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아직은 연구 초기입니다만, 향후 전기자동차용 고전력반도체용 방열기판과 같이 가혹환경에서도 응용할 수 있을 정도의 접합강도와 열적신뢰성을 가진 금속/세라믹 접합법으로 연구의 방향을 설정하고 초기 연구를 진행하고 있습니다.
현재는 초기 실험단계에서 기존의 접합 방법론들에 대한 기술경험을 축적하고자 몇 가지 대표 접합기술을 직/간접적으로 시행해보려고 하고 있습니다.
따라서 DBC (direct bonded copper) 법, AMB (Active Metal Brazing) 법을 간단하게 시행해보고자 하는데 관련 기술에 대한 조언을 부탁드립니다.
예를들어,
DBC (또는 AMB) 공정을 진행하는데 필요한
1. 장비의 종류/ 2. 장비를 이용할 수 있는 기관 (또는 공정을 배울 수 있을 기관)/ 3. 필요한 재료/ 4. (가능하다면) 유효한 공정 파라메터/ 5. 기타 공정 정보
등에 대한 정보 등을 얻을 수 있으면 초기실험을 설계하는 데 많은 도움이 될 것 같습니다.
제 개인적인 견해로는 방열소재와 그 응용에 대한 시장이 아직 크지는 않지만 기술적으로 충분히 준비해야할 가치가 있는 분야라고 생각합니다.
현장, 연구소 등의 유관 연구자들의 의견도 이와 마찬가지이며, 되도록 많은 플레이어들이 참여해서 시장의 크기를 키우는 것 자체도 당면한 과제 중 하나라는 이야기를 많이 합니다.
이러한 측면에서, 많은 분들의 관심과 정보의 공유 부탁드립니다.
- 금속
- 세라믹 접합
- 이종접합
- 방열소재
각 분야 한인연구자와 현업 전문가분들의 답변을 기다립니다.
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답변
안길홍님의 답변
2014-05-23- 1
금속과 세라믹을 접합한 저의 경험을 말씀드리겠습니다.
먼저 표면의 이물질이 없도록 염산으로 산세를 하여 줍니다.
산세된 표면에 PDMS를 양면에 얇게 코팅합니다.
코팅된 재료를 약60C로 30분 건조시킵니다. 이때 표면이 약간의 점착성이 나옵니다.
다음 Heating plate가 부착된 press에 양면을 넣어서 압착을 시키며, 온도는 250C에서 1시간을 압착시킵니다.
이성수(lase34) 2014-07-16전기차용 전력 반도체 모듈에 적용할 방열기판의의 경우에도 해당이 되는지요? 구체적으로, 당장은 600kV이상, 향후 중전력 영역(1.7~6.5kV, 4~22 kW) 까지 응용범위가 확대된다고 했을때 적용가능한 지가 궁금하네요. 아래 답변주신 분이 소개해준 시장조사서를 봐도 관련 방열소재의 전기 전도도가 대략 ~200 W/mK 이상은 되어야한다고 보고 있는데 이러한 물성을 만족시킬 수 있는지요?
이성수(lase34) 2014-07-16답변 감사드립니다.
안내해주신 방법은 수지를 이용한 접합법으로 사료됩니다만, 해당 기술이 전기자동차용 고전력반도체에 응용이 가능한 기술인지요?
한편, 제가 알고 있기론 전기자동차용 고전력반도체에 응용하기 위한 주요 물성이 '높은 방열특성'과 '기계적 신뢰성'이고, 이에 적합한 접합법은 질문란에 언급했던 DBC, AMB 등으로 알고 있습니다.
하여, 관련 공정에 대한 상세를 질문드리는 것입니다.
혹시 질문드린 기술들에 대한 경험은 있으신지요?
아니면 관련 공정에 대한 내용들 (상기 질문 1~5에 해당) 을 안내받을 수 있는 루트을 알 수 있어도 도움이 될 것 같습니다. 다시 한 번 감사드립니다. -
답변
신동협님의 답변
2014-05-24- 1
참고자료를 첨부하였습니다.
도움이 되셨으면 합니다.
이성수(lase34) 2014-07-16감사드립니다. 고전력 반도체로의 어플리케이션으로서 방열이슈가 매우 크다는 것을 잘 아시고 계신 것 같습니다. 관련 시장동향을 파악하는데 보탬이 되었습니다. 다만, 시장조사서의 기술안내보다 좀 더 디테일한 공정사항들을 파악할 수 있다면 더욱 좋을 것 같습니다. 예를들어, 상기 질문란에 제가 나열했던 것들 (상기 질문 1~5) 에 대한 좀 더 상세한 정보를 파악할 수 있으면 좋을 것 같습니다. 참고자료 다시한 번 감사드리며, 혹 가능하시다면 추가 정보 또한 부탁드리겠습니다.
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답변
안길홍님의 답변
2014-05-28- 1
첨부파일
접합방법에는 여러가지가 있습니다. 그중에서의 한가지로 유무기 내열 고분자를 사용한 내가 실제 적용한 경험을 말씀드린 것 입니다. 반드시 이것이어야 된다는 것이 아닙니다. 말씀드리고자 하는 것은 한가지의 방법을 제시한 것입니다. 의도하는 목적을 달성하기 위하여 여러가지 방법 및 실험을 통하여 그 중에서 가장 목적에 부합하는 한가지를 선택합니다. 따라서 한가지에 집착할 필요성은 없다고 생각합니다.
세라믹 및 금속간의 열전달 계수의 차이로 인하여 Heat pressing하는 과정에 변형이 올수도 있고
깨어질수도 있습니다. 그리고 온도도 몇 도로하는 것이 최적인지를 찾아내어야 합니다. 이러한 것은 단순히 이론적으로 이루어 지는 것은 아니어서 계속적인 실험을 통하여 달성될 수 있습니다. -
답변
안길홍님의 답변
2014-05-28- 1
세라믹과 금속접합에 관한 첨부 자료를 참고바랍니다.
기계적 신뢰성을 가지고 있습니다. 방열특성을 향상시키기 위하여서는 금속만으로는 한계가 있으며, 금속에 방열코팅을 하여야 효율적입니다. 방열 코팅은 흑색계열의 그래핀이나 흑연을 코팅함이 좋습니다.
수지를 이용한 접합법에 의하여 고전력반도체에도 얼마든지 적용가능합니다.