상기 제2 금속 입자에서 개별 입자의 표면에 산처리되는, 전력 반도체 패키지의 제조 방법.
  22. 제21 항에 있어서,
    상기 카르복실기 함유 산은,
    알코올 100 중량부에 대해 카르복실기 산 1 내지 5 중량부를 포함하고,
    상기 카르복실기 산은,
    포름산, 아세트산, 옥살산, 말산, 말론산, 스테아릭산 및 숙신산 중 적어도 하나를 포함하는, 전력 반도체 패키지의 제조 방법.
  23. 제21 항에 있어서,
    상기 금속 분말은,
    상기 금속 분말에서 상기 개별 입자의 상기 표면을 상기 카르복실기 함유 산으로 산처리 후,
    상기 금속 분말에서 상기 개별 입자의 상기 표면에 거친 형상을 가지는, 전력 반도체 패키지의 제조 방법.
  24. 제19 항에 있어서,
    상기 레진은,
    폴리메틸 아크릴레이트(polymethyl acrylate, PMA), 폴리에틸 아크릴레이트(polyethyl acrylate, PEA), 폴리(N-부틸 아크릴레이트(poly(n-butyl acrylate), PNBA), 폴리(2-에틸헥실 아크릴레이트)(poly(2-ethylhexyl acrylate), PEHA), 그리고 폴리(2-히드록시에틸 아크릴레이트)(poly(2-hydroxyethyl acrylate, PHEA) 중 적어도 하나를 포함하는 아크릴레이트계 폴리머 이거나, 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate, PMMA), 폴리(N-부틸 메타크릴레이트)(poly(N-butyl methacrylate, PNBMA), 폴리(Iso-부틸 메타크릴레이트)(poly(iso-butyl methacrylate, PIBMA), 폴리(2-히드록시에틸 메타크릴레이트)(poly(2-ethylhexyl methacrylate), PEHMA) 폴리히드록시에틸 메타크릴레이트(polyhydroxyethylmethacrylate, PHEMA), 그리고 폴리(N,N-디메틸아미노) 에틸 메타크릴레이트(Poly(N,N-dimethylamino) ethyl methacrylate, PDMAEMA) 중 적어도 하나를 포함하는 메타크릴레이트계 폴리머이고,
    상기 금속 분말에서 개별 입자들 사이에 위치되어 상기 개별 입자들을 이어주는, 전력 반도체 패키지의 제조 방법.
  25. 제19 항에 있어서,
    상기 환원제는,
    에틸렌 글리콜(ethylene glycol), 디에틸렌 글리콜(diethylene glycol), 트리에틸렌 글리콜(triethylene glycol, TEG), 테트라에틸렌 글리콜(tetraethylene glycol, TTEG), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol, PEG), 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 디프로필렌 글리콜(dipropylene glycol), 트리프로필렌 글리콜(tripropylene glycol), 폴리프로필렌 글리콜(polypropylene glycol), 글리세롤(glycerol), 1,4-부탄디올(1,4-butanediol), 1,5-펜탄디올(1,5-pentanediol), α-테르피네올(α-terpineol), 디에틸 톨루엔 디아민(diethyl toluene diamine), 디에탄올 아민(diethanol amine), 그리고 트리에탄올 아민(triethanol amine) 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 열 압착 소결 접합 공정의 적용 동안, 상기 금속 분말에서 상기 개별 입자의 상기 표면을 둘러싸서 상기 표면의 산화층을 환원시키는, 전력 반도체 패키지의 제조 방법.
  26. 제19 항에 있어서,
    상기 히팅 스테이지 상에 상기 제1 피접합체를 준비하는 것은,
    상기 히팅 스테이지 주변에 상기 제1 피접합체를 복수로 갖는 제1 트레이를 위치시키고,
    제1 픽업 툴(pick-up tool)을 사용하여 상기 제1 트레이로부터 상기 제1 피접합체를 상기 히팅 스테이지 상에 안착시키는 것을 포함하고,
    상기 제1 피접합체는,
    순차적으로 적층된 제1 구리 층과 금속 산화물 박판과 제2 구리 층으로 이루어지는 다이렉트 본드 카파(direct bonded copper, DBC) 기판 또는 액티브 브레이징 세라믹(active brazing ceramic) 기판을 포함하는, 전력 반도체 패키지의 제조 방법.
  27. 제19 항에 있어서,
    상기 제1 피접합체 상에 상기 소결 접합용 필름과 상기 제2 피접합체를 순차적으로 안착시키는 것은,
    상기 히팅 스테이지 주변에 상기 소결 접합용 필름과 함께 캐리어 필름으로 이루어진 적층소재를 하나의 단위로 하여 상기 적층소재를 복수로 갖는 제2 트레이를 위치시키고,
    상기 히팅 스테이지 주변에 상기 제2 피접합체를 복수로 갖는 제3 트레이를 위치시키고,
    제2 픽업 툴을 사용하여 상기 제2 트레이로부터 상기 소결 접합용 필름과 캐리어 필름을 상기 제1 피접합체 상에 안착시키고,
    상기 소결 접합용 필름으로부터 상기 캐리어 필름을 분리시키고,
    제3 픽업 툴을 사용하여 상기 제3 트레이로부터 상기 제2 피접합체를 상기 소결 접합용 필름 상에 안착시키는 것을 포함하는, 전력 반도체 패키지의 제조 방법.
  28. 제27 항에 있어서,
    상기 제1 피접합체와 상기 소결 접합용 필름과 상기 제2 피접합체에 상기 열 압착 소결 접합 공정을 적용하는 것은,
    상기 히팅 스테이지와 상기 제3 픽업 툴을 사용하여 상기 제1 피접합체와 상기 소결 접합용 필름과 상기 제2 피접합체에 상기 열 압착 소결 접합 공정을 수행하는 동안 상기 소결 접합용 필름에 상기 제1 및 제2 피접합체를 접합시키는 것을 포함하고,
    상기 열 압착 소결 접합 공정은,
    대기 분위기에서 또는 질소 분위기에서 수행되고,
    온도 300℃ 내지 370℃에서 그리고 시간 10초 내지 60초에서 그리고 압력 0.5Mpa 내지 15Mpa에서 수행되는, 전력 반도체 패키지의 제조 방법.
  29. 제28 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 피접합체는,
    상기 제1 및 제2 피접합체의 표면 금속층으로 은(Ag)과 금(Au)과 구리(Cu)와 니켈(Ni) 중 적어도 하나를 사용하여 상기 소결 접합용 필름에 접합되고,
    상기 제2 피접합체는,
    와이드 밴드 갭(Wide Band Gap) 화합물반도체 기반의 전력 반도체 칩을 포함하는, 전력 반도체 패키지의 제조 방법.
  30. 제28 항에 있어서,
    상기 소결 접합용 필름은,
    상기 열 압착 소결 접합 공정의 수행 동안,
    상기 금속 분말에서 상기 개별 입자의 상기 표면에 산화막의 존재시 상기 환원제를 통해 상기 산화막을 환원시켜 상기 표면으로부터 상기 산화막을 제거시킴과 함께 필름의 발화 반응을 통해 잔존 레진을 제거시키는, 전력 반도체 패키지의 제조 방법.
  31. 제19 항에 있어서,
    상기 제1 피접합체 상에 상기 소결 접합용 필름과 상기 제2 피접합체를 순차적으로 안착시키는 것은,
    상기 히팅 스테이지 주변에 상기 제2 피접합체를 복수로 갖는 제2 트레이를 위치시키고,
    상기 히팅 스테이지 주변에 절단되지 않은 예비 소결 접합용 필름과 예비 캐리어 필름으로 이루어진 대형 적층소재를 갖는 제3 트레이를 위치시키고,
    제4 픽업 툴을 사용하여 상기 제2 트레이로부터 상기 제2 피접합체를 픽업하고,
    상기 제4 픽업 툴을 사용하여 상기 제3 트레이의 상기 예비 소결 접합용 필름과 상기 예비 캐리어 필름 상에 상기 제2 피접합체를 위치시켜 상기 예비 소결 접합용 필름에 상기 제2 피접합체를 스탬핑(stamping)하여 가압 접촉시키면서 상기 예비 소결 접합용 필름으로부터 상기 제2 피접합체의 형상대로 상기 예비 소결 접합용 필름을 뜯어 상기 제2 피접합체의 하부로 상기 소결 접합용 필름을 전사시키고,
    상기 제4 픽업 툴을 사용하여 상기 제1 피접합체 상에 상기 소결 접합용 필름과 합체된 상기 제2 피접합체를 안착시키며 열압착 소결 접합하는 것을 포함하는, 전력 반도체 패키지의 제조 방법.
  32. 제31 항에 있어서,
    상기 제1 피접합체와 상기 소결 접합용 필름과 상기 제2 피접합체에 상기 열 압착 소결 접합 공정을 적용하는 것은,
    상기 제4 픽업 툴과 상기 히팅 스테이지를 사용하여 상기 제1 피접합체와 상기 소결 접합용 필름과 상기 제2 피접합체에 상기 열 압착 소결 접합 공정을 수행하는 동안 상기 소결 접합용 필름에 상기 제1 및 제2 피접합체를 접합시키는 것을 포함하고,
    상기 열 압착 소결 접합 공정은,
    대기 분위기에서 또는 질소 분위기에서 수행되고,
    온도 300℃ 내지 370℃에서 그리고 시간 10초 내지 60초에서 그리고 압력 0.5Mpa 내지 15Mpa에서 수행되는, 전력 반도체 패키지의 제조 방법.
  33. 제32 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 피접합체는,
    상기 제1 및 제2 피접합체의 표면 금속층으로 은(Ag)과 금(Au)과 구리(Cu)와 니켈(Ni) 중 적어도 하나를 사용하여 상기 소결 접합용 필름에 접합되고,
    상기 제2 피접합체는,
    와이드 밴드 갭(Wide Band Gap) 화합물반도체 기반의 전력 반도체 칩을 포함하는, 전력 반도체 패키지의 제조 방법.
  34. 제32 항에 있어서,
    상기 소결 접합용 필름은,
    상기 열 압착 소결 접합 공정의 수행 동안,
    상기 개별 입자의 상기 표면에 산화막의 존재시 상기 환원제를 통해 상기 산화막을 환원시켜 상기 표면으로부터 상기 산화막을 제거시킴과 함께 필름의 발화 반응을 통해 잔존 레진을 제거시키는, 전력 반도체 패키지의 제조 방법.

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