1) 시스템 아키텍처 전체 개요 및 주요 블록 분해
이 특허가 제안하는 '인버터 제조 방법'의 핵심은 '단일 공정 통합 셀(Monolithic Integrated Cell)'이라는 개념으로 요약할 수 있다. 기존의 컨베이어 벨트 방식의 분산된 공정 라인을 완전히 폐기하고, 마치 반도체 팹의 클러스터 툴처럼 모든 핵심 제조 공정을 하나의 자동화된 셀 안에서 완결시키는 구조다. 이 시스템은 크게 회전식 인덱싱 테이블(Rotary Indexing Table)을 중심으로 7개의 스테이션으로 구성된 아키텍처를 가진다.
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Station 1: 기판 로딩 및 전처리 (Substrate Loading & Pre-treatment): 공정의 시작점으로, 로봇 팔이 구리 또는 알루미늄으로 제작된 리드프레임(Leadframe) 기판을 인덱싱 테이블의 고정구(Jig)에 안착시킨다. 이 기판은 최종적으로 인버터의 외부 전력 단자 역할을 하며, 몰딩 공정 중 내부 부품을 지지하는 뼈대가 된다. 로딩 후, 플라즈마 클리닝 장치가 기판 표면의 유기물 오염을 제거하여 이어지는 다이 부착 공정의 신뢰성을 확보한다.
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Station 2: 전력 반도체 다이 부착 (Power Die Attach): 고속, 고정밀 픽 앤 플레이스(Pick-and-Place) 로봇이 웨이퍼에서 절단된 SiC MOSFET 또는 차세대 GaN HEMT 다이를 기판의 지정된 위치에 부착한다. 핵심은 '솔더 프리(Solder-free)' 접합 기술이다. 전통적인 솔더링 대신, 은 소결(Silver Sintering) 페이스트나 구리-구리 하이브리드 본딩 기술을 사용하여 다이와 기판을 접합한다. 이는 솔더 조인트의 열 피로 파괴 문제를 원천적으로 제거하고, 열전도율을 2-3배 향상시키는 핵심 기술이다.
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Station 3: 수동 소자 및 제어 회로 실장 (Passive & Control Component Mounting): 또 다른 로봇 암이 DC-링크 커패시터, 게이트 드라이버 IC, 센서 등 인버터 구동에 필요한 주변 부품들을 3차원 공간에 배치한다. 이 부품들은 기판 위에 평면적으로 실장되는 것이 아니라, 최종 몰딩 구조 내에서 최적의 전기적, 열적 경로를 갖도록 입체적으로 배치된다. 예를 들어, DC-링크 커패시터는 스위칭 루프 면적을 최소화하기 위해 SiC 다이 바로 위에 수직으로 배치될 수 있다.
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Station 4: 3D 상호 연결 형성 (3D Interconnect Formation): 와이어 본딩을 대체하는 이 공정이 본 특허의 하이라이트 중 하나다. 얇은 구리 클립이나 리본을 초음파 용접 또는 레이저 용접을 통해 다이와 다이, 다이와 기판 단자 사이에 직접 연결한다. 이를 통해 형성된 전력 경로는 기존 와이어 본드 대비 기생 인덕턴스가 1/10 수준으로 감소하며, 이는 고속 스위칭 시 발생하는 전압 오버슈트와 링잉(ringing) 현상을 획기적으로 억제한다.