JPH03136397A - 表面搭載技術用強制コア及びその製造方法 - Google Patents
表面搭載技術用強制コア及びその製造方法Info
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- JPH03136397A JPH03136397A JP2219896A JP21989690A JPH03136397A JP H03136397 A JPH03136397 A JP H03136397A JP 2219896 A JP2219896 A JP 2219896A JP 21989690 A JP21989690 A JP 21989690A JP H03136397 A JPH03136397 A JP H03136397A
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- molybdenum
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- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Mounting Of Printed Circuit Boards And The Like (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の技術分野]
本発明は一般的に言うと印刷配線基板を保持するために
用いられる表面搭載用強制コア及びその製造方法に関し
、特に、搭載された電子モデュールからの熱を消散させ
る機能を果たし、更に広い範囲の振動条件のF −Q
Tx子部品が構造的損傷を受けるのを防止することがで
きる層化された低密度の複合強制コア及びその製造方法
に関する。
用いられる表面搭載用強制コア及びその製造方法に関し
、特に、搭載された電子モデュールからの熱を消散させ
る機能を果たし、更に広い範囲の振動条件のF −Q
Tx子部品が構造的損傷を受けるのを防止することがで
きる層化された低密度の複合強制コア及びその製造方法
に関する。
[発明の背景]
航空及び軍事分野のために開発された型のような、高密
度電子システムは通常、典型的には25平方インチ以上
の印刷配線数空間を各側に有するIa準サイズの両面電
子回路モデュールで形成されている。これらの回路モデ
ュールは、システムに温度遷移及び/または振動による
環境的応力に耐えて電子的故障を起こさないことを司能
にする機械的及び熱的特性の組み合わせを要求する。従
来の回路モデュールの種々の構成物間の物質特性の相違
は通常動作時に故障の原因となり得る。
度電子システムは通常、典型的には25平方インチ以上
の印刷配線数空間を各側に有するIa準サイズの両面電
子回路モデュールで形成されている。これらの回路モデ
ュールは、システムに温度遷移及び/または振動による
環境的応力に耐えて電子的故障を起こさないことを司能
にする機械的及び熱的特性の組み合わせを要求する。従
来の回路モデュールの種々の構成物間の物質特性の相違
は通常動作時に故障の原因となり得る。
近年、軍事用途では電子回路モデュールに対して振動性
9萄条件や軽量化の要求が高まりつつある。不幸にして
、環境的応力に耐え電力を消散するために、従来の表面
搭載技術による印刷配線基盤は重い銅の層化物に頼って
いたが、銅層化物は重量要求のため以前から振動試験や
現場において構造的問題を経験していた。
9萄条件や軽量化の要求が高まりつつある。不幸にして
、環境的応力に耐え電力を消散するために、従来の表面
搭載技術による印刷配線基盤は重い銅の層化物に頼って
いたが、銅層化物は重量要求のため以前から振動試験や
現場において構造的問題を経験していた。
従来の印刷配線基盤(PWB)の表面搭載技術は、高電
力回路基盤上の強制ヒートシンクとして銅−アンバーー
銅(CIG)や銅−モリブデンー銅(CMC)などの張
り合わせ物質をコアに用いている。−殻内に、現在入手
可能なCIC及びCMC層化物質は比較的高い密度を有
しており、軍事用に設定された重ffi要求に適合させ
るために比較的薄い銅の層を用いて製造することが要求
される。不幸にして、この薄層化は共撮周波数の低下を
犠牲にして行なわれており、結果的に基盤の剛性を減少
させ更に冷F11能力も低下させることになる。
力回路基盤上の強制ヒートシンクとして銅−アンバーー
銅(CIG)や銅−モリブデンー銅(CMC)などの張
り合わせ物質をコアに用いている。−殻内に、現在入手
可能なCIC及びCMC層化物質は比較的高い密度を有
しており、軍事用に設定された重ffi要求に適合させ
るために比較的薄い銅の層を用いて製造することが要求
される。不幸にして、この薄層化は共撮周波数の低下を
犠牲にして行なわれており、結果的に基盤の剛性を減少
させ更に冷F11能力も低下させることになる。
従来の装置では銅を薄クシたため、接している電子回路
モデュールからの熱の消散は非常に少ない。更に、層を
薄クシたことによって電子回路モデュールの体積とコア
の体積との比率が高いので、コアと電子回路モデュール
との熱膨張率(CTE)の差が大きい。このような構成
物のCTEの差の全体的増加はシステムの性能を低ドさ
せ、有鉛セラミック製チップ担体の使用が必要となるが
、このため結果的に回路基盤表面ヒの使用q能領域を狭
めてしまい、性能や電力を制限してしまう。
モデュールからの熱の消散は非常に少ない。更に、層を
薄クシたことによって電子回路モデュールの体積とコア
の体積との比率が高いので、コアと電子回路モデュール
との熱膨張率(CTE)の差が大きい。このような構成
物のCTEの差の全体的増加はシステムの性能を低ドさ
せ、有鉛セラミック製チップ担体の使用が必要となるが
、このため結果的に回路基盤表面ヒの使用q能領域を狭
めてしまい、性能や電力を制限してしまう。
シアの損傷から保護するために、CTC及びCMC層は
アンバー及び銅からなる腐食保護を必要とする。これは
過去において、CICまたはCMC冶にニッケル組成物
をめっきすることによって達成されている。このめっき
工程は不幸にして高価であり、さらに行なうのが非常に
困難である。これはCMC層の場合に顕著であり、ニッ
ケルとモリブデンとを適切に接もするには、ニッケルを
モリブデン上で摂氏850度で焼結しなくてはならない
。しかしながら、この摂氏850度という温度は銅にと
っては高すぎ、更に処理窓において見ながら操作するの
を困難にしている。また、有機物製の回路基盤は焼結工
程中の摂氏850度という高温に耐えられないので、露
出した金属表面やCMC層に適切にニッケルめっきする
処理は通常有機物を基にした回路基数とは両立できない
ものである。したがって、表面搭載技術によるPWBの
完成品はCIC及びCMGの露出した金属表面を含んで
おり、これが腐食問題を起こす。
アンバー及び銅からなる腐食保護を必要とする。これは
過去において、CICまたはCMC冶にニッケル組成物
をめっきすることによって達成されている。このめっき
工程は不幸にして高価であり、さらに行なうのが非常に
困難である。これはCMC層の場合に顕著であり、ニッ
ケルとモリブデンとを適切に接もするには、ニッケルを
モリブデン上で摂氏850度で焼結しなくてはならない
。しかしながら、この摂氏850度という温度は銅にと
っては高すぎ、更に処理窓において見ながら操作するの
を困難にしている。また、有機物製の回路基盤は焼結工
程中の摂氏850度という高温に耐えられないので、露
出した金属表面やCMC層に適切にニッケルめっきする
処理は通常有機物を基にした回路基数とは両立できない
ものである。したがって、表面搭載技術によるPWBの
完成品はCIC及びCMGの露出した金属表面を含んで
おり、これが腐食問題を起こす。
従来のCIC及びCMCの薄いという本質を補うために
リブなどの構造的補強材を組み込むことによって振動に
対する耐性を強化し、コアの重油をさほど増やすことな
く構造的強度を高めている。
リブなどの構造的補強材を組み込むことによって振動に
対する耐性を強化し、コアの重油をさほど増やすことな
く構造的強度を高めている。
しかし、補強材はねじによって取付けるための空間をモ
デュール上に必要とするので、電子装置を配置するため
の場所が狭くなってしまう。補強材は更に、モデュール
の製造にかかる時間の増加、補強材に関連する重湯の増
加、補強材の製作に関連Jるシステムコストの増加、モ
してPWBの設計における配線路を決める問題などの有
害な影響のItA因ともなる。
デュール上に必要とするので、電子装置を配置するため
の場所が狭くなってしまう。補強材は更に、モデュール
の製造にかかる時間の増加、補強材に関連する重湯の増
加、補強材の製作に関連Jるシステムコストの増加、モ
してPWBの設計における配線路を決める問題などの有
害な影響のItA因ともなる。
したがって、複合コア層に関して高い熱伝導性を有する
印刷基盤用の軽量表面装着複合コアに対する必要性が高
まっている。これに加えて、電子構成物とほぼ同一の熱
膨張係数(CI−E)を有し、電子構成物とコアとの間
のはんだ接合の亀裂の原因となるCTEの不整合を除去
することができる複合コアの必要性らある。最後に、高
い剛性を有し軍事用に設定された高度な振動性負荷基準
に適合する保持モデュール用の軽量ロアに対する必要性
もある。
印刷基盤用の軽量表面装着複合コアに対する必要性が高
まっている。これに加えて、電子構成物とほぼ同一の熱
膨張係数(CI−E)を有し、電子構成物とコアとの間
のはんだ接合の亀裂の原因となるCTEの不整合を除去
することができる複合コアの必要性らある。最後に、高
い剛性を有し軍事用に設定された高度な振動性負荷基準
に適合する保持モデュール用の軽量ロアに対する必要性
もある。
[発明の概要]
本発明の重要な観点には、印刷配線基盤をそれ自体に搭
載するための装置が含まれる。具体的には、本発明は、
表面搭載印刷配線基盤のヒートシンクとして機能する軽
t:jyを形成するためのモリブデンを塗布したグラフ
ァイト層を含む。本発明は2層のモリブデン間に保持さ
れたグラフアイト層を有する熱的コアを含む。まず、約
0.08インチの厚さと約99.96%の純度を有する
グラファイト層を、各々約0.010インチの厚さと約
99.7%の純度を有する2枚のモリブデン層に接着す
る。この接着は、これらを約0.0025インチの厚さ
と約98.5%の純度を有する薄いチタン豹でろう付け
することによって得られる。これらの層は、印刷配線基
盤に取付けられるチップ担体から熱を消散すめための熱
的コアを含む。
載するための装置が含まれる。具体的には、本発明は、
表面搭載印刷配線基盤のヒートシンクとして機能する軽
t:jyを形成するためのモリブデンを塗布したグラフ
ァイト層を含む。本発明は2層のモリブデン間に保持さ
れたグラフアイト層を有する熱的コアを含む。まず、約
0.08インチの厚さと約99.96%の純度を有する
グラファイト層を、各々約0.010インチの厚さと約
99.7%の純度を有する2枚のモリブデン層に接着す
る。この接着は、これらを約0.0025インチの厚さ
と約98.5%の純度を有する薄いチタン豹でろう付け
することによって得られる。これらの層は、印刷配線基
盤に取付けられるチップ担体から熱を消散すめための熱
的コアを含む。
一旦熱的コアが製造されると、印刷配線基盤は熱的コア
にエポキシガラスを用いて接着される。
にエポキシガラスを用いて接着される。
次に、酸化アルミニウムセラミックでできたチップ担体
をはんだ接合を用いて印刷配線基盤に接着する。周知の
ように、チップ担体は本発明による熱的コアに電気的に
接続される。
をはんだ接合を用いて印刷配線基盤に接着する。周知の
ように、チップ担体は本発明による熱的コアに電気的に
接続される。
本発明の好適実施例において、チップ担体は、−殻内に
対称的な両側装置を形成するために対向端の両側に取付
りられる。この相互接続は熱サイクルの間Mlに生じる
好ましくない反りを完全に除去するのに役立つ。本発明
の別の観点は、集積回路基盤の総寸法を減少するために
熱的コアの両側に複数の線なしチップ担体を取付けたこ
とである。
対称的な両側装置を形成するために対向端の両側に取付
りられる。この相互接続は熱サイクルの間Mlに生じる
好ましくない反りを完全に除去するのに役立つ。本発明
の別の観点は、集積回路基盤の総寸法を減少するために
熱的コアの両側に複数の線なしチップ担体を取付けたこ
とである。
本発明の好適実施例において、モリブデン及びグラファ
イトの各層の間にチタン層が配置され、ろう付は処理に
よってこれらの層を共に接着する。
イトの各層の間にチタン層が配置され、ろう付は処理に
よってこれらの層を共に接着する。
本発明の好適実施例において、モリブデン/グラファイ
ト/モリブデンの体積比率は約10:80:10である
。本発明はチップ担体からの熱を素早く取り去ることが
でき、システムのヒートシンクとして閤能づる。これに
加えて、本発明は、チップ担体及び熱的コアの熱膨張係
数(C’r E ’)がほぼ同一なので、界面の応力を
減少することができる。最後に、熱的コアに関する剛性
によって、過度の振動に耐えるための十分な抵抗力を基
盤に与えることができる。
ト/モリブデンの体積比率は約10:80:10である
。本発明はチップ担体からの熱を素早く取り去ることが
でき、システムのヒートシンクとして閤能づる。これに
加えて、本発明は、チップ担体及び熱的コアの熱膨張係
数(C’r E ’)がほぼ同一なので、界面の応力を
減少することができる。最後に、熱的コアに関する剛性
によって、過度の振動に耐えるための十分な抵抗力を基
盤に与えることができる。
本発明は、応力に対する高い耐久性、セラミック製チッ
プ担体と同一速度の膨張性、チップ担体からの熱を除去
するための高い熱移動速度、及びグラファイト材によっ
て得られた軽量性のため、従来の複合コアに対して技術
的利点を提供することができる。
プ担体と同一速度の膨張性、チップ担体からの熱を除去
するための高い熱移動速度、及びグラファイト材によっ
て得られた軽量性のため、従来の複合コアに対して技術
的利点を提供することができる。
[発明の詳細な説明]
第1図に集積回路基盤の熱的コアが拡大断面図で示され
ており、全体として10と付番されている。コア10は
通常2つのモリブデン層14の間に保持されたグラファ
イト層12を備える。v414及び層12の間にはチタ
ン層16が配置され、層14及び層12を共に接着し、
コア10を形成する。
ており、全体として10と付番されている。コア10は
通常2つのモリブデン層14の間に保持されたグラファ
イト層12を備える。v414及び層12の間にはチタ
ン層16が配置され、層14及び層12を共に接着し、
コア10を形成する。
コア10は表面搭載電子モデュールに高性能ヒートシン
ク材を提供する。:」ア1oは、低密度、高熱伝導性、
及び高い比剛性を有する物質を提供する一方、熱応力を
受ける環境においてセラミック製チップ担体を用いて高
い信頼性を得るのに必要な熱膨張係数(CTE)制御を
モデュールに与える。
ク材を提供する。:」ア1oは、低密度、高熱伝導性、
及び高い比剛性を有する物質を提供する一方、熱応力を
受ける環境においてセラミック製チップ担体を用いて高
い信頼性を得るのに必要な熱膨張係数(CTE)制御を
モデュールに与える。
次に、第2図ではコア10の好適実施例はチップ担体と
結合され、全体として18と付番されている。2枚の印
刷配線基盤がエポキシガラス層21によってモリブデン
層14に接続されている。
結合され、全体として18と付番されている。2枚の印
刷配線基盤がエポキシガラス層21によってモリブデン
層14に接続されている。
この実施例1は、装置18はこのように印刷配線基?1
l120の鏡像を与えている。コア1oの両側に接続さ
れた2枚の基盤を有することにより、動作中のコア10
の反りを防止することができる。
l120の鏡像を与えている。コア1oの両側に接続さ
れた2枚の基盤を有することにより、動作中のコア10
の反りを防止することができる。
印刷配線基盤20をコア10に接続した後、2つのチッ
プ担体22がはんだ接合によって基盤20に接続される
。チップ担体22は複数の相n接続部26によって印刷
配線基!120及びコア10に電気的に接続される。
プ担体22がはんだ接合によって基盤20に接続される
。チップ担体22は複数の相n接続部26によって印刷
配線基!120及びコア10に電気的に接続される。
第3図は、本発明の別の実施例を示し、ここでは複数の
チップ担体22が印刷配線基?A20に接続されている
。この実施例では、構成の対向する両側にチップ担体2
2の鏡像を右することにより反りを減少させている。鏡
像構成は、構成の両側に担体を配置するので、複数のチ
ップ担体22を保持するのに必要な空間を減少すること
ができる。
チップ担体22が印刷配線基?A20に接続されている
。この実施例では、構成の対向する両側にチップ担体2
2の鏡像を右することにより反りを減少させている。鏡
像構成は、構成の両側に担体を配置するので、複数のチ
ップ担体22を保持するのに必要な空間を減少すること
ができる。
動作中、熱的コア10は、担体22内に保持される動作
中の電子装置によって発生される熱を消散するヒートシ
ンクとして作用する。これに加えて、コア10は基盤2
0及び線なしセラミックチップ担体が取付けられる基盤
としても作用する。
中の電子装置によって発生される熱を消散するヒートシ
ンクとして作用する。これに加えて、コア10は基盤2
0及び線なしセラミックチップ担体が取付けられる基盤
としても作用する。
グラファイト層12とモリブデン層14の積層順の性質
により、剛性が増加し、屈曲変位を減少することによっ
て撮動性負荷に対してより^い抵抗力を得られる結果と
なる。結果的に、この新規の熱的コア10の撮動性負荷
能力の増強によって、年毎に増加している軍事基準を満
たすことかできる。したがって、層12及び14の相互
作用によって電子モデュールの屈曲剛性が増加される。
により、剛性が増加し、屈曲変位を減少することによっ
て撮動性負荷に対してより^い抵抗力を得られる結果と
なる。結果的に、この新規の熱的コア10の撮動性負荷
能力の増強によって、年毎に増加している軍事基準を満
たすことかできる。したがって、層12及び14の相互
作用によって電子モデュールの屈曲剛性が増加される。
層12及び14はこれらの間の相互作用のため娠vJ緩
%gj器として作用する。層12及び14の構造は、付
加的剛性を与える際の1ビームの構成と酷似している。
%gj器として作用する。層12及び14の構造は、付
加的剛性を与える際の1ビームの構成と酷似している。
比剛性(剛性の密度に対する比*>の増加は、屈曲幅の
低下、したがってはんだ接合24内の歪みの低下をもた
ら1−0化層曲剛性の増加ははんだ接合24の応力及び
歪みを減少し、したがって寿命が延長し、信頼性も向上
する結果となる。
低下、したがってはんだ接合24内の歪みの低下をもた
ら1−0化層曲剛性の増加ははんだ接合24の応力及び
歪みを減少し、したがって寿命が延長し、信頼性も向上
する結果となる。
本発明の別の利点は、同様な熱膨張係数(CTE)を有
するチップ担体及びコア1oを設計づる能力である。チ
ップ担体とコア10とのCT Eの不整合を減少するこ
とによって、これら2つの構成要素間の相対熱移動が減
少される。
するチップ担体及びコア1oを設計づる能力である。チ
ップ担体とコア10とのCT Eの不整合を減少するこ
とによって、これら2つの構成要素間の相対熱移動が減
少される。
よって、はんだ接合24は、構成要素のひび割れや故障
の原因となる高熱歪みを受けないようになる。したがっ
て、ヒートシンク、即ちコア1oは、破壊に対して高い
靭性を有し、試験中や現場条件におけるぜい性破壊を防
止することができる。多結晶グラファイト層12に接着
されたコア10、即ちモリブデン層14を利用すること
によって、ヒートシンクは所望のC−r E制御を供与
されることがわかった。
の原因となる高熱歪みを受けないようになる。したがっ
て、ヒートシンク、即ちコア1oは、破壊に対して高い
靭性を有し、試験中や現場条件におけるぜい性破壊を防
止することができる。多結晶グラファイト層12に接着
されたコア10、即ちモリブデン層14を利用すること
によって、ヒートシンクは所望のC−r E制御を供与
されることがわかった。
外側のモリブデン層14は複合屈曲剛性を最大にする。
通常、グラファイト層12は単独で用いられると比較的
脆い。幸いなことに、モリブデン層14がグラファイト
層12と共に用いられると、グラファイト層12の応力
及び歪みは著しく減少する。この本発明特有の構造が、
過度な振動性(1荷に耐えるのに有益な剛性をもたらづ
。
脆い。幸いなことに、モリブデン層14がグラファイト
層12と共に用いられると、グラファイト層12の応力
及び歪みは著しく減少する。この本発明特有の構造が、
過度な振動性(1荷に耐えるのに有益な剛性をもたらづ
。
本発明特有の物質の組み合わせの結果、モリブデン層1
4間に合体されたグラファイトのため密度が2.5〜3
倍減少した。また、熱伝導性が1.8〜3倍増加したこ
とがわかり、CTGまたはCMC層化コアと比較して集
積回路のための非常に良好なヒートシンクが得られる。
4間に合体されたグラファイトのため密度が2.5〜3
倍減少した。また、熱伝導性が1.8〜3倍増加したこ
とがわかり、CTGまたはCMC層化コアと比較して集
積回路のための非常に良好なヒートシンクが得られる。
更に、CIG及びCMCのような現在入手ITI能な技
術に対して止面曲剛性が2.4〜3.2倍増加した。
術に対して止面曲剛性が2.4〜3.2倍増加した。
次に、第4図を参照すると、CTE、即ち熱膨張係数の
相互作用を更に認識することができる。
相互作用を更に認識することができる。
摂氏1度あたりのDI)III (ppm /’C)
単位で表された瞬時CTEと摂氏温度で表された本発明
特有の装置の温度露出との間に相関関係があることがわ
かる。複数の線28で示されているように、摂氏−55
度と摂氏110度との間に直線関係がある。
単位で表された瞬時CTEと摂氏温度で表された本発明
特有の装置の温度露出との間に相関関係があることがわ
かる。複数の線28で示されているように、摂氏−55
度と摂氏110度との間に直線関係がある。
線28は複数のコア10のCT Eの実際の実験結果で
ある。点30でわかるように、表面搭載モデl−ルの処
理及び製作に関係して特定の構成物質の@造変化がある
。具体的に言うと、摂氏110度近辺でエポキシのガラ
ス遷移温度があり、これが装置18の01− Eのふる
まいに明らかな変化を起こすことがわかった。この特定
の相互作用は、¥A置を共に保持するのに用いられるエ
ポキシガラスのガラス遷移温度を摂氏125度以上に上
昇させることによって改善することができる。
ある。点30でわかるように、表面搭載モデl−ルの処
理及び製作に関係して特定の構成物質の@造変化がある
。具体的に言うと、摂氏110度近辺でエポキシのガラ
ス遷移温度があり、これが装置18の01− Eのふる
まいに明らかな変化を起こすことがわかった。この特定
の相互作用は、¥A置を共に保持するのに用いられるエ
ポキシガラスのガラス遷移温度を摂氏125度以上に上
昇させることによって改善することができる。
−次に、第5図は、CT E 、 [111ち熱膨張係
数とチップ担体22の平均温度、本発明、及び従来技術
の関係を図示する。線32はチップ担体22の相対的直
線性を示す。これに対して、線34はCTEと現在のC
I CvA質、即ち銅−アンバー−銅に対する温度との
関係を丞す。線32と線34との差は領域36として示
される。
数とチップ担体22の平均温度、本発明、及び従来技術
の関係を図示する。線32はチップ担体22の相対的直
線性を示す。これに対して、線34はCTEと現在のC
I CvA質、即ち銅−アンバー−銅に対する温度との
関係を丞す。線32と線34との差は領域36として示
される。
第5図の分析を基に、直線状の線32によって表された
チップ担体22及び非直線状の線34によって表された
現在のCIC技術の熱膨張係数に著しい差があることが
わかる。このCTElibの差は動作中にはんだ接合2
4の不具合の発生が早まる原因となり得る。
チップ担体22及び非直線状の線34によって表された
現在のCIC技術の熱膨張係数に著しい差があることが
わかる。このCTElibの差は動作中にはんだ接合2
4の不具合の発生が早まる原因となり得る。
これに対して、線29は比較的直線状であり、線32に
類似している。線29は第4図に示す複数の線28の平
均を表1゜モリブデン層14及びグラファイト層12の
厚さを調整することにより、線29を線38になるよう
に調整することができる。言い換えれば、I!38は線
32の特性を示すように調整することができる。したが
って、セラミック製チップ担体22を支持するためのコ
ア10を設計するとき、CTEを相対的に同一に設計す
ることができる。これによって、熱膨張係数を整合する
ことができ、はんだ接合24の熱疲労による不具合を著
しく減少する。
類似している。線29は第4図に示す複数の線28の平
均を表1゜モリブデン層14及びグラファイト層12の
厚さを調整することにより、線29を線38になるよう
に調整することができる。言い換えれば、I!38は線
32の特性を示すように調整することができる。したが
って、セラミック製チップ担体22を支持するためのコ
ア10を設計するとき、CTEを相対的に同一に設計す
ることができる。これによって、熱膨張係数を整合する
ことができ、はんだ接合24の熱疲労による不具合を著
しく減少する。
′IIJ 造
製造の好適実施例では、3層の11!1層熱的コア10
は体積比10:80:10のモリブデン/グラファイト
/モリブデンによって組成されている。
は体積比10:80:10のモリブデン/グラファイト
/モリブデンによって組成されている。
これらの層は、グラファイト類の平坦なテーブル上で4
回表面を横切って測定し、全方向に1インチに対して約
0.002インチの平坦特性を有する。また、表面仕上
げの完全性はプロファイロメータによって測定し、通常
16マイクロインチrms(0,4マイクロメータ)以
下である。
回表面を横切って測定し、全方向に1インチに対して約
0.002インチの平坦特性を有する。また、表面仕上
げの完全性はプロファイロメータによって測定し、通常
16マイクロインチrms(0,4マイクロメータ)以
下である。
モリブデン層14の熱伝導率は、辱さ方向及び層の面内
共に約140W/m/’C以下である。通常、モリブデ
ンは多孔性がないので、1立方インチあたり約0.36
8ポンドの最小密度を有する。
共に約140W/m/’C以下である。通常、モリブデ
ンは多孔性がないので、1立方インチあたり約0.36
8ポンドの最小密度を有する。
また、引っ張り強度及び延性はモリブデン層14の引っ
張り応力に最小約50にsiをもたらす。モリブデン層
14とチップ担体22とのCTE、即ち熱膨張係数に整
合性があるので、コア10のCT’ Eは、摂氏約−6
5麿から摂氏約125度の温度範囲内で平均的5±0.
5 ppm/’Cである。
張り応力に最小約50にsiをもたらす。モリブデン層
14とチップ担体22とのCTE、即ち熱膨張係数に整
合性があるので、コア10のCT’ Eは、摂氏約−6
5麿から摂氏約125度の温度範囲内で平均的5±0.
5 ppm/’Cである。
純度は組成物の相互作用を基にするモリブデンの重要な
要素である。最良の結果は純度的99.7%のモリブデ
ン金属を用いるときに得られる。この純度は誘導結合プ
ラズマ分光光度測定法(ICPS)を基に得た。
要素である。最良の結果は純度的99.7%のモリブデ
ン金属を用いるときに得られる。この純度は誘導結合プ
ラズマ分光光度測定法(ICPS)を基に得た。
好適実施例において、モリブデン層の厚さは約0.01
0±0.0005インチである。結果的に、最終的寸法
では、モリブデン/グラファイト/モリブデンの最終厚
さはコア10の全厚さの好ましい比率10:80:10
を埴に約0.05インチと約0.1インチの間となる。
0±0.0005インチである。結果的に、最終的寸法
では、モリブデン/グラファイト/モリブデンの最終厚
さはコア10の全厚さの好ましい比率10:80:10
を埴に約0.05インチと約0.1インチの間となる。
グラフ148層12に関して、熱伝導率は厚さ方向及び
層の市内共に約140W/m/”C以下である。この標
準はASTM C−647の測定に基づいている。グ
ラファイトの密度は1立方インチあたり約0.065ボ
ンドである。この特定の物質は最小約20 HDaのグ
ラファイト薄板の引つ張り強度を有する。結果的に、グ
ラファイトの熱膨張係数はモリブデン層 しており、摂氏約−65麿から摂氏約125度の温度範
囲内で平均的5.0±1 、0 ppm/”Cである。
層の市内共に約140W/m/”C以下である。この標
準はASTM C−647の測定に基づいている。グ
ラファイトの密度は1立方インチあたり約0.065ボ
ンドである。この特定の物質は最小約20 HDaのグ
ラファイト薄板の引つ張り強度を有する。結果的に、グ
ラファイトの熱膨張係数はモリブデン層 しており、摂氏約−65麿から摂氏約125度の温度範
囲内で平均的5.0±1 、0 ppm/”Cである。
層12の厚さは本実施例では約0.08インチである。
充填材、即ちチタン層16に関して、約98.5%の純
度があることが重要である。この純度によって腐食また
は腐食を生ずる要素を低減することができる。チタンW
A16の厚さは約0.0025±o、oooaインチで
ある。モリブデン層12のグラフ148層14へのろう
付けは、当技術において周知の方法で行なわれる。通常
、ろうの厚さは全厚さの4%程度に薄く保たなければな
らず、更に、ろう付は用合金はチタンのような非腐食性
金属を金床なければならないが、ジルコニウムを含むも
のでもよい。処理中、温度は真空室内で摂氏的1700
度にまで1邦し、チタン層16が溶融して層14及びW
112を共に接着する。
度があることが重要である。この純度によって腐食また
は腐食を生ずる要素を低減することができる。チタンW
A16の厚さは約0.0025±o、oooaインチで
ある。モリブデン層12のグラフ148層14へのろう
付けは、当技術において周知の方法で行なわれる。通常
、ろうの厚さは全厚さの4%程度に薄く保たなければな
らず、更に、ろう付は用合金はチタンのような非腐食性
金属を金床なければならないが、ジルコニウムを含むも
のでもよい。処理中、温度は真空室内で摂氏的1700
度にまで1邦し、チタン層16が溶融して層14及びW
112を共に接着する。
本発明の別の実施例は、約0.005インチから約0.
100インチの間の厚さを有するグラファイト層12を
含む。また、モリブデン層14は約0.002インチか
ら約0.05インチの間の犀さを有する。最後に、チタ
ン層16は約o、ooiインヂから約0.01インチの
間のVさを有する。
100インチの間の厚さを有するグラファイト層12を
含む。また、モリブデン層14は約0.002インチか
ら約0.05インチの間の犀さを有する。最後に、チタ
ン層16は約o、ooiインヂから約0.01インチの
間のVさを有する。
本発明は宇宙のような種々の技術分野に応用可能である
。具体的には、現在宇宙において用いられている純粋な
モリブデン鏡を用いる代わりに、グラファイトが間には
め込まれた低膨張鏡を利用し、これによって全体の重量
を軽量化することができる。また、ヒートシンクコア1
0は必ずしもヒートシンクとして用いることはなく、こ
れの軽量や構造的安定性を生かして自動車や航空機の外
積のような他の装置に用いてもよい。
。具体的には、現在宇宙において用いられている純粋な
モリブデン鏡を用いる代わりに、グラファイトが間には
め込まれた低膨張鏡を利用し、これによって全体の重量
を軽量化することができる。また、ヒートシンクコア1
0は必ずしもヒートシンクとして用いることはなく、こ
れの軽量や構造的安定性を生かして自動車や航空機の外
積のような他の装置に用いてもよい。
要約すると、高い熱移動係数を有し、有益、軽量で熱膨
張係数を制御可能な物質が開示され、グラファイト層を
2つのモリブデン層の間に挿入し、グラファイトの剛性
を加えることによってモリブデンの脆い性質を補強した
ことを特徴とする。本発明特有の積層装置の高い比剛性
は大きな振動性応力に耐えることができ、軍事要求を上
回ることができる。更に加えて、Ilはであるためコス
ト低減の可能性もある。また上述の実施例のような装置
を腐食から保護するために必洟なニッケルめっきを除去
できるという付加的な利点もある。
張係数を制御可能な物質が開示され、グラファイト層を
2つのモリブデン層の間に挿入し、グラファイトの剛性
を加えることによってモリブデンの脆い性質を補強した
ことを特徴とする。本発明特有の積層装置の高い比剛性
は大きな振動性応力に耐えることができ、軍事要求を上
回ることができる。更に加えて、Ilはであるためコス
ト低減の可能性もある。また上述の実施例のような装置
を腐食から保護するために必洟なニッケルめっきを除去
できるという付加的な利点もある。
以上、本発明の好適実施例及びその利点を詳細に説明し
たが、本発明はそれらに限定されるのではなく、添付の
特許請求の範囲によってのみ限定されるものである。
たが、本発明はそれらに限定されるのではなく、添付の
特許請求の範囲によってのみ限定されるものである。
「以上の説明に関して更に以下の項を開示する。
(1) グラファイト層と、
前記グラフアイト層の対向する両側に配された低膨張、
高率、高熱伝導率の薄板と、 前記薄板の各々と前記グラフアイト層との間に形成され
、前記薄板と前記病とを接着して集積複合物質を形成す
る接着層とからなる複合物質。
高率、高熱伝導率の薄板と、 前記薄板の各々と前記グラフアイト層との間に形成され
、前記薄板と前記病とを接着して集積複合物質を形成す
る接着層とからなる複合物質。
(2) 前記薄板はモリブデン層を含む第1項の複合
物質。
物質。
(3) 前記接着層はチタンを含む第1及び2項のコ
ア。
ア。
(4) 前記モリブデン/グラファイト/モリブデン
層の体積比は10:80:10である第1及び2項のコ
ア。
層の体積比は10:80:10である第1及び2項のコ
ア。
(5) 露出したモリブデン層表面に結合された印刷
配線基盤を更に含む第1及び2項のコア。
配線基盤を更に含む第1及び2項のコア。
(6) 前記基盤に接着されたチップ担体を更に含む
第5項のコア。
第5項のコア。
(7) 前記チップ担体は前記デツプ担体をコアに接
続する相互接続部を有する第6項のコア。
続する相互接続部を有する第6項のコア。
(8) 前記チップ担体及び前記コアはほぼ同一の熱
膨張係数を有する第7及び16項のコア。
膨張係数を有する第7及び16項のコア。
(9) 前記チタン層は約98.5%の純度を有する
第310のコア。
第310のコア。
(10)前記モリブデン層は約140W/7FL/’C
の熱伝導率を有する第2項のコア。
の熱伝導率を有する第2項のコア。
(11)前記グラファイト層は約140W/m/’Cの
熱伝導率を有する第1.2及び3項のコア。
熱伝導率を有する第1.2及び3項のコア。
(12)前記コアの厚さは約0.05インチから約0.
1インチの間である第1項のコア。
1インチの間である第1項のコア。
(13)前記チタン層は前記モリブデン層と前記グラフ
ァイト層とを相互接続するためのろう付は材として用い
られる第3項のコア。
ァイト層とを相互接続するためのろう付は材として用い
られる第3項のコア。
(14)前記チタンによるろう付けは、ろう付は界面の
引っ張り及びせん断応力を前記グラファイト層の引っ張
り及びUん断応力と同等以上にする第13項のコア。
引っ張り及びせん断応力を前記グラファイト層の引っ張
り及びUん断応力と同等以上にする第13項のコア。
(15)約0.005インチから約0.100インチの
間のpPさを有するグラファイト層と、約0.002イ
ンチと約0.05インチ間の厚さを各々有し、前記グラ
フアイト層を間に保持する2つのモリブデン層と、 約o、ooiインチと約0.01インチ間の厚さを有し
、前記モリブデン層の各々と前記グラファイトとの間に
位置し、前記層を共に接着してコアを形成するためのチ
タン層であって、加熱されて前記モリブデン及び1■記
グラファイト層とを共にろう付けし集積複合コアを形成
する前記チタン層とからなる複合コア。
間のpPさを有するグラファイト層と、約0.002イ
ンチと約0.05インチ間の厚さを各々有し、前記グラ
フアイト層を間に保持する2つのモリブデン層と、 約o、ooiインチと約0.01インチ間の厚さを有し
、前記モリブデン層の各々と前記グラファイトとの間に
位置し、前記層を共に接着してコアを形成するためのチ
タン層であって、加熱されて前記モリブデン及び1■記
グラファイト層とを共にろう付けし集積複合コアを形成
する前記チタン層とからなる複合コア。
(16)グラファイト層と、
前記グラファイト層の各側に接着され熱的コアを形成す
るモリブデン層と、 各露出されたモリブデン層表面に結合された印刷配線基
盤と、 前記基盤に接着されたチップ担体であって、前記チップ
担体を前記熱的」アに接続するための相互接続部を有り
る前記チップ担体とからなる電イシステム。
るモリブデン層と、 各露出されたモリブデン層表面に結合された印刷配線基
盤と、 前記基盤に接着されたチップ担体であって、前記チップ
担体を前記熱的」アに接続するための相互接続部を有り
る前記チップ担体とからなる電イシステム。
(17)前記熱的コアは、前記印刷配線基盤からの熱を
前記熱的コアに容易に消散させることによって、前記印
刷配線基盤のヒートシンクとして機能する第16項のシ
ステム。
前記熱的コアに容易に消散させることによって、前記印
刷配線基盤のヒートシンクとして機能する第16項のシ
ステム。
(18) グラファイト層の表面を接着層に接続し、
前記接着層の各々にモリブデン層を貼り付け、前記接着
層が溶融して前記グラファイト層の前記モリブデン層と
を共に接着するまで前記層を加熱するステップからなる
複合コア製造方法。
前記接着層の各々にモリブデン層を貼り付け、前記接着
層が溶融して前記グラファイト層の前記モリブデン層と
を共に接着するまで前記層を加熱するステップからなる
複合コア製造方法。
(19)前記接着層はチタンを含む第18項の方法。
(20)前記加熱ステップは前記層を共にろう付けする
第18及び19項の方法。
第18及び19項の方法。
(21)前記加熱ステップは真空中で摂氏約1700度
を加えることを含む第18.19及び20項の方法。
を加えることを含む第18.19及び20項の方法。
(22) 2つのモリブデン層の間にグラファイト層
を接着し、 前記モリブデン層の一方側に印刷配線基盤を接続し、 前記印刷配線基盤にチップ担体を接合し、前記チップ担
体を前記モリブデンに電気的に接続し、前記チップ担体
から前記モリブデン及び前記グラフアイ1−層に熱を流
出させ、前記熱を前記デツプ担体から消散させるステッ
プからなる表面搭載用強制コアの作成方法。
を接着し、 前記モリブデン層の一方側に印刷配線基盤を接続し、 前記印刷配線基盤にチップ担体を接合し、前記チップ担
体を前記モリブデンに電気的に接続し、前記チップ担体
から前記モリブデン及び前記グラフアイ1−層に熱を流
出させ、前記熱を前記デツプ担体から消散させるステッ
プからなる表面搭載用強制コアの作成方法。
(23)前記チップ担体及び前記モリブデン及びグラフ
ァイト層の熱膨張係数はほぼ同一である第25項の方法
。
ァイト層の熱膨張係数はほぼ同一である第25項の方法
。
(24)熱的コア10は、複数のデツプ担体22からの
熱を消散させるために2つのモリブデン層14の間に保
持されたグラファイト層を含む。コア1oは軽量ながら
、過度な撮動的負荷に耐える能力を有する。モリブデン
/グラフアイト/モリブデンff112.14を接着づ
ることにより、軍事用振動要求を越える高い剛性率を有
するコア10を生みだすことができる。グラファイト層
12とモリブデン層14とをろう付けするのにチタン層
16を用いることにより、腐食攻撃を防止するだめのめ
っきが不必要となる。
熱を消散させるために2つのモリブデン層14の間に保
持されたグラファイト層を含む。コア1oは軽量ながら
、過度な撮動的負荷に耐える能力を有する。モリブデン
/グラフアイト/モリブデンff112.14を接着づ
ることにより、軍事用振動要求を越える高い剛性率を有
するコア10を生みだすことができる。グラファイト層
12とモリブデン層14とをろう付けするのにチタン層
16を用いることにより、腐食攻撃を防止するだめのめ
っきが不必要となる。
第1図は本発明による熱的コアの拡大断面図、第2図は
本発明によるチップ担体に接続された熱的コアの拡大I
i面図、第3図は熱的コアに接続された複数のチップ担
体の拡大断面図、第4図は本発明の温度に対する熱的膨
張係数の関係を表したグラフを示す図、第5図はチップ
担体、本発明及び従来技術の熱膨張係数特性を表したグ
ラフを示す図である。 1o・・・コア、12・・・グラファイト層、14・・
・モリブデン層、16・・・チタン層、18・・・装置
、20・・・印刷配線M盤、22・・・チップ担体、2
4・・・はんだ接合。
本発明によるチップ担体に接続された熱的コアの拡大I
i面図、第3図は熱的コアに接続された複数のチップ担
体の拡大断面図、第4図は本発明の温度に対する熱的膨
張係数の関係を表したグラフを示す図、第5図はチップ
担体、本発明及び従来技術の熱膨張係数特性を表したグ
ラフを示す図である。 1o・・・コア、12・・・グラファイト層、14・・
・モリブデン層、16・・・チタン層、18・・・装置
、20・・・印刷配線M盤、22・・・チップ担体、2
4・・・はんだ接合。
Claims (2)
- (1) グラフアイト層と、 前記グラフアイト層の対向する両側に配された低膨張、
高率、高熱伝導率の薄板と、 前記薄板の各々と前記グラフアイト層との間に形成され
、前記薄板と前記層とを接着して集積複合物質を形成す
る接着層とからなる複合物質。 - (2) グラフアイト層の表面を接着層に接続し、前記
接着層の各々にモリブデン層を貼り付け、前記接着層が
溶融して前記グラフアイト層と前記モリブデン層とを共
に接着するまで前記層を加熱するステップからなる複合
コア製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US39706089A | 1989-08-21 | 1989-08-21 | |
| US397060 | 1989-08-21 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03136397A true JPH03136397A (ja) | 1991-06-11 |
Family
ID=23569700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2219896A Pending JPH03136397A (ja) | 1989-08-21 | 1990-08-21 | 表面搭載技術用強制コア及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03136397A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005317988A (ja) * | 2005-04-25 | 2005-11-10 | Actronics Co Ltd | 面間伝熱プレート |
| JP2015532531A (ja) * | 2012-09-25 | 2015-11-09 | モーメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・インク | バルクグラフェン材料を含む熱管理アセンブリ |
-
1990
- 1990-08-21 JP JP2219896A patent/JPH03136397A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005317988A (ja) * | 2005-04-25 | 2005-11-10 | Actronics Co Ltd | 面間伝熱プレート |
| JP2015532531A (ja) * | 2012-09-25 | 2015-11-09 | モーメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・インク | バルクグラフェン材料を含む熱管理アセンブリ |
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