일방향 다공성 구리를 활용한 전력반도체용 AMB 기판 접합 특성 확인

초록

환경 문제가 대두되며 친환경 자동차에 대한 관심이 증가하고 있고 그중 전기 자동차는 차세대 자동차로서 가장 주목받고 있다. 전기 자동차는 배터리에 충전된 전기에너지를 인버터를 통해 변환시켜 모터를 구동시킴으로서 자동차에 동력을 전달하는데 이러한 모터 구동에 있어서 전력반도체(Power semiconductor)는 핵심적인 역할을 한다. 전력반도체는 배터리에서 공급되는 전력을 변환하여 모터를 구동시키는데 동작 시에 많은 열이 발생하게 된다. 이러한 열은 반도체에 각 부위에 균열을 발생시키고 그러한 균열로 인해 반도체의 내구성이 떨어지게 된다. 본 연구는 전력반도체에서 열을 전달하고 전기적으로 절연해 주는 역할을 하는 AMB(Active Metal Brazing) 기판에 일방향 다공성 금속UPM(Uni-directional Porous Metal)을 적용하여 성능을 개선하려는 시도를 하였다. AMB 기판은 일반적으로 구리(Cu)와 알루미나(Al2O3)가 접합된 형태로 이루어져 있어 두 재료의 열팽창계수 차이로 인해 열이 가해질 때 접합부에 응력이 발생한다. 일반 구리에 비해 탄성계수가 더 낮아 유연한 특성을 갖는 일방향 다공성 구리를 적용해 효과를 보기 위해 각각의 재료의 접합을 시도하였다. 다공성 구리는 세 가지의 기공률(37%. 42%. 47%)로 준비된 시편을 사용하여 접합강도 측정 및 미세조직 분석을 진행하였다. 추가적으로 열충격 시험을 진행해 반복된 열응력 하에서 다공성 구리의 실질적인 성능을 확인하였다.