[논문]전력반도체 패키징을 위한 Transient liquid phase 접합 기술

노명훈; 정재필; 김원중

doi:10.6117/kmeps.2017.24.1.027

전력반도체 패키징을 위한 Transient liquid phase 접합 기술
Trasient Liquid Phase bonding for Power Semiconductor 원문보기

마이크로전자 및 패키징 학회지 = Journal of the Microelectronics and Packaging Society, v.24 no.1, 2017년, pp.27 - 34

노명훈 (오사카대학교 접합과학연구소) , (오사카대학교 접합과학연구소) , 정재필 (서울시립대학교 공과대학 신소재공학과) , 김원중 (서울시립대학교 공과대학 신소재공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Recently, a demand in sustainable green technologies is requiring the lead free bonding for high power module packaging due to the environmental pollution. The Transient-liquid phase (TLP) bonding can be a good alternative to a high Pb-bearing soldering. Basically, TLP bonding is known as the combination of soldering and diffusion bonding. Since the low melting temperature material is fully consumed after TLP bonding, the remelting temperature of joint layer becomes higher than the operating temperature of the power module. Also, TLP bonding is cost-effective process than metal nanopaste bonding such as Ag. In this paper, various TLP bonding techniques for power semiconductor were described.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

TLP 접합에 사용되는 재료는 기본적으로 금속 소결을 위한 Ag 페이스트 기술보다 가격 경쟁력이 우수하고, 고강도 접합이 가능하며, 고온 신뢰성에 대한 우려도 해소 할 수 있기 때문에 최근 차세대 전력반도체 소자를 접합하기 위한 소재로 활발히 연구되고 있다. 따라서 본고에서는 현재 연구되고 있는 TLP 접합에 대해 소개하고자 한다.
지금까지 전력반도체에서 사용하는 유연 솔더를 대체하기 위해 연구 중인 TLP 접합에 대하여 소개하였다. 전통적인 TLP 접합 공정과 함께 기존 전력반도체 패키징과 호환성이 좋을 것으로 예상되는 분말 TLP 접합 공정도 유연 솔더를 대체할 수 있는 기술의 하나인 것으로 판단된다.

제안 방법

^14,19) Lis et al. 은동일한 공정 조건에서 Ag/Sn/Ag, Ni/Sn/Ni, Ag/Sn/Ni의 세가지 구조의 TLP 접합을 실시하여 전단 강도를 측정하였다.¹⁴⁾ 그 결과 Fig.

성능/효과

은동일한 공정 조건에서 Ag/Sn/Ag, Ni/Sn/Ni, Ag/Sn/Ni의 세가지 구조의 TLP 접합을 실시하여 전단 강도를 측정하였다.¹⁴⁾ 그 결과 Fig. 5에 보인 것과 같이 Ag/Sn/Ag 구조의 강도가 평균 60.4 MPa로 가장 높았으며, Ni/Sn/Ni 구조의 강도가 평균 27.4 MPa로 가장 낮았다. Fig.
7-10의 결과로부터 분말을 이용한 TLP 접합의 경우에도 전통적인 TLP 접합과 유사하게 저융점 소재가 용융 후 고르게 확산 할 수 있는 충분한 시간이 필요함을 알 수 있다. 다만, 균일하게 확산하는 시간은 전통적인 TLP 접합보다 단축되었음을 확인 할 수 있었다.

후속연구

본고에서는 언급하지 않았으나 대부분의 TLP 접합 공정이 저압력(1 MPa 이하)에서 실시되고 있다. 공정 자동화나 비용적인 측면에서는 압력을 인가하지 않은 공정이 유리하기 때문에 무가압 공정에 대한 추가적인 연구가 필요하다고 사료된다. 또한, 전력반도체는 자동차와 같이 우리 생활과밀접한 산업에서 많이 사용되고 안전과 직결되기 때문에 접합부의 신뢰성에 대한 연구가 꾸준히 진행되어야 할 것이다.
공정 자동화나 비용적인 측면에서는 압력을 인가하지 않은 공정이 유리하기 때문에 무가압 공정에 대한 추가적인 연구가 필요하다고 사료된다. 또한, 전력반도체는 자동차와 같이 우리 생활과밀접한 산업에서 많이 사용되고 안전과 직결되기 때문에 접합부의 신뢰성에 대한 연구가 꾸준히 진행되어야 할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	전력반도체란?	전력반도체(Power Semiconductor)는 전기에너지(Electric Energy)의 효율적 사용을 위해 전기에너지를 제어, 변환, 분류 및 관리하는 반도체이다. 이러한 전력 반도체는 전력산업, 자동차 산업, 가전제품 등 다양한 기기에서 전력 손실을 억제하여 에너지 절약 사회의 핵심 장치로 여겨지고 있다.
	전력 반도체는 어느 분야에서 사용되는가?	전력반도체(Power Semiconductor)는 전기에너지(Electric Energy)의 효율적 사용을 위해 전기에너지를 제어, 변환, 분류 및 관리하는 반도체이다. 이러한 전력 반도체는 전력산업, 자동차 산업, 가전제품 등 다양한 기기에서 전력 손실을 억제하여 에너지 절약 사회의 핵심 장치로 여겨지고 있다. 기존에 사용되었던 전력반도체는 실리콘(Si) 기반의 반도체로서 전력반도체의 적용분야가 고전력, 고온, 고속 스위칭 환경으로 바뀌어 감에 따라 그 한계를 보이고 있다.
	전력반도체가 적용되는 고전력, 고온, 고속 스위칭 환경의 한계를 극복하기 위해 어떤 연구를 진행하고 있는가?	기존에 사용되었던 전력반도체는 실리콘(Si) 기반의 반도체로서 전력반도체의 적용분야가 고전력, 고온, 고속 스위칭 환경으로 바뀌어 감에 따라 그 한계를 보이고 있다. 따라서, 탄화규소(SiC)나 질화갈륨(GaN) 소재의 차세대 전력반도체에 대한 연구가 꾸준히 진행되어 왔으며, 일부 상용화된 제품도 보고되었다.1-5) Fig.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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