CN1846920A

CN1846920A - 结合低熔点金属合金材料的装置及制造方法与该材料应用

Info

Publication number: CN1846920A
Application number: CN 200510064622
Authority: CN
Inventors: 李宗隆
Original assignee: Amulaire Thermal Tech Inc
Current assignee: Amulaire Thermal Tech Inc
Priority date: 2005-04-15
Filing date: 2005-04-15
Publication date: 2006-10-18

Abstract

本发明公开了一种结合低熔点金属合金材料的装置及制造方法与该材料应用，其主要是利用低熔点金属合金材料(焊料)作为传热的介质，该焊料贴合固定于该散热片的表面上，从而组成一散热装置，可安装于芯片等热源上，用以协助散热，该焊料的热传导系数较高，使芯片产生的热量可更有效的传递至散热片，以具有较佳的散热效率。另外，利用低熔点金属合金特性于芯片热源上以有效提升热传导性能。

Description

结合低熔点金属合金材料的装置及制造方法与该材料应用

技术领域

本发明涉及一种可结合低熔点金属合金材料的装置及制造方法与该材料的应用，尤指一种适用于散热装置，用来协助散热的装置及制造方法与应用。

背景技术

请参阅图1，其揭示一种公知用于半导体芯片封装的散热装置，包括有一基板8及一散热片9，该基板8上设置有一芯片81，该散热片9是以导热性良好的金属材料制成，该散热片9覆盖于该基板8的芯片81上，该散热片9具有一周边91，该周边91以胶体黏着固接于基板8上。

为了使芯片81产生的热量确实的传递至散热片9，一般是于芯片81与散热片9之间设有导热膏7，该散热片9由导热膏7与芯片81接触，以便利用导热膏7及散热片9将芯片81产生的高温导出，用来协助芯片81散热，并保护芯片81防止外力损伤。

上述公知的散热装置，其利用导热膏7作为传热的介质，但是，由于导热膏7的热传导系数TC很低(约2-3左右)，使得芯片81产生的高温难以有效的传递至散热片9，使其散热效率较差。

因此，本发明人有感上述缺失的可改善，特潜心研究并配合学理的运用，终于提出一种设计合理且有效改善上述缺失的本发明。

发明内容

本发明的目的是提供一种结合低熔点金属合金材料的装置及制造方法与该材料应用，其利用低熔点金属合金的高热传导特性与熔融状态时的无热应力特性以提升芯片散热效能性，并利用低熔点金属合金材料(焊料)作为传热的介质，可避免产生气泡(空洞)，且热传导系数较高，使得芯片产生的热量可有效的传递至散热片，具有较佳的散热效率。

为了达到上述的目的，本发明提出了一种可结合低熔点金属合金材料的装置，包括：一散热片，其具有至少一表面；以及至少一焊料，是以低熔点金属合金材料制成，其贴合固定于该散热片的表面上。

本发明还提出了一种可结合低熔点金属合金材料的制造方法，包括以下的步骤：成型一散热片；将至少一焊料利用治具贴合固定于该散热片的表面上；送入回焊炉，使该焊料以高温熔接于散热片的表面上；待冷却至室温，该散热片及焊料固定连接为一体。

本发明又提出了一种可结合低熔点金属合金材料的制造方法，包括以下的步骤：成型一散热片；将至少一焊料利用治具贴合固定于该散热片的表面上；以加温器具加温，使该焊料以高温熔接于散热片的表面上；待冷却至室温，该散热片及焊料固定连接为一体。

本发明进一步提出了一种低熔点金属合金材料的应用，应用低熔点金属合金材料为导热介面材料。

综上所述，本发明的装置可安装于芯片等热源上，用以协助散热，该焊料的热传导系数较高，使芯片产生的热量可更有效的传递至散热片，以具有较佳的散热效率。另外，利用低熔点金属合金特性于芯片热源上以有效提升热传导性能。

附图说明

图1是公知散热装置的剖视图。

图2是本发明装置的剖视图。

图3是本发明装置另一实施例的剖视图。

图4是本发明装置使用状态的剖视图。

图5是本发明制造方法的流程图。

图6是本发明制造方法使用的治具的示意图。

附图标记说明：

公知部分

7导热膏 8基板 81芯片 9散热片 91周边

本发明部分

1散热片 11第一表面 12第二表面 13周边 14挡墙

2第一焊料 3第二焊料 4基板 41芯片 5散热器

具体实施方式

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅是提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

请参阅图2，本发明提供一种可结合低熔点金属合金材料的装置，在本实施例中，该装置为一散热装置，其包括有一散热片1、一第一焊料2及一第二焊料3，该散热片1是以导热性良好的金属材料制成，其具有一第一表面11及一第二表面12，该第一表面11及第二表面12分别设于散热片1的底面及顶面，该散热片1外缘向下延伸形成有一周边13。该散热片1在成型后，并于第一表面11及第二表面12电镀有镍料等材料，使第一焊料2及第二焊料3更容易接合于散热片1。

该第一焊料2及第二焊料3是以低熔点金属合金材料制成，其利用治具分别贴合固定于该散热片1的第一表面11及第二表面12上，利用治具控制该第一焊料2及第二焊料3尺寸，以防止焊料2、3扩张。另亦可于该散热片1的第一表面11及第二表面12上设有挡墙14(如图3所示)，该挡墙14围绕于焊料2、3外围，可用以防止焊料2、3外流、扩张。

当该装置送入回焊炉，该第一焊料2及第二焊料3是以高温分别熔接于散热片1的第一表面11及第二表面12上，待冷却至室温，散热片1、第一焊料2及第二焊料3即固定为一体；通过上述的组成以形成本发明的可结合低熔点金属合金材料的散热装置。

如图4所示，该散热装置的散热片1可覆盖于基板4的芯片41上，该散热片1的周边13是以胶体黏着固定于基板4上，且令第一焊料2设置于芯片41上方，使该第一焊料2介于芯片41与散热片1之间。另于该第二焊料3上方设置一散热器5，使该第二焊料3介于散热器5与散热片1之间。当该装置送入回焊炉，该第一焊料2是以高温熔接于芯片41与散热片1的第一表面11之间，该第二焊料3是以高温熔接于散热器5与散热片1的第二表面12之间，待冷却至室温，散热片1、第一焊料2、第二焊料3、芯片41及散热器5即固定为一体。

请参阅图5，本发明提供一种可结合低熔点金属合金材料的制造方法，在本实施例中，该方法为一散热装置的制造方法，包括以下的步骤(请同时参阅图2及图4)：

(a)成型一散热片1；

(b)于该散热片1表面电镀有镍料等材料；

(c)将一第一焊料2及一第二焊料3利用治具6分别贴合固定于该散热片1的第一表面11及第二表面12上(如图6)，利用治具6精确的控制该第一焊料2及第二焊料3的尺寸(长度、宽度及厚度)，以防止焊料2、3扩张；该治具6由一下模61、一中模62及一上模63所组成，该下模61及中模62上形成有适当的模穴用以容纳焊料2、3，该等下模61、中模62及上模63需使用与焊料2、3无法黏着的材料(如铝材)制成，以避免焊料2、3黏着于治具6上；

(d)送入回焊炉，使该第一焊料2及第二焊料3以高温分别熔接于散热片1的第一表面11及第二表面12；

(e)待冷却至室温，该散热片1、第一焊料2及第二焊料3即固定连接为一体；

(f)送至封装厂进行芯片41的封装，亦即将该散热装置的散热片1覆盖于基板4的芯片41上，该散热片1的周边13以胶体黏着固定于基板4上，且令第一焊料2设置于芯片41上方，使该第一焊料2介于芯片41与散热片1之间，当该装置送入回焊炉，该第一焊料2是以高温熔接于散热片1的第一表面11与芯片41之间，待冷却至室温，散热片1、第一焊料2及芯片41即固定为一体；

(g)送至系统厂组装散热器5，该散热器5置于第二焊料3上方，使该第二焊料3介于散热器5与散热片1之间，当该装置送入回焊炉(或以热风枪等能配合焊料特性与适合作业性的加温器具加温)，将第二焊料3以高温熔接于散热器5与散热片1的第二表面12之间，待冷却至室温，散热片1、第二焊料3及散热器5即固定为一体。

本发明提供一种低熔点金属合金材料的应用，是应用低熔点金属合金材料为导热介面材料。

本发明利用低熔点金属合金材料(焊料2、3)作为传热的介质，该焊料2、3的热传导系数TC较高(可达10-50)，使得芯片41产生的热量可更有效的传递至散热片1及散热器5，以具有较佳的散热效率。

再者，本发明利用低熔点金属合金材料作为焊料2、3，将可避免产生气泡(空洞)，气泡(空洞)为使用一般锡膏、锡条等锡焊方式的最大缺点，因为其必须使用助焊剂。使用低熔点金属合金材料为一纯金属合金并无有机物，所以无气泡或空洞产生。

惟以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，非因此即局限本发明的专利范围，故举凡运用本发明的权利要求书所为的等效技术变化，均同理皆包含于本发明的范围内，合予陈明。

Claims

1、一种可结合低熔点金属合金材料的装置，包括：

一散热片，其具有至少一表面；以及

至少一焊料，是以低熔点金属合金材料制成，其贴合固定于该散热片的表面上。

2、如权利要求1所述的可结合低熔点金属合金材料的装置，其特征是，该散热片的表面为一第一表面，该焊料为一第一焊料，该第一焊料贴合固定于该散热片的第一表面上。

3、如权利要求2所述的可结合低熔点金属合金材料的装置，其特征是，该散热片覆盖于一基板的芯片上，该第一焊料介于芯片与散热片之间，该第一焊料是以高温熔接于芯片与散热片的第一表面之间。

4、如权利要求1所述的可结合低熔点金属合金材料的装置，其特征是，该散热片的表面为一第一表面及一第二表面，该焊料为一第一焊料及一第二焊料，该第一焊料及第二焊料分别贴合固定于该散热片的第一表面及第二表面上。

5、如权利要求4所述的可结合低熔点金属合金材料的装置，其特征是，该散热片覆盖于一基板的芯片上，该第一焊料介于芯片与散热片之间，该第一焊料是以高温熔接于芯片与散热片的第一表面之间；该第二焊料上方设置一散热器，该第二焊料介于散热器与散热片之间，该第二焊料是以高温熔接于散热器与散热片的第二表面之间。

6、如权利要求1所述的可结合低熔点金属合金材料的装置，其特征是，该散热片表面电镀有镍料。

7、如权利要求1所述的可结合低熔点金属合金材料的装置，其特征是，该散热片的表面上设有挡墙，该挡墙围绕于焊料外围。

8、一种可结合低熔点金属合金材料的制造方法，包括以下的步骤：

成型一散热片；

将至少一焊料利用治具贴合固定于该散热片的表面上；

送入回焊炉，使该焊料以高温熔接于散热片的表面上；

待冷却至室温，该散热片及焊料固定连接为一体。

9、如权利要求8所述的可结合低熔点金属合金材料的制造方法，其特征是，该散热片表面电镀有镍料。

10、如权利要求8所述的可结合低熔点金属合金材料的制造方法，其特征是，该治具是使用与焊料无法黏着的材料制成。

11、如权利要求8所述的可结合低熔点金属合金材料的制造方法，其特征是，进一步的将该散热片覆盖于一基板的芯片上，使该焊料介于芯片与散热片之间，该焊料以高温熔接于散热片的表面与芯片之间，待冷却至室温，使散热片、焊料及芯片固定为一体。

12、如权利要求8所述的可结合低熔点金属合金材料的制造方法，其特征是，进一步的设有一散热器，该焊料介于散热器与散热片之间，该焊料是以高温熔接于散热器与散热片的表面之间，待冷却至室温，使散热片、焊料及散热器固定为一体。

13、一种可结合低熔点金属合金材料的制造方法，包括以下的步骤：

成型一散热片；

将至少一焊料利用治具贴合固定于该散热片的表面上；

以加温器具加温，使该焊料以高温熔接于散热片的表面上；

待冷却至室温，该散热片及焊料固定连接为一体。

14、一种低熔点金属合金材料的应用，应用低熔点金属合金材料为导热介面材料。