파워모듈용 세라믹 기판기술

전문가 제언

○ 최근 파워 일렉트로닉스의 발전에 따라서 전력변환과 제어를 고효율로 수행하는 파워 디바이스가 급속히 보급되고 있다. 전기절연성과 고열전도율을 겸비한 세라믹스는 디바이스에서 발생하는 열을 빠르게 전달하고 냉각하는 열매체로서 기능이 우수하여 각종 디바이스의 기판재료로 사용되고 있다.

 

○ 종래 절연기판으로는 알루미나(Al2O3), 질화알루미늄(AlN)이 많이 사용되고 있다. 이 문헌에 소개된 것처럼 질화규소(Si3N4)는 늦게 개발되었다. 현재 상용화되고 있는 질화규소의 열전도율은 질화알루미늄의 1/2 이하 이지만, 알루미나에 비해서는 3-4배 정도 높다. 질화규소는 열 사이클에 대한 내균열성이 강한 것이 장점이다. 또한 계속적인 연구개발로 열전도율이 향상되어, 180W/mK 정도가 보고되고 있다.

 

○ 이 문헌은 「질화반응？포스트 소결방법」에 의해 질화규소의 고열전도화를 위한 연구를 설명하고 있다. 이 방법은 산소가 적은 실리콘 분말과 소성 공정에서 분말의 산화를 최대로 억제하였다. 또한 성형체를 질소 중에서 포스트 소결을 실시하고, 냉각 시에 속도를 제어하여 입계상을 결정화시켜, 고열전도율[182W/(mK)]을 달성하였다.

 

○ 일본의 질화규소에 대한 소재개발은 산업기술종합연구소(AIST)와 기업 등이 협력하여 1990년대 중반부터 연구결과를 발표하고 있었다. 현재 고열전도성 세라믹 가판재료는 Denka, NGK, DOWA Metal, Toshiba Materials 등이 시장에서 상위에 있으며, 다른 업체도 참여를 하고 있다.

 

○ 국내에서는 주로 질화알루미늄에 대한 연구가 주로 수행되었다. 소재의 필요성과 관련이 있으나, 연구기관이나 기업체에서 고열전도성 질화규소에 대한 연구는 거의 수행된 실적을 찾기가 어렵다. 단지 재료연구소에서 저가의 질화규소를 제조하는 공정에 대한 연구를 오랫동안 수행하고 있다. 질화규소의 고열전도성과 열적？기계적 특성을 활용한 기판재료의 산업화가 중요하다고 본다. 이 분야에 대한 연구에 많은 관심이 있기를 개대한다.

저자

Hirao Kiyoshi

자료유형

니즈학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2015

권(호)

63(5)

잡지명

工業材料

과학기술
표준분류

재료

페이지

29~34

분석자

김*환

분석물

• 파워모듈용 세라믹 기판기술.pdf [529,364 byte]

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