전력반도체 패키지의 성형 불량에 대한 개선과 신뢰성에 대한 연구

• 영문명: Research on Improving the Moldability and Reliability of Power Semiconductor Packages
• 발행기관: 한국마이크로전자및패키징학회
• 저자명: 김재업(Jae Up Kim) 김정민(Jeong Min Kim) 진성래(Sung Rae Jin) 이윤걸(Yoon Gul Lee) 안기준(Ki Joon Ahn)
• 간행물 정보: 『마이크로전자 및 패키징학회지』제32권 제3호, 17~23쪽, 전체 7쪽
• 주제분류: 공학 > 산업공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2025.09.30

국문 초록

최근 전기차(EV), 신재생에너지, 산업용 인버터 등의 확산에 따라 전력반도체에 대한 수요가 급격히 증가하고 있으며, 이에 따라 소자의 전기적 성능뿐만 아니라 장기적인 신뢰성에 대한 요구 수준 또한 한층 높아지고 있다. 특히, 고전압·대전류 환경에서도 안정적인 동작을 유지할 수 있는 패키징 기술의 확보는 전력반도체의 품질 확보에 있어 핵심적인 요소로 간주된다. 이러한 요구에 대응하기 위해 고열전도성, 고절연 신뢰성을 갖춘 성형수지를 활용한 사출성형 공법이 널리 적용되고 있으나, 실제 생산 현장에서는 불완전 성형, 패키지 기공, 부풀음, 성형수지 피막 등 성형불량이 반복적으로 발생하여 제품 수율과 신뢰성을 저해하고 있다. 본 연구에서는 전력반도체 패키지 제조 공정 중 사출성형 공법을 적용한 성형 과정에서 반복적으로 발생하는 불완전 성형을 비롯한 성형 불량을 개선하기 위한 접근으로, 성형수지의 물성 변화 및성형금형 설계 최적화의 효과를 분석하였다. 성형 공정 중 발생하는 불량은 제품의 신뢰성 저하와 생산 수율 감소의 주요 원인으로 작용한다. 이에 본 연구에서는 다양한 점도와 경화속도를 갖는 성형수지를 적용하고, 금형 내 에어 벤트를 설치하여 성형수지의 흐름성 및 충진성을 개선하였다. 실험 결과, 성형수지의 유동성과 반응성이 균형을 이룰 때 불완전 성형 발생률이 현저히 감소하였으며, 이에 더해 금형 내 에어 트랩을 최소화하는 구조 설계를 통하여 성형 불량 영역이 발생하지 않는 결과를 얻었다. 본 연구는 사출성형 기반 전력반도체 패키지 공정의 품질 향상을 위한 실용적 접근을 제시하며, 향후 고신뢰성 패키지 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

영문 초록

The recent proliferation of electric vehicles, renewable energy sources, and industrial inverters has led to a rapid increase in demand for power semiconductors. Consequently, requirements for not only high electrical performance but also long-term reliability are increasing. To address these demands, transfer molding, utilizing high-thermal conductivity and high-insulating reliability, has been widely adopted. However, molding defects such as incomplete molding, package voids, blister, and molding resin film formation recurring in the molding process, hindering product yield and reliability. This study analyzed the effects of changes in the material properties of the molding resin and optimized mold design to address these recurring molding defects, including incomplete molding, that occur during the transfer molding process for power semiconductor package manufacturing. In this study, we applied molding resins with various viscosities and curing rates and installed air vents within the mold to improve the flowability and filling properties of the molding resin. Furthermore, a structural design that minimized air traps within the mold resulted in no molding defects. This study presents a practical approach for improving the quality of transfer molding-based power semiconductor packaging processes and is expected to contribute to the development of high-reliability packages in the future.

목차

1. 서 론

2. 본 론

3. 결 론

감사의 글

References

키워드

Power semiconductor package Mold resin Incomplete molding Reliability testing Air trap