JPH07302868A - 電子部品の接着法 - Google Patents

電子部品の接着法

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JPH07302868A
JPH07302868A JP5340722A JP34072293A JPH07302868A JP H07302868 A JPH07302868 A JP H07302868A JP 5340722 A JP5340722 A JP 5340722A JP 34072293 A JP34072293 A JP 34072293A JP H07302868 A JPH07302868 A JP H07302868A
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JP
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integrated circuit
adhesive
heat spreader
heat
thermal diffuser
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Jacques Leibovitz
ライボビッツ ジャックェス
Peter F Dawson
エフ ドーソン ピーター
Voddarahalli K Nagesh
ケイ ナゲシュ ボダラハリ
Greg M Irby
エム イルビー グレグ
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 集積回路あるいはその他の関連デバイスを、
伝熱基板に、手直し可能に（取り外し可能に）接着する
方法を提供する。 【構成】 集積回路１０と熱拡散器１４との間に、切り
離し可能な、コンプライアントな接合部を形成する方法
であって、（１）熱可塑性接着剤１８を用いて集積回路
の接着面１１をコーティングするステップ、（２）熱可
塑性接着剤を硬化させるステップ、（３）熱拡散器の接
着面１５を熱硬化性接着剤１６でコーティングし、その
後に集積回路接着面と熱拡散器接着面とを合わせること
によって集積回路を熱拡散器に接着するステップ、およ
び（４）熱硬化性接着剤を硬化させるステップからな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子アッセンブリーに
関し、より詳細には集積回路あるいはその他の関連デバ
イスを、伝熱基板に、手直し可能に接着する方法に関す
る。
【０００２】
【従来背景】集積回路によって電力散逸を介して生成さ
れる熱は、集積回路から取り出さなければならない。さ
もなければ、回路は、過剰な熱応力を受けて損傷してし
まう。集積回路から熱を取り出す方法としては、集積回
路を、熱をより大きな空冷面に拡散する熱拡散器に、取
り付ける方法がある。
【０００３】電力密度と熱拡散器によっては、さらに熱
拡散器からの熱をフィンのついたヒートシンクに流すこ
とが必要な場合がある。ヒートシンクは、アルミニウム
その他の材料を押し出し加工することによってさまざま
な形状に形成される。アルミニウムは優れた熱特性を有
する安価な材料であり、したがってヒートシンクは比較
的安価である。
【０００４】熱拡散器は、ｋｏｖａｒその他の高価な合
金で構成される。アルミニウムヒートシンクとシリコン
集積回路との間の熱膨張係数（ＴＣＥ）の不一致を調整
するには、熱拡散器を用いる必要がある。かかる不一致
は、温度変化に対するシリコンとアルミニウムの収縮量
の相違となって現われる。材料の熱移動がこのように互
いに異なると応力が発生し、結果的には材料間の接合部
を破壊することもありうる。合金製熱拡散器は、きわめ
て高価である（また熱交換媒体としては、銅やアルミニ
ウム等の他の材料より、通常、効率が悪い）ため、合金
製熱拡散器を用いず、銅等のより安価な材料に代えるこ
とによって、製造コストを下げることが望ましい。
【０００５】シリコン集積回路と銅製の熱拡散器とを、
その間にコンプライアント（ｃｏｐｌｉａｎｔ）な接合
が維持されるように、永久的に接合することが可能であ
る。熱サイクルにさらされたとき、シリコン集積回路と
銅製熱拡散器の間の接合部は、熱応力（すなわち、シリ
コンと銅の間のＴＣＥの差）によって破壊されることは
ない。例えば、カリフォルニア州、ランコ・ドミングの
Ａｂｌｅｓｔｉｋ研究所が製造する“Ａｂｌｅｂｏｎｄ
ＴＭ ８４−１Ａ”は、シリコンと銅の間のＴＣＥの差
を調整し、したがって熱応力条件下でシリコン集積回路
と銅製熱拡散器との間の接合を維持することのできる、
コンプライアントな銀含有エポキシ接着剤である。
【０００６】エポキシ接着剤の問題点の一つは、この接
着剤によって形成される接合部が手直しできないことで
ある。すなわち、集積回路、隣接する部品および／また
は熱拡散器を損傷することなく、集積回路を、銅製熱拡
散器から取り外したり、再び取り付けたりすることがで
きない。かかる手直しができることは、非常に望まし
い。例えば、いくつかの集積回路を含むあるモジュール
上の１つの不良集積回路を、そのモジュール全体を廃棄
せず、取り外し、交換することが望まれる場合が多い。
このようにすれば、生産の歩留りがよくなり、製造コス
トが低減される。
【０００７】手直し可能なダイ取り付けコンパウンド
は、周知である。例えば、手直し可能であり、またシリ
コンとアルミナの間のＴＣＥの不一致を調整するコンプ
ライアントな熱可塑性接着剤が知られている。かかるコ
ンパウンドの１つに、カリフォルニア州、サンタ・アナ
のＳｔａｙｓｔｉｋ，Ｉｎｃが製造する“Ｓｔａｙｓｔ
ｉｋ １８１ＴＭ”がある。しかし、かかる接着剤は、
シリコンと、熱拡散器および／または銅やアルミニウム
等のヒートシンク材料との間のＴＣＥの不一致を調整し
ない。すなわち、アルミニウムの酸化物であるアルミナ
は、ＴＣＥが約７×１０−６ｃｍ／ｃｍ−℃（７×１０
−６インチ／インチ−℃）のセラミックである。このＴ
ＣＥ値は、ドーピングされたシリコンのＴＣＥ、すなわ
ち約２．３×１０−６ｃｍ／ｃｍ−℃（２．３×１０
−６インチ／インチ−℃）にかなり近い。これに対し
て、銅のＴＣＥ値は、約１７×１０−６ｃｍ／ｃｍ−℃
（１７×１０−６インチ／インチ−℃）であり、アルミ
ナのＴＣＥ値は、約２４×１０−６ｃｍ／ｃｍ−℃（２
４×１０−６インチ／インチ−℃）である。
【０００８】したがって、高価な合金製熱拡散器を銅製
熱拡散器に交換することは可能であるが、集積回路と熱
拡散器との間の手直し可能な接合部を形成する方法は知
られていない。このように集積回路と熱拡散器との間の
接合部を手直しすることができないことは、チップが面
上に近接して取り付けられ、共通の熱拡散器および／ま
たはヒートシンクを共有するときに重要な検討事項とな
る。
【０００９】
【発明の目的】本発明は、シリコン集積回路と熱拡散器
との間に手直し可能な接合部を提供し、またシリコン集
積回路を熱拡散器に手直し可能に取り付ける方法を提供
することを目的とする。
【００１０】
【発明の概要】本発明によって提供される接合部は、コ
ンプライアンスが良好である。さらに、例えばシリコン
と銅との間に形成される接合部は、本発明によれば、熱
応力条件下においてＴＣＥの差に耐える優れた能力を示
す。
【００１１】本発明の実施例においては、コンプライア
ントな銀含有エポキシ接着剤が、銅製熱拡散器あるいは
集積回路の接着面に塗付され、硬化される。その後、集
積回路が、銀含有のコンプライアントな熱可塑性接着剤
を用いて銅製熱拡散器に接着される。このようにして、
コンプライアンスの高いエポキシ接着剤層とコンプライ
アントな手直し可能な熱可塑性接着剤層とを含む複合接
合部が生成される。
【００１２】その結果として得られる複合物は、手直し
可能なシリコン／銅接合部の形成に有効である。手直し
は、集積回路を加熱して熱可塑性接着剤を軟化させ、そ
れによって集積回路の取り外しを可能にすることによっ
て達成される。ＴＣＥの不一致の調整は、コンプライア
ントな銀含有エポキシ接着剤層によって達成される。
【００１３】
【実施例】図１は、本発明にしたがって熱拡散器１４に
接着された集積回路１０の概略斜視図である。本発明
は、熱応力と熱膨張係数の不一致の条件下で高いコンプ
ライアンスを提供し、また集積回路１０を、熱を加える
ことによって、熱拡散器１４から簡単に取り外しできる
ような、手直し可能な接合部を提供するための熱可塑性
接着剤層を含む複合接合部１６／１８を提供する。
【００１４】本発明は、部品すなわちシリコン集積回路
を銅製熱拡散器に接着する方法に関する。当業者には、
本発明は、例えば、ＧａＡｓ等のその他の部品組成、集
積回路、およびアルミニウム等の他の熱拡散器および／
またはヒートシンク組成に簡単に適用できることは明ら
かであろう。実際に、本発明の接合部と、その接合方法
は、集積回路をアルミニウムヒートシンクに直接接着
し、それによって熱拡散器を削除するのに有効である。
かかるアプリケーションでは、アルミニムヒートシンク
の基部の厚みを大きくして、熱をヒートシンクの周囲の
フィンの表面に拡散することができる。
【００１５】本発明の一実施例において、コンプライア
ントな銀含有エポキシ接着剤が熱拡散器の表面１５に塗
付され、製造者の指定にしたがって硬化される。本発明
の実施に用いることのできるかかるエポキシ接着剤の一
例としては、カリフォルニア州、ランコ・ドミングのＡ
ｂｌｅｓｔｉｋ研究所が製造する“Ａｂｌｅｂｏｎｄ
ＴＭ ８４−１Ａ”がある。他の接着剤を本発明の実施
に用いることもできるが、かかる接着剤は、シリコンと
銅の間のＴＣＥの差を調整し、したがって熱応力条件下
でシリコン集積回路と銅製熱拡散器との間の接合を維持
することができるコンプライアントな銀含有エポキシ接
着剤であることが望ましい。本実施例では、集積回路か
ら熱拡散器への伝熱を促進するという理由から銀含有接
着剤を説明しているが、本発明の範囲と精神から逸脱す
ることなく、他の組成を用いることもできる。
【００１６】熱拡散器の表面に塗付された接着剤が硬化
した後、集積回路が、銀含有のコンプライアントな熱可
塑性接着剤を用いて、このエポキシで被覆された銅製熱
拡散器に接着される。このようにして形成された接合部
は、次に硬化される（例えば、本実施例では、２２０
℃、３０分で硬化が発生する）。本発明の実施に用いる
ことのできる熱可塑性接着剤の一例としては、カリフォ
ルニア州、サンタ・アナのＳｔａｙｓｔｉｋ，Ｉｎｃ．
が製造する“Ｓｔａｙｓｔｉｋ １８１ＴＭ”がある。
【００１７】集積回路と熱拡散器との間にこのように形
成された接合部は、簡単に手直しすることができる。例
えば、不良の集積回路を取り替えたり、高価な集積回路
を他の用途に用いるために回収することができる。手直
しは、集積回路を局部的に加熱し、それを熱可塑性接着
剤層において熱拡散器から取り外すことによって達成さ
れる。その後、代替の集積回路を同じ技術を用いて熱拡
散器に取り付けることができる。熱硬化性層が熱拡散器
の表面に残っているため、熱可塑性接着剤を用いて代替
集積回路を熱拡散器に取り付けるだけでよい。あるい
は、集積回路が取り外された後に、熱拡散器の表面に残
った熱可塑性接着剤を再度使用することができる。
【００１８】本発明は、さまざまな実施態様で実施可能
である。したがって、熱可塑性接着剤は、熱硬化性接着
剤が塗付される前に塗付することもできる。かかる実施
例では、集積回路の表面１１は熱可塑性接着剤でコーテ
ィングされる。かかる接着剤が硬化した後、集積回路と
熱拡散器とが熱硬化性接着剤を用いて接着される。
【００１９】本発明の他の代替実施例では、熱硬化性接
着剤を集積回路に、熱可塑性接着剤を熱拡散器に塗付す
る。したがって、Ｃｕ／熱硬化性接着剤／熱可塑性接着
剤／ＳｉおよびＣｕ／熱可塑性接着剤／熱硬化性接着剤
／Ｓｉの２構造接合構成が提供される。
【００２０】以上、本発明を実施例を参照して説明した
が、当業者には、本発明の精神と範囲から逸脱すること
なく、これに代わる態様を取り得ることは明らかであろ
う。したがって、本発明は、特許請求の範囲によっての
み限定される。
【００２１】
【発明の効果】集積回路と熱拡散器との間にこのように
形成された接合部は、簡単に手直しすることができる。
したがって、本発明によれば、不良の集積回路を取り替
えたり、高価な集積回路を他の用途に用いるために回収
すること等を、きわめて容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるシリコン−銅接合部の概略斜視図
である。
【符号の説明】
１０：集積回路 １４：熱拡散器 １６：熱可塑性接着剤 １８：熱硬化性接着剤
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ボダラハリ ケイ ナゲシュ アメリカ合衆国カリフォルニア州カパルチ ノ ピンテイジ・パークウェイ 20276 (72)発明者 グレグ エム イルビー アメリカ合衆国カリフォルニア州サン・ジ ョセ チェリー・アベニュー 2260

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 部品と熱拡散器との間に、切り離し可能
    な、コンプライアントな接合部を形成する方法であっ
    て、 熱可塑性接着剤を用いて前記部品と前記熱拡散器のうち
    少なくとも一方の接着面をコーティングするステップ、 前記熱可塑性接着剤を硬化させるステップ、 前記部品接着面と熱拡散器接着面のうち少なくとも一方
    を熱硬化性接着剤でコーティングし、その後前記部品接
    着面と前記熱拡散器接着面とを合わせることによって前
    記部品を前記熱拡散器に接着するステップ、および前記
    の熱硬化性接着剤を硬化させるステップからなることを
    特徴とする電子部品の接着法。
JP5340722A 1992-12-10 1993-12-09 電子部品の接着法 Pending JPH07302868A (ja)

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