▲ Al 히트싱크 일체 DBA 기판외관 .

알루미늄 직접합 기판(DBA, Direct Brazed Aluminum)을 독점 생산하고 있는 미쓰비시머티리얼이 히트싱크 일체형 DBA 제조에 사용되는 새로운 접합 프로세스를 개발했다.

고출력 모터 전원제어용 인버터(직·교류변환 장치) 등에 사용되는 DBA는 알루미늄을 세라믹 기판에 직접 접합한 기판을 말한다.

지난 12일 회사에 따르면 이번에 개발된 접합기술은 기존의 DBA 제조 방식이 요구하는 고온환경이 필요없고 신뢰성도 훨씬 높다.

이번에 미쓰비시머티리얼 중앙연구소와 DBA 센터가 공동개발한 신접합공정은 이제까지 고온에서의 접합이 필요했던 알루미늄-실리콘(Al-Si)박(箔)을 쓰지 않고 알루미늄과 세라믹스의 저온 접합을 실현했다고 회사는 밝혔다.

이에 따라 기존 히트싱크 일체형 DBA 제조에서 이뤄지던 순 알루미늄과 세라믹스, DBA와 알루미늄 합금제 히트싱크 재료의 2회 접합의 동시 진행이 가능해져 온도변화가 대단히 큰 가혹한 환경 하에서도 높은 냉각 성능을 가지는 고신뢰성 파워모듈을 저비용으로 생산할 수 있게 된 것이다.

회사 관계자는 “이 기술성과는 지난 3월 독일에서 개최된 파워일렉트로닉스국제회의(CIPS 2010)에서도 발표돼 세계 파워모듈 메이커들에게 크게 주목받고 있다”며 “앞으로는 하이브리드 자동차만이 아닌 전기차나 풍력발전용 인버터 등으로의 전개가 기대돼 5년 후에는 현재의 DBA 기판 사업과 합해 연간 50억엔 규모의 매출을 목표로 하고 있다”고 밝혔다.

DBA는 현재 일반적인 모듈에 주로 사용되는 DBC(Direct Brazed Copper, 구리 직접합 기판)가 가진 한계, 즉 구리(Cu)와 질화알루미늄(AlN) 또는 알루미나(Al₂O₃)의 열팽창계수 차가 커 지속적 열피로를 받으면 구리와 기판의 박리가 일어나는 단점을 보완하기 위해 개발된 기술로 미쓰비시머티리얼이 지난해 상품화와 특허출원을 완료한 바 있다.

순알루미늄(Al)과 세라믹스(AlN)을 접합해 열팽창계수의 차이를 좁힘으로써 온도변화가 큰 가혹 환경 하에서도 접합특성이 변하지 않는 것이 특장점이다.

세계 최초로 실용화 된 하이브리드 자동차용 인버터 모듈에 채용되면서 신뢰성이 매우 높은 절연기판으로 인정받고 있으며 회사 미타공장 시즈오카 DBA센터에서 이 기판을 제조·판매하고 있다.

DBA는 현재 세계적으로 미쓰비시머티리얼이 독점적으로 생산 판매하고 있으며 업계에 따르면 독일 쿠라믹(Curamik)에서도 상품판매를 준비하고 있는 것으로 알려져 있다.

▲ Al 히트싱크 일체 DBA기판 현행접합 공정(위)과 신규접합공정(아래) .