KR100378051B1 - 집적회로의 방열수단 접합방법과 그 접합재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 집적회로나 방열시스템의 방열을 위하여 구비되는 방열수단을 상기 집적회로의 기판에 견고하게 접합시킬 수 있도록 하고, 상기 집적회로에서 요구되는 절연저항과, 절연전압, 유전율을 적정한 상태로 유지하면서 상기 부품들의 접합상태가 박리되지 않도록 한 집적회로의 방열수단 접합방법과 그 접합재에 관한 것이다.

본 발명은 알루미늄 판재의 표면에 절연층 산화물을 만들기 위하여 1400℃ 정도의 아크열을 발생시켜 상기 표면이 일반 아노다이징 산화보다 단단하고 절연층은 회로기판에서 요구하는 절연저항, 절연전압, 유전율등을 감안하여 만족하는 범위에서 절연층 두께를 최대한 얇은 두께의 절연층을 가진 절연기판을 형성하며, 1차로 Al-Si소재의 접합 클래드를 용선으로 만들어 이들을 아크방전에 의하여 용융되도록 하고, 상기 용융되는 접합재인 용선을 두 개의 릴형식으로 접촉시켜 전압을 인가한 한 후 아크열에 의해 용융죈 접착재를 압축에어로 분사하도록 하고, 2차로 수지바인더와 플럭스 및 희석재를 슬러지로 만들어 상온 스프레이 또는 롤링코팅하고 상기 절연기판의 후면에 코드 게이트 방열핀을 접합시키기 위하여 방열판을 압출할 때 상기 분사되는 용선이 융착되도록 하며, 상기 용선이 융착된 표면에 플럭스와 수지, 희석재를 혼합하여 슬러리 상태로 된 혼합재를 스프레이 방식으로 코팅하고, 상기 접합재가 융착된 부위에는 표면적을 넓게하기 위하여 순수 코르게이트(Corugated)된 방열핀을 성형하고 이를 상기 접합재로 접합되도록 하되, 상기 접합재가 코팅된 절연기판과 방열핀을 질소 브레이징이나 진공브레이징에 의하여 접합되도록 구성한 것이다.

Description

집적회로의 방열수단 접합방법과 그 접합재 {RADIATING MEANS CLADDING METHOD OF INTEGRED CIRCUIT AND TNE CLAD}

본 발명은 집적회로나 방열시스템의 방열을 위하여 구비되는 방열수단을 방열핀의일부를 Al₂O₃산화물층으로 고온 후박 아노다이징 한 후 이 기판이 절연됨과 방열판이 되도록 하여 접합재가 필요 없고, 상기 집적회로에서 요구되는 절연저항과, 절연전압, 유전율을 적정한 상태로 유지하면서 상기 부품들의 접합상태가 박리되는 문제가 전혀 없는 집적회로의 방열수단 접합방법과 그 접합재에 관한 것이다.

종래의 접적회로 시스템을 보면, 회로를 구성하기 위한 절연기판이 세라믹이나 PCB 고분자 절연기판으로 구성되어 있었고, 상기 집적회로에서 발생되는 열을 방열시키기 위하여 알루미늄소재를 압출한 히트싱크를 상기 절연기판에 접착하도록 되어 있었다.

그러나, 상기와 같은 종래의 것은 고밀도 집적회로 즉, 고저항을 집적하여 사용하는 예를들어, ECU등의 집적회로에서는 절연기판이 대체적으로 단열성을 지닌 세라믹으로 되어 있었으며, 이 세라믹의 단열성에 의하여 절연기판상에 고집적회로에서 저항이 집적되는 위치에서 발생되는 열을 방출하는 방열특성이 현저히 떨어지는 폐단이 있었고, 상기 세라믹으로 이루어진 절연기판을 얇게 하여 방열특성을 향상시킬 수는 있으나, 상기 절연기판의 두께를 얇게 할 경우에는 절연기판의 강도에 문제가 발생하기 때문에 상기 절연기판의 두께를 얇게 함에는 그 한계가 있게 되며, 이에 따라 상기 집적회로의 방열효율이 저하되는 결점이 있었다.

또, 상기와 같은 종래의 것은 상기 절연기판에 방열을 위한 히트싱크를 접합시킴에 있어서도, 상기 절연기판과 히트싱크사이에 공급되는 접착재가 열충격과 노화로 인하여 접착성이 저하되면서 박리되는 일이 종종 발생되고 상기 방열수단인 히트싱크를 알루미늄소재로 하여 압출방법으로 형성하기 때문에 히트싱크의 두께를 얇게 하거나 표면적을 넓게 하지 못하는 폐단이 있었고, 이에 따라 고밀도 집적회로에서의 방열효율이 매우 낮게 되는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 감안하여 안출한 것으로 본 발명은 집적회로나 방열시스템의 방열을 위하여 구비되는 방열수단을 방열판의 표면자체를 절연저항, 절연전압 및 유전율이 만족하는 범위로 최소한 접착재에 의한 접착이 필요없고, 상기 집적회로에서 요구되는 절연저항과, 절연전압, 유전율을 적정한 상태로 유지하면서 상기 부품들의 접합상태가 박리되지 않도록 한 집적회로의 방열수단 접합방법과 그 접합재를 제공하는데 있으며, 또 방열특성을 최대한 올릴 수 있으며 방열판 뒤에 표면적이 넓혀 방열특성을 극대화 할 수 있으며 접합방법도 접착재를 최대한 적게 사용할 수 있는 집적회로의 방열수단 접합방법과 그 접합재를 제공하는데 있다.

이를 이하에서 첨부한 도면과 실시 예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 실시예의 절연층을 형성하는 상태를 나타내는 구성도

도 2는 본 발명 실시예의 접합재 도포방식을 나타내는 구성도

도 3은 본 발명 실시예의 접합재 분사수단을 나타내는 구성도

도 4는 본 발명 실시예의 접합재 용융상태를 나타내는 구성도

도 5는 본 발명 실시예에 의하여 접합재가 코팅되는 과정을 나타내는 공정도

도 6은 본 발명 실시예에 적용되는 방열핀의 구조를 나타내는 구성도

<도면의주요부분에대한부호의설명>

1 : 전원공급부

2,3 : 용선

4 : 용융부

5 : 압축기

본 발명은 알루미늄 판재의 표면에 절연층 산화물을 만들기 위하여 도 1에서와 같이 1400℃ 정도의 열을 발생시켜 상기 표면이 일반 아노다이징 산화보다 단단하고 절연층을 회로기판에서 요구하는 절연저항, 절연전압, 유전율등을 감안하여 절연층 두께를 최대한 얇은 10-1000㎛ 범위내의 절연층을 가진 절연기판을 형성하며, Al-Si소재의 접합 클래드를 용선으로 만들어 전원공급부(1)의 상부에 와이어 형태로된 상기 용선(2)(3)을 릴상으로 설치하고, 이들 용선(2)(3)들에는 상기 전원공급부(1)에서의 전원을 인가하여 용선들의 접촉에 따라 아크방전이 이루어지도록 하며, 상기 용선(2)(3)들의 선단 용융부(4)에는 압축기(5)에서 발생되는 압축공기를 분사하여 상기 용융되는 접합재인 용선(2)(3)을 분사하도록 하고, 상기 절연기판의 후면에 코르게이트 방열핀을 접합시키기 위하여 이 방열판을 압출할 때 상기 분사되는 용선(2)(3)이 융착되도록 하며, 상기 용선이 융착된 표면에 플럭스와 수지, 희석재를 혼합하여 슬러리 상태로 된 혼합재를 스프레이 방식으로 코팅한다.

상기 접합재가 융착된 부위에는 표면적을 넓게하기 위하여 순수 알루미늄소재로된 코르게이트 방열핀을 성형하고 이를 상기 접합재로 접합되도록 하되, 상기 접합재가 코팅된 절연기판과 방열핀을 질소 브레이징 방식이나 진공브레이징하여 접합되도록 하며, 또한 상기 방열핀과 절연기판을 접합재로만 접합시킨 상태에서 브레이징로에서 브레이징하여 접합할 수 있도록 된 것이다.

또, 상기 접합재는 Al-Si소재 뿐만아니라 Al-Zn소재, Al-Si-Zn소재, Al-Sn소재등을 선택적으로 이용할 수 있도록 된 것이다.

이상과 같이 구성된 본 발명은 알루미늄 제품의 브레이징 접합재 제조방법에 있어서, 접합재를 Al-Si소재분말을 와이어 형태로 형성하고, 이 와이어 형태의 두 용선을 전원공급부(1)의 상부에 릴상으로 설치하며, 이들 접합재(2)(3)들에는 상기 전원공급부(1)에서의 전원을 인가하여 아크방전이 이루어지도록 하되, 상기 접합재(2)(3)들의 선단 용융부(4)에는 압축기(5)에서 발생되는 압축공기를 분사하여 상기 아크방전으로 용융되는 접합재(2)(3)를 압축공기로 분사하면서 코팅하고자 하는 절연기판의 표면에 코팅이 이루어지도록 한 것으로 상기 절연기판은 도 2에서와 같이 알루미늄 판재의 표면에 절연층 산화물을 만들기 위하여 1400℃ 정도의 열을 발생시켜 상기 표면이 일반 산화보다 단단하고 절연층을 회로기판에서 요구하는 절연저항, 절연전압, 유전율등을 감안하여 절연층 두께를 최대한 얇은 10-1000㎛ 범위내의 절연층을 가진 절연기판을 형성하게 되며, 상기 절연층의 후면에 상기한 용선의 용융방법과 스프레이 방식으로 방열핀을 접합시키기 위하여 방열판을 압출할 때 상기 분사되는 용선(2)(3)이 융착되도록 하고, 상기 용선이 융착된 표면에 플럭스와 수지, 희석재를 혼합하여 슬러리 상태로 된 혼합재를 스프레이 방식으로 코팅하게 된다.

또, 상기 접합재가 융착된 부위에는 표면적을 넓게하기 위하여 순수 알루미늄소재로된 코르게이트 방열핀을 성형하고 이를 상기 접합재로 접합되도록 하며, 상기 접합재가 코팅된 절연기판과 방열핀을 질소 브레이징 방식에 의한 진공브레이징하여 접합하도록 할 수 있고, 상기 방열핀과 절연기판을 접합재로만 접합시킨 상태에서 브레이징로에서 브레이징하여 접합할 수 있도록 된 것이다.

또, 상기 접합재는 Al-Si소재 뿐만아니라 Al-Zn소재, Al-Si-Zn소재, Al-Sn소재를 이용하여 이들을 선택적으로 이용하여 접합재로 사용할 수 있도록 된 것이다.

이상과 같은 본 발명은 상기와 같이 집적회로의 절연기판에 방열수단을 브레이징으로 접합하도록 함에 있어서, 상기 접합재를 와이어 형태로 형성하여 이들을 용선으로 하고, 상기 와이어 형태의 접합재에 전원을 인가하여 용융시키며 스프레이에 의한 분사압력으로 융착되도록 하여 코팅층이 형성되도록 하므로써 상기 접합재에 의한 코팅작업이 용이하게 되면서 코팅층을 확실하게 형성할 수 있게 된다.

또, 방열판은 그 일부를 고온 후박 Al₂O₃산화막으로 만들어 절연기판으로 사용하면서 상기 절연기판의 절연층을 최대한 얇게 하면서 상기 방열특성을 최대한 높이고절연층과 방열판 사이에 접착제가 필요 없고, 상기 방열수단에 의하여 원활한 방열이 이루어지도록 하므로써 집적회로에서의 방열효율을 크게 향상시킬 수 있게 되며, 이에 따라 집적회로의 성능을 향상시킬 수 있고, 상기 접합재의 접합력이 우수하여 열충격등에 의한 박리현상이 발생되지 않는 점등의 특징을 지닌 것이다. 또한 방열판을 최대한 표면적을 넓히고 얇게 함으로서 방열특성을 최대한 최대한 제공한다.

Claims (5)

1. 알루미늄 판재의 표면에 절연층 산화물을 만들기 위하여 1400℃ 정도의 열을 발생시켜 상기 표면이 일반 아노다이징 산화보다 단단하고 절연층을 회로기판에서 요구하는 절연저항, 절연전압, 유전율등을 감안하여 절연층 두께를 최대한 얇은 두께의 절연층을 가진 절연기판을 형성하여 방열판 자체의 일반 표면을 절연기판화하고, Al-Si소재의 접합 클래드를 용선으로 만들어 이들을 아크방전에 의하여 용융되도록 하고, 상기 용융되는 접합재인 용선을 스프레이로 분사하도록 하되, 상기 절연기판의 후면에 방열핀을 접합시키기 위하여 방열판을 압출할 때 상기 분사되는 용선이 융착되도록 하며, 상기 용선이 융착된 표면에 플럭스와 수지, 희석재를 혼합하여 슬러리 상태로 된 혼합재를 스프레이 방식으로 코팅하고, 상기 접합재가 융착된 부위에는 표면적을 넓게하고 얇은 코루게이트 알루미늄 소재로 된 방열핀을 성형하고 이를 상기 접합재로 접합되도록 하되, 상기 접합재가 코팅된 절연기판과 방열핀을 질소 브레이징 방식이나 진공브레이징하여 접합되도록 함을 특징으로 하는 집적회로의 방열수단 접합방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 방열핀과 절연기판을 접합재로만 접합시킨 상태에서 브레이징로에서 브레이징하여 접합할 수 있도록 함을 특징으로 하는 집적회로의 방열수단 접합방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 절연기판의 절연층 두께는 10-1000㎛ 범위내의 절연층으로 형성하도록 함을 특징으로 하는 집적회로의 방열수단 접합방법.
4. 제1항에 있어서, Al-Si소재의 접합 클래드를 용선으로 만들어 전원공급부(1)의 상부에 와이어 형태로 된 상기 용선(2)(3)을 릴상으로 설치하고, 이들 용선(2)(3)들에는 상기 전원공급부(1)에서의 전원을 인가하여 접촉에 따른 아크방전이 이루어지도록 하며, 상기 용선(2)(3)들의 선단 용융부(4)에는 압축기(5)에서 발생되는 압축공기를 통하여 상기 용융되는 접합재인 용선(2)(3)을 분사하도록 하고, 상기 절연기판의 후면에 방열핀을 접합시키기 위하여 방열판을 압출할 때 상기 분사되는 용선(2)(3)이 융착되도록 하며, 상기 용선이 융착된 표면에 플럭스와 수지, 희석재를 혼합하여 슬러리 상태로 된 혼합재를 스프레이 방식으로 코팅하여 상기 부품들을 접합할 수 있도록 함을 특징으로 하는 집적회로의 방열수단 접합방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 방열핀은 코르게이트 방열핀을 이용하도록 함을 특징으로 하는 집적회로의 방열수단 접합방법.