KR102341058B1 - 니켈 확산층을 포함하는 방열 소재 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 적어도 2 이상의 구리층과, 상기 구리층 사이에 형성되며, 상기 구리층보다 열팽창 계수가 작은 금속 또는 그 합금으로 이루어지는 적어도 하나의 금속층이 적층된 방열 소재로써, 상기 구리층과 상기 금속층의 접합면으로부터 인접한 영역에 형성된 니켈 확산층을 포함하는 방열 소재에 관한 것이다.

Description

니켈 확산층을 포함하는 방열 소재 및 이의 제조방법{HEAT SINK MATERIAL WITH NIKEL DIFFUSION LAYERS AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 니켈 확산층을 포함하는 방열 소재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
반도체 패키지에 사용되는 방열 소재(Heat Sink)란 반도체 소자에서 발생하는 열을 패키지 밖으로 방출시키는 소재를 의미한다. 과거에는 상기 방열 소재를 제조하기 위하여 단일 금속층이 사용되었지만, 요즘은 상기 반도체 패키지의 두께를 줄이되, 방열성능을 향상하기 위해 이종의 금속을 고온 고압으로 접합한 클래드 합금(Clad metal, Clad alloy) 형태의 방열 소재가 주로 사용되고 있다.
하지만 통상의 클래드 합금 형태의 방열 소재는 접합 과정에서 결합력이 부족할 경우, 상기 이종의 금속이 접하는 계면에서 층간 벌어짐(Delamination) 현상이 발생하여 열전도율이 감소할 수 있다. 또한, 이종의 금속이 벌어져서 형성된 공간으로 열 팽창이 발생하여 열팽창 계수가 증가하는 문제가 있으며, 층간 벌어짐 현상이 발생한 방열 소재는 방열 성능이 감소하여 반도체 소자의 성능이 감소되는 문제가 있다.
이를 방지하기 위하여 대한민국 공개특허 제10-2013-0074926호 에서는 Fe-Cu계 클래드 강재 사이에 Ni-P금속층을 삽입하여 열 변형을 최소화 하였으며, 본 발명인 또한, 대한민국 등록특허 제10-1535438호, 제10-1612346호 및 제10-1890396호를 통하여 변형을 최소화하는 방열 소재를 개발하여 공개하였다.
하지만 상술한 방법외에 더 간단하고, 손쉬운 방법으로 방열 소재의 결합력을 향상시키고 열전도 특성을 개선하기 위한 방법이 끊임없이 요구되고 있다.
(0001) 대한민국 공개특허 제10-2013-0074926호 (2011. 12. 27) (0002) 대한민국 등록특허 제10-1535438호 (2014. 05. 22) (0003) 대한민국 등록특허 제10-1612346호 (2016. 04. 07) (0003) 대한민국 등록특허 제10-1890396호 (2018. 08. 14)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 금속층과 구리층 사이에 니켈 코팅층을 형성하고, 상기 니켈을 상기 금속층과 상기 구리층으로 확산하여상기 금속층과 상기 구리층의 결합력을 향상한 니켈 확산층을 포함하는 방열소재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상기 니켈의 확산 과정에서 최적의 니켈 코팅층의 두께 및 온도를 한정하여 열전도 특성을 최적화하는 방열 소재의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 적어도 2 이상의 구리층과 상기 구리층 사이에 형성되며, 상기 구리층보다 열팽창 계수가 작은 금속 또는 그 합금으로 이루어지는 적어도 하나의 금속층이 적층된 방열 소재로써, 상기 구리층과 상기 금속층의 접합면으로부터 인접한 영역에 형성된 니켈 확산층을 포함하는 방열 소재에 관한 것이다.
상기 실시 예에 따르면, 상기 니켈 확산층은, 상기 구리층 내에서 상기 금속층과의 접합면으로부터 인접한 영역에 형성된 제1 니켈 확산층 및 상기 금속층 내에서 상기 구리층과의 접합면으로부터 인접한 영역에 형성된 제2 니켈 확산층을 포함할 수 있다.
상기 실시 예에 따르면, 상기 구리층과 상기 금속층의 합계가 적어도 5층 이상 적층될 수 있다.
상기 실시 예에 따르면, 상기 금속층은 몰리브덴, 몰리브덴 합금, 텅스텐, 텅스텐 합금 중 선택되는 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 실시 예에 따르면, 상기 금속층은 30 내지 50 중량%의 구리(Cu) 및 잔부의 몰리브덴(Mo)으로 이루어진 몰리브덴-구리 합금(Mo-Cu)을 포함할 수 있다.
상기 실시 예에 따르면, 상기 구리층의 두께(T1)와 상기 금속층의 두께(T2)가 하기 관계식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는, 방열 소재.
[관계식 1]
0.5T1 ≤ T2 ≤ 5T1
(상기 관계식 1에서 T1은 상기 구리층의 두께이며, 상기 T2는 상기 금속층의 두께를 의미한다)
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 실시예는 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 포함하는 적어도 2 이상의 구리층과 상기 구리층 사이에 형성되며, 상기 구리층보다 열팽창 계수가 작은 금속 또는 그 합금으로 이루어지며, 표면에 니켈 코팅층이 형성된 적어도 하나의 금속층을 상기 구리층 사이에 적층하고, 상기 구리층에 온도와 압력을 가하여 접합한 것을 특징으로 하는, 방열 소재에 관한 것이다.
상기 실시 예에 따르면, 상기 방열 소재는, 상기 니켈 코팅층의 니켈이 상기 구리층과 상기 금속층으로 확산하여 형성된 니켈 확산층을 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 실시예는 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 포함하는 적어도 2 이상의 구리층을 준비하는 단계, 상기 구리층보다 열팽창 계수가 작은 금속 또는 그 합금으로 이루어지며, 표면에 니켈 코팅층이 형성된 적어도 하나의 금속층을 준비하는 단계, 상기 구리층 사이에 상기 금속층을 적층하는 단계 및 금속층이 적층된 구리층에 온도와 압력을 가하여 상기 구리층과 상기 금속층을 접합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방열 소재의 제조방법에 관한 것이다.
상기 실시 예에 따르면, 상기 접합하는 단계에서 상기 니켈 코팅층의 니켈이 상기 구리층과 상기 금속층으로 확산하여 니켈 확산층을 형성할 수 있다.
상기 실시 예에 따르면, 상기 니켈 코팅층의 두께는 10 내지 40㎚일 수 있다.
상기 실시 예에 따르면, 상기 접합하는 단계는 800 내지 900℃에서 100 내지 1000㎏/㎠의 압력으로 수행될 수 있다.
상기 실시 예에 따르면, 상기 접합하는 단계는 롤 또는 프레스에 의해 수행될 수 있다.
본 발명은 금속층과 구리층 사이에 니켈 확산영역을 형성하여 인장강도(㎫)를 2.5 내지 60% 증가시켰으며, 열전도율을 상온 기준 0.5 내지 2% 증가시키고, 실온에서 800℃까지의 열팽창계수를 1.4 내지 30% 감소시켰다.
이를 통해 본 발명은 방열 소재의 열전달 특성을 향상하여 고품질의 방열 소재를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 방열 소재를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 가열 이전 니켈 코팅층이 형성된 금속층을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 가열 이후 니켈 확산층이 형성된 방열 소재를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다층 방열 소재를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 한 쌍의 롤에 의해 금속층과 구리층을 접합하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 고온 가압 프레스에 의해 금속층과 구리층을 접합하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 방열 소재의 단면을 FIB를 이용하여 촬영한 사진이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 제작한 방열 소재의 구리 원소와 몰리브덴 원소를 EDS로 분석한 사진이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 제작한 방열 소재의 니켈 원소를 EDS로 분석한 사진이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 항복 강도를 분석한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 비교예에 따라 제조한 방열 소재의 단면을 촬영한 사진이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따라 제조한 방열 소재의 단면을 촬영한 사진이다.
이하 본 발명에 따른 니켈 확산층을 포함하는 방열 소재 및 이의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 발명은 방열 소재에 관한 것으로, 구체적으로 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 포함하는 적어도 2 이상의 구리층, 상기 구리층 사이에 형성되며, 상기 구리층보다 열팽창 계수가 작은 금속 또는 그 합금으로 이루어지는 적어도 하나의 금속층이 적층된 방열 소재로써, 상기 구리층과 상기 금속층이 접합면으로부터 인접한 영역에 형성된 방열 소재에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는 작동과정에서 과량의 열을 발생하게 된다. 이러한 이유로, 상기 반도체 소자를 포함하는 반도체 패키지에서는 상기 반도체 소자에서 발생하는 열을 방출시킬 수 있는 방열 소재가 포함된다. 과거에는 상기 방열 소재로 단일 금속층이 사용되었지만, 요즘은 상기 반도체 패키지의 두께를 줄이되, 방열성능을 향상하기 위해 이종의 금속을 고온 고압으로 접합한 클래드 합금(Clad metal, Clad alloy) 형태의 방열 소재가 주로 사용되고 있다.
하지만 통상의 클래드 합금 형태의 방열 소재는 접합 과정에서 결합력이 부족할 경우, 상기 이종의 금속이 접하는 계면에서 층간 벌어짐(Delamination) 현상이 발생하여 열전도율이 감소할 수 있다. 또한, 이종의 금속이 벌어져서 형성된 공간으로 열 팽창이 발생하여 열팽창 계수가 증가하는 문제가 있으며, 층간 벌어짐 현상이 발생한 방열 소재는 방열 성능이 감소하여 반도체 소자의 성능이 감소되는 문제가 있다.
반대로 상기 클래드 합금 형태의 방열 소재는 제조 과정에서 결합 온도나 압력이 지나칠경우 클래드 합금의 변형이 발생하거나, 이종의 금속이 접하는 계면에서 의도하지 않은 금속 화합물이 발생하여 특성이 감소될 수 있다.
이를 방지하기 위해 본 발명은 클래드 합금 형태의 방열 소재를 제공하되, 접합면 사이에 니켈 코팅층을 형성한 후 이를 온도와 압력을 가하여 접합할 수 있다. 이를 통해 니켈 확산층이 포함되지 않은 동일한 소재로 제작된 방열 소재에 비해 인장강도(㎫)를 2.5 내지 60% 증가시켰으며, 그 결과 상기 방열 소재의 열전도율을 상온 기준 0.5 내지 2% 증가시키고, 실온에서 800℃까지의 열팽창계수를 1.4 내지 30% 감소시켰다.
이하 도 1 내지 3을 통해 본 발명의 실시 예에 따른 방열 소재에 대하여 자세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 방열 소재를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 가열 이전 니켈 코팅층이 형성된 금속층을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 가열 이후 니켈 확산층이 형성된 방열 소재를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 방열 소재(100)는 적어도 2 이상의 구리층(110)과 상기 구리층(110)사이에 형성되는 금속층(120)이 형성될 수 있다.
상기 구리층(110)은 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 소정의 층을 의미한다. 설명의 편의상 상기 구리층(110)중 상기 금속층(120) 하면과 접하는 구리층을 제1 구리층(110a), 상기 금속층(120) 상면과 접하는 구리층을 제2 구리층(110b)으로 정의한다.
상기 금속층(120)은 상기 제1 구리층(110a)및 제2 구리층(110b) 사이에 형성되는 금속으로 이루어지는 소정의 층을 의미한다. 실시 예에 따르면, 상기 금속층(120)은 상기 구리층(110)보다 열팽창계수가 작은 금속 또는 상기 금속을 포함하는 합금으로 이루어질 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 구리층(110)은 반도체 패키지 내에서 발생되는 열을 방출하는 역할을 수행할 수 있으며, 상기 금속층(120)은 상기 방열 소재(100)가 열에 의한 변형을 억제하는 역할을 수행할 수 있다.
구체적으로, 상기 방열 소재는 상대적으로 열전도율이 우수한 구리(Cu)를 적층한 후, 상기 구리층 사이에, 상기 구리(Cu)보다 열팽창 계수가 작은 금속으로 형성된 금속층을 삽입한 후 이를 온도와 압력을 가하여 접합할 수 있다.
이를 위해 상기 금속층(120)은 상기 구리(Cu)보다 열팽창 계수가 작은 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 및 몰리브덴(Mo) 또는 텅스텐(W)을 포함하는 합금 중 선택되는 어느 하나로 제공될 수 있다. 더욱 바람직하게는 몰리브덴(Mo) 또는 몰리브덴(Mo)을 포함하는 합금으로 제공될 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 구리층(110)의 두께를 T1으로 정의하고, 상기 금속층(120)의 두께를 T2로 정의하는 경우, 상기 T1과 상기 T2는 하기 관계식 1을 만족할 수 있다.
[관계식 1]
0.5T1 ≤ T2 ≤ 5T1
(상기 관계식 1에서 T1은 상기 구리층의 두께이며, 상기 T2는 상기 금속층의 두께를 의미한다)
상기 금속층의 두께(T2)가 상기 구리층의 두께(T1)에 비해 0.5배 미만이면, 상기 구리층(110)의 열 변형으로 인하여 상기 방열 소재(100)에 층간 벌어짐(Delamination) 현상이 발생할 수 있다. 이는 상기 방열 소재(100)의 열전도율을 감소시키고 열팽창계수를 증가시키는 원인이 된다.
반면에 상기 금속층의 두께(T2)가 상기 구리층의 두께(T1)에 비해 5배를 초과하면, 상기 방열 소재(100)에서 상기 구리층(110)의 두께가 상대적으로 감소하여 열전도율이 감소할 수 있다.
이러한 이유로 상기 구리층의 두께(T1)와 상기 금속층의 두께(T2)는 상기 관계식 1을 만족하는 범위 내에서 형성되는 것이 바람직하다.
실시 예에 따르면, 상기 구리층(110)과 상기 금속층(120)의 접합면으로부터 인접한 영역에 니켈 확산층(130)이 형성될 수 있다.
상기 니켈 확산층(130)은 상기 구리층(110)내에서 상기 금속층(120)과의 접합면으로부터 인접한 영역에 형성될 수 있으며, 동시에 상기 금속층(120) 내에서 상기 구리층(110)과의 접합면으로부터 인접한 영역에 형성될 수 있다. 설명의 편의상 상기 구리층(110)내에서 상기 금속층(120)과의 접합면으로부터 인접한 영역에 형성된 니켈 확산층(130)은 제1 니켈 확산층(130)으로 정의하고, 상기 금속층(120) 내에서 상기 구리층(110)과의 접합면으로부터 인접한 영역에 형성된 니켈 확산층(130)은 제2 니켈 확산층(미도시)로 정의한다. 도면에서는 상기 니켈 확산층(130)이 상기 제1 구리층(110a) 및 제2 구리층(110b)에만 형성된 것으로 묘사되었으나, 상기 금속층(120) 내에도 동일하게 형성될 수 있음은 물론이다.
도 2를 참조하면, 상기 금속층(120)은 외면에 니켈(Ni)을 코팅하여 니켈 코팅층(130)이 형성될 수 있다. 이하, 본 명세서에서는 상기 니켈 코팅층(130)의 형성 방법으로 상기 금속층(120) 외면에 니켈(Ni)을 도금하는 방법을 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않으며 분사, 담지 등 어떠한 방법을 적용하여도 무방하다.
상기 니켈 코팅층(130)이 형성된 상태에서 상기 제1 구리층(110a)및 제2 구리층(110b)을 온도와 압력을 가하여 상기 구리층(110)과 상기 금속층(120)을 접합시킬 수 있다. 이 때, 상기 니켈 코팅층(130)을 형성하는 니켈(Ni) 원소가 상기 구리층(110) 또는 상기 금속층(120) 중 어느 한 곳으로 확산되어 니켈 확산층을 형성할 수 있다. 즉, 본 발명은 확산 접합을 이용하여 상기 구리층(110)과 상기 금속층(120)을 접합할 수 있다.
상기 확산 접합이란, 이종의 금속을 접합하는 경우, 접합하고자 하는 모재 사이에 금속 박막을 삽입한 후, 상기 모재가 소성 변형을 일으키지 않는 상태로 온도와 압력을 가하여 접합하는 방법이다.
그 결과 도 3과 같이 상기 구리층(110)사이에 상기 금속층(120)이 접합되면서, 상기 니켈 코팅층(130)에 포함된 니켈(Ni)이 상기 구리층(110)과 상기 금속층(120)에 확산되어 상기 구리층(110)과 상기 금속층(130) 내부의 일 영역에 니켈 확산층(150)을 형성할 수 있다.
특히, 상기 니켈(Ni)은 상기 구리층(110)의 구리(Cu)와 친화력이 우수하고, 전율 고용체를 형성할 수 있는 특징이 있다. 상기 구리(Cu)와 상기 니켈(Ni)은 결정구조가 면심 입방 구조(Face centered cubic structure;FCC)로 동일하고, 원자 반지름 및 전기 음성도가 유사하여 서로 완전히 용해될 수 있다. 이러한 이유로, 상기 구리층(110)내에서의 니켈 확산층(150)은 상기 구리(Cu)와 상기 니켈(Ni)이 전율고용체 형태로 분포할 수 있다.
상기 금속층(120) 또한, 상기 니켈(Ni)이 확산하여 니켈 확산층(150)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 금속층(120)이 몰리브덴(Mo)으로 제공되는 경우, 상기 니켈(Ni)이 상기 몰리브덴(Mo)층에 확산되어 Ni-Mo계 확산층을 형성할 수 있고, 상기 금속층(120)이 텅스텐(W)층으로 제공되는 경우, 상기 니켈(Ni)이 상기 텅스텐(W)층에 확산되어 Ni-W계 확산층을 형성할 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 구리층(110)과 상기 금속층(120) 사이에 결합력을 향상하기 위하여 상기 금속층(120)을 30 내지 50 중량%의 구리(Cu) 및 잔부의 몰리브덴(Mo)으로 이루어진 몰리브덴-구리 합금(Mo-Cu)을 포함할 수 있다. 이를 통해, 상기 금속층(120)내에도 구리(Cu)를 포함시켜 확산 결합 효과를 향상할 수 있으며, 결합력을 강화할 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 니켈(Ni)의 확산 결합을 통하여, 상기 방열 소재(100)는 330㎫ 이상의 인장강도를 구현할 수 있으며, 상기 니켈 확산층(130)이 포함되지 않은 동일한 소재로 제작된 방열 소재에 비해 인장강도(㎫)가 2.5 내지 60% 증가시킬 수 있다.
이를 통해 본 발명은 상기 구리층(110)과 상기 금속층(110)이 접하는 계면에서 층간 벌어짐(Delamination) 현상을 방지하여 상기 방열 소재의 열전도율을 상온 기준 0.5 내지 2% 증가시키고, 실온에서 800℃까지의 열팽창계수를 1.4 내지 30% 감소시킬 수 있다.
실시 예에 따르면 본 발명은 상기 결합력을 향상하기 위해, 상기 니켈 코팅층(150)의 두께, 접합 온도 및 압력을 적정 수준으로 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 니켈 코팅층(150)의 두께는 10 내지 40㎚인 것이 바람직하다.
상기 니켈 코팅층(150)의 두께가 10㎚미만이면, 상기 구리층(110) 및 상기 금속층(110)에 확산되는 니켈(Ni)이 부족하여 결합력 상승 효과를 거의 기대할 수 없다. 반면에, 상기 니켈 코팅층(150)의 두께가 40㎚를 초과하면 상기 니켈 코팅층(150)의 니켈(Ni)이 모두 확산되지 못하고 일부가 잔류하여 상기 구리층(110)과 상기 금속층(120) 사이에 니켈(Ni) 계면층을 형성할 수 있다. 상기 니켈(Ni) 계면층은 상기 방열 소재(110)의 열 전달을 방해하여 상기 방열 소재의 열팽창계수를 증가시킬 수 있다. 이로 인하여 상기 방열 소재(100)의 열방출 효율이 감소될 수 있다. 이러한 이유로 상기 니켈 코팅층(150)의 두께는 10 내지 40㎚인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 20 내지 30㎚일 수 있다.
또한, 접합 시 온도는 800 내지 900℃인 것이 바람직하다.
상기 온도가 800℃ 미만이면, 상기 니켈 코팅층(150)이 완전히 용융되지 않아 완전한 확산 접합이 이루어지지 않을 수 있다. 반면에, 상기 온도가 900℃를 초과하면 상기 구리층(110)의 구리(Cu)와 상기 금속층(120)의 금속이 용융되거나 열 변형이 발생할 수 있다. 이러한 이유로 상기 접합 시 온도는 800 내지 900℃인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 850 내지 900℃일 수 있다.
또한, 상술한 온도범위를 100 내지 250분 동안 유지하는 것이 바람직하다. 이하, 800 내지 900℃를 유지하는 시간을 고온 가압 시간으로 정의한다.
상기 고온 가압 시간이 100분 미만이면, 상기 니켈(Ni)이 구리층(110)과 금속층(120)에 확산되기 위한 시간이 부족하여 확산 접합에 의한 효과가 감소할 수 있다. 반면에, 상기 고온 가압 시간이 250분을 초과하면 과도한 가열로 인하여 상기 구리층(110)과 상기 금속층(120)에 열 변형이 발생할 수 있다. 이는 상기 구리층(110)과 상기 금속층(120)이 접하는 계면에서 층간 벌어짐(Delamination) 현상이 발생하여 열전도율을 감소시키고, 열팽창 계수를 증가시킬 수 있다. 이러한 이유로 상기 고온 가압 시간은 100 내지 250분인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 150 내지 200분일 수 있다.
또한, 상기 접합 시 압력은 1 내지 100 Ton/㎠인 것이 바람직하다.
상기 압력이 1 Ton/㎠ 미만이면, 상기 확산 접합 시 가압력이 부족하여 상기 니켈(Ni)이 완전히 용융되지 못하고 니켈 계면층을 형성할 수 있다. 상기 니켈 계면층은 상기 방열 소재(100)의 열 전달을 방해할 수 있다. 이는, 상기 방열 소재의 열팽창계수가 증가되는 원인이 된다. 반면에 상기 압력이 100 Ton/㎠를 초과하면, 지나친 압력으로 상기 구리층(110) 및 상기 금속층(120)에 변형이 발생할 수 있다. 이러한 이유로 압력이 1 내지 100 Ton/㎠인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 30 내지 60Ton/㎠로 제공될 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 접합 과정은 1×10-7 Torr 내지 1×10-5 Torr의 진공도에서 수행될 수 있으며, 상기 진공도를 유지한 상태에서 질소(N2) 가스를 주입하여 질소 분위기에서 수행될 수 있다. 상기 접합 과정에서 진공도가 1×10-5 Torr 미만이면, 상기 접합 과정에서 상기 방열 소재가 산소에 노출되어 산화될 수 있다. 이는 방열 소재의 열전도율을 감소시킬 수 있다. 또한, 산화를 방지하기 위해 추가적으로 질소 가스를 주입하여 질소 분위기에서 수행될 수 있다. 다만, 상기 진공도가 1×10-7 Torr를 초과하여도 그 효과 상승 정도가 미비하다. 이러한 이유로, 상기 접합 과정은 1×10-7 Torr 내지 1×10-5 Torr의 진공도에서 질소 가스 분위기에서 수행되는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다층 방열 소재를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 본 발명은 상기 구리층(110) 상면에 금속층(120)을 추가적으로 적층할 수 있으며, 상기 추가적으로 적층된 금속층(120) 상면에 구리층을 더 적층할 수 있다. 이를 통해, 상기 구리층(110)과 상기 금속층(120)의 합계가 적어도 5층 이상으로 적층된 다층 방열 소재(200)를 제조할 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 제1 구리층(110a)과 제2 구리층(110b) 사이 위치한 금속층을 제1 금속층으로 정의하는 경우, 상기 제2 구리층(110b) 상면에 접하며, 상기 제1 금속층(120a)과 동일한 금속을 포함하는 제2 금속층(120b)을 포함할 수 있으며, 상기 제2 금속층(120b)의 상면에 접하며, 상기 제1 구리층(110a)과 동일한 금속을 포함하는 제3 구리층(110c)을 포함할 수 있다. 이를 통해 상기 구리층(110)과 상기 금속층(120)의 합계가 적어도 5층 이상으로 적층된 다층 방열 소재(200)를 제조할 수 있다.
또한, 상기 금속층(120)과 상기 구리층(110)을 n회 교번하여 적층할 수 있다. 이를 통해 상기 금속층(120)과 상기 구리층(110)이 n회 교번하여 적층된 다층 방열 소재(200)를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 본 발명은 상기 확산 접합되기 이전의 방열 소재 즉, 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 제1 구리층(110), 니켈(Ni)이 도금된 금속층(120) 및 제2 구리층(110b)를 포함할 수 있다.
이상 본 발명의 실시 예에 따른 방열 소재에 대하여 설명하였다. 이하 본 발명의 실시 예에 따른 방열 소재의 제조방법에 대해 설명한다.
실시 예에 따르면, 실시 예에 따른 방열 소재의 제조방법은 a) 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 포함하는 적어도 2 이상의 구리층을 준비하는 단계, b) 상기 구리층보다 열팽창 계수가 작은 금속 또는 그 합금으로 이루어지며, 표면에 니켈 코팅층이 형성된 적어도 하나의 금속층을 준비하는 단계, c)상기 구리층 사이에 상기 금속층을 적층하는 단계 및 d) 금속층이 적층된 구리층에 온도와 압력을 가하여 상기 구리층과 상기 금속층을 접합하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 금속층 및 구리층은 앞에서 설명하였으니 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
상기 a) 단계에서는 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 포함하는 적어도 2 이상의 구리층을 준비할 수 있다.
상기 b) 단계에서는 상기 구리층보다 열팽창 계수가 작은 금속 또는 그 합금으로 이루어지며, 표면에 니켈 코팅층이 형성된 적어도 하나의 금속층을 준비할 수 있다. 상기 b) 단계에서의 니켈 코팅층은 도금을 통해서 형성될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 전해도금 또는 무전해도금 중 어느 하나의 방법으로 형성될 수 있다. 또한 도금 뿐 아니라 기 공지된 어떠한 방법을 적용하여도 무방하다.
실시 예에 따르면, 상기 니켈 코팅층은 10 내지 40㎚ 두께로 형성될 수 있다. 상기 니켈(Ni) 코팅층의 두께에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
상기 c) 단계에서는 상기 구리층 사이에 상기 금속층을 적층할 수 있다.
상기 d) 단계에서는 소저의 온도와 압력을 가하여 상기 구리층과 상기 금속층을 접합할 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 d) 단계는 800 내지 900℃에서 100 내지 1000㎏/㎠의 압력으로 수행되될 수 있다. 이 때, 상기 온도와 압력을 가하는 시간은 100 내지 250분 동안 수행될 수 있다. 또한, 1×10-7 Torr 내지 1×10-5 Torr에서 질소(N2) 분위기에서 수행될 수 있다.
도 5는 한 쌍의 롤에 의해 고온 가압을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 고온 가압 프레스에 의해 고온 가압을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
실시 예에 따르면, 상기 d) 단계는 도 5와 같이 한 쌍의 롤에 의해 수행될 수 있으며, 또는 도 6과 같이 프레스에 의해 수행될 수 있다. 다시 말해, 상기 접합 단계는 열간압연 방식으로 수행될 수 있으며, 고온 프레스로 수행될 수 있다. 본 명세서에서는 롤 또는 프레스를 예를 들어 설명하였으나, 이 외 다른 방법을 통해 상기 방열 소재를 온도와 압력을 가하여 동등한 수준의 효과를 구현할 수 있음은 자명하다.
상기 d) 단계를 통해 상기 니켈(Ni)이 상기 구리층과 상기 금속층에 확산하여 니켈 확산층을 형성할 수 있으며, 상기 니켈 확산층으로 인하여 상기 구리층과 상기 금속층이 확산 접합될 수 있다.
이하, 실시예를 통해 본 발명에 따른 방열 소재 및 이의 제조방법에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한 정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.
또한, 달리 정의되지 않은 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 또한, 명세서에서 특별히 기재하지 않은 첨가물의 단위는 at%일 수 있다.
(1) 몰리브덴-구리 합금(Mo-Cu)으로 이루어진 금속층을 포함하는 방열 소재 제조방법(CPC Heat Sink)
상기 금속층이 몰리브덴-구리 합금(Mo-Cu)으로 이루어진 방열 소재(CPC Heat Sink)의 열전도율 및 열팽창계수를 확인하기 위해 니켈 코팅층이 형성된 실시예 1, 실시예 2와 니켈 코팅층을 형성하지 않은 비교예 1 내지 3을 제조하였다.
[실시예 1]
35중량%의 구리(Cu)를 포함하고 있으며, 두께가 0.1㎜인 몰리브덴-구리 합금(Mo-Cu)의 금속층을 준비한다. 상기 몰리브덴-구리 합금(Mo-Cu)에 니켈(Ni)을 25㎚ 두께로 코팅하여 상기 금속층 외면에 니켈 코팅층을 형성한다.
이 후, 니켈 코팅층이 형성된 금속층의 상면과 하면에 두께가 0.2㎜의 구리층을 배치하여 구리층 / 니켈 코팅층 / 몰리브덴-구리 합금층 / 니켈 코팅층 / 구리층의 형태로 적층된 구조물을 제조한다.
이 후, 상기 구조물을 875℃에서 고온가압프레스을 이용하여 50 Ton/㎠로 고온 가압하였다. 이 때, 상기 고온 가압은 1×10-5 Torr의 진공도를 유지하는 상태에서 질소(N2) 분위기에서 수행되었다.
상기 고온 가압 이후, 상기 니켈 코팅층의 니켈(Ni)이 상기 구리층과 상기 금속층에 충분히 확산할 수 있도록, 상온에서 냉각하였다.
[실시예 2]
상기 구리층의 두께를 0.1㎜, 상기 금속층의 두께를 0.4㎜로 준비한 것 외 모든 과정을 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
[비교예 1]
금속층에 니켈을 코팅하여 니켈 코팅층을 형성하는 단계를 생략한 것 외 모든 과정을 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
[비교예 2]
금속층에 니켈을 코팅하여 니켈 코팅층을 형성하는 단계를 생략한 것 외 모든 과정을 상기 실시예 2와 동일하게 수행하였다.
(2) 몰리브덴(Mo) 단일층으로 이루어진 금속층을 포함하는 방열 소재 제조방법(CMC, S-CMC Heat Sink)
상기 금속층이 몰리브덴(Mo) 단일층 으로 이루어진 방열 소재(CMC Heat Sink)의 열전도율 및 열팽창계수를 확인하기 위해 니켈 코팅층이 형성된 실시예 3, 실시예 4와 니켈 코팅층을 형성하지 않은 비교예 5 내지 9을 제조하였다
[실시예 3]
몰리브덴 단일층으로 이루어지며, 두께가 0.1㎜인 몰리브덴(Mo) 금속층을 준비한다. 상기 금속층에 니켈(Ni)을 25㎚두께로 코팅하여 상기 금속층에 니켈 코팅층을 형성한다.
이 후, 니켈 코팅층이 형성된 금속층의 상면과 하면에 두께가 0.1㎜의 구리층을 배치하여 구리층 / 니켈 코팅층 / 몰리브덴층 / 니켈 코팅층 / 구리층의 형태로 적층된 구조물을 제조한다.
이 후, 상기 구조물을 875℃에서 고온 가압 프레스를 이용하여 50 Ton/㎠로 3시간 동안 고온 가압하였다. 이 때, 상기 고온 가압은 1×10-5 Torr의 진공도를 유지하는 상태에서 질소(N2) 분위기에서 수행되었다.
상기 고온 가압 이후, 상기 니켈 코팅층의 니켈(Ni)이 상기 구리층과 상기 금속층에 충분히 확산할 수 있도록, 상온에서 냉각하였다.
[실시예 4]
상기 실시예 3과 동일한 방법으로 상기 금속층과 상기 구리층을 준비하되, 상기 금속층의 부피%가 전체 방열 소재의 부피 대비 상기 금속층의 부피%가 13.3%가 될 때 까지 상기 금속층과 상기 구리층을 교번하여 다층의 구조물을 제조하였다. 이 후, 상기 다층의 구조물을 실시예 3과 동일한 방법으로 온도와 압력을 가하여 S-CMC Heat Sink 타입의 방열 소재를 제조하였다,
[실시예 4]
상기 니켈 코팅층의 두께를 40㎚로 형성한 것 외 모든 과정을 상기 실시예 4와 동일하게 수행하였다.
[비교예 3]
금속층에 니켈을 코팅하여 니켈 코팅층을 형성하는 단계를 생략한 것 외 모든 과정을 상기 실시예 3과 동일하게 수행하였다.
[비교예 4]
금속층에 니켈을 코팅하여 니켈 코팅층을 형성하는 단계를 생략한 것 외 모든 과정을 상기 실시예 4와 동일하게 수행하였다.
[비교예 5]
상기 니켈 코팅층의 두께를 5㎚로 형성한 것 외 모든 과정을 상기 실시예 4와 동일하게 수행하였다.
[비교예 6]
상기 니켈 코팅층의 두께를 50㎚로 형성한 것 외 모든 과정을 상기 실시예 4와 동일하게 수행하였다.
[비교예 7]
상기 니켈 코팅층의 두께를 100㎚로 형성한 것 외 모든 과정을 상기 실시예 4와 동일하게 수행하였다.
[비교예 8]
상기 고온 가압시 질소 분위기가 아닌, 대기 중에서 수행한 것 외 모든 과정을 상기 실시예 4와 동일하게 수행하였다.
상기 제조예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 10로 제조한 방열 소재를 정리하면 하기 표 1과 같다.
소재 종류 Ni 두께
(㎚)		 고온 가압 조건 니켈 확산층 형성
온도
(℃)		 시간
(min)		 N2분위기
실시예 1 CPC 25 875 180 O O
실시예 2 CPC 25 875 180 O O
실시예 3 CMC 25 875 180 O O
실시예 4 S-CMC 25 875 180 O O
실시예 5 S-CMC 40 875 180 O O
비교예 1 CPC - 875 180 O X
비교예 2 CPC - 875 180 O X
비교예 3 CMC - 875 180 O X
비교예 4 S-CMC - 875 180 O X
비교예 5 S-CMC 5 875 180 O △
비교예 6 S-CMC 50 875 180 O O
비교예 7 S-CMC 100 875 180 O O
비교예 8 S-CMC 25 875 90 O △
비교예 9 S-CMC 25 875 280 O O
비교예 10 S-CMC 25 875 180 X O
[특성 평가 방법]
A. 니켈 확산층 확인
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 방열 소재의 단면을 FIB를 이용하여 촬영한 사진이고, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 제작한 방열 소재의 구리 원소와 몰리브덴 원소를 EDS로 분석한 사진이고, 도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 제작한 방열 소재의 니켈 원소를 EDS로 분석한 사진이다.
상기 실시예 1 내지 5로 제조한 방열 소재에서, 니켈 확산층이 형성된 것을 비교하기 위해 고온 고압을 수행하기 이전의 구조물 상태에서와 고온 고압 이후 방열 소재에 대하여 FIB(Focus Ion Beam)분석과 EDS - Elemental Maps 분석을 수행하였다. FIB 분석은 NOVA-600장치를 사용하였으며, Resolution : ~30.0nm~@30V, 150,000X의 조건으로 수행하였다.
도 7을 참조하면, 상대적으로 어두운 영역의 구리층과 상대적으로 밝은 영역에 금속층 사이에 흰 색으로 니켈 코팅층이 형성된 것을 눈으로 확인할 수 있다. 구체적으로 상기 니켈 코팅층은 20 내지 25㎚의 두께로 구리층과 금속층 사이에 형성되었다.
도 8을 참조하면, 상기 구리층의 구리(Cu)원소와 상기 금속층의 몰리브덴(Mo)원소는 특정 면에만 집중되어 위치하고 있음을 확인할 수 있다. 이는 서로의 계면을 기준으로 한 쪽에만 집중되고 있음을 확인할 수 있다.
반면에 도 9를 참조하면, 상기 니켈(Ni)원소는 구리층과 금속층 영역에 관계없이 동일하게 분포됨을 확인하였다. 이는 상기 고온 고압으로 상기 방열 소재를 접합한 결과, 상기 니켈 코팅층의 니켈(Ni)이 상기 구리층과 상기 금속층에 확산되었음을 의미한다. 아울러, 상기 금속층과 상기 구리층 모두에 니켈 확산층이 형성되었음을 확인할 수 있다.
상기 도 7 내지 9는 실시예 1에 따라 제조된 방열 소재를 대상으로 촬영되었으나, 상기 실시예 2 내지 5, 비교예 6 내지 7에도 동일하게 니켈 확산층이 형성되었음을 확인하였다.
B. 인장강도 및 열전도 특성 확인 확인
상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 10로 제조한 방열 소재의 니켈 확산 접합에 대한 영향력을 확인하기 위하여, 상기 방열 소재에서 상기 금속층과 상기 구리층 사이의 인장강도를 측정하였다. 그 결과를 도 10에 개시한다. 아울러, 상기 방열 소재의 열 전도 특성을 확인하기 위하여, 상온에서의 열전도율과 800℃이하 온도에서의 열팽창계수를 측정하였다. 그 결과를 하기 표 2에 개시한다.
상기 열전도율은 레이저 플레쉬법(ASTM E1461)에서 규정한 방법에 따라 측정하였으며, 상기 열팽창계수는 ASTM E831에서 규정한 방법에 따라 TMA(Mettler Toredo)장비를 이용하여 측정하였다.
소재 종류 열전도율
W/(m·K)		 열팽창계수
(ppm/K)
실시예 1 CPC 263.430 8.55
실시예 2 CPC 201.90 7.61
실시예 3 CMC 230.84 6.79
실시예 4 S-CMC 307.36 7.52
실시예 5 S-CMC 303.1 7.64
비교예 1 CPC 261.88 10.07
비교예 2 CPC 186.17 8.41
비교예 3 CMC 209.93 6.88
비교예 4 S-CMC 252.85 9.49
비교예 5 S-CMC 261.41 9.10
비교예 6 S-CMC 295.98 8.04
비교예 7 S-CMC 286.07 8.10
비교예 8 S-CMC 260.54 9.12
비교예 9 S-CMC 254.12 9.35
비교예 10 S-CMC 207.726 11.54
도 10을 참조하면, 니켈 확산층 영역이 형성된 실시예 1 내지 5는 동일한 방법으로 제조하되, 니켈 확산층이 형성되지 않은 비교예 1 내지 4에 비해 인장강도가 향상하였음을 확인할 수 있다. 이는 앞서 설명한 바와 같이 상기 니켈(Ni)이 상기 구리층 및 상기 금속층에 확산됨에 따라, 확산 접합이 발생하여 상기 구리층과 상기 금속층의 결합력이 향상되었다. 이로 인하여 상기 구리층과 상기 금속층 사이에 층간 벌어짐(Delamination) 현상을 방지할 수 있다. 그 결과 표 2에 개시된 바와 같이 상기 방열 소재의 열전도 특성이 향상된것을 알 수 있다.
즉, 상기 니켈 확산층이 형성된 실시예 1 내지 5는 330㎫ 이상의 인장강도를 구현할 수 있으며, 상기 니켈 확산층이 포함되지 않은 동일한 소재로 제작된 방열 소재에 비해 인장강도(㎫)가 약 60% 증가시킬 수 있다. 그 결과 상기 방열 소재의 열전도율을 상온 기준 0.5 내지 2% 증가시키고, 실온에서 800℃까지의 열팽창계수를 1.4 내지 30% 감소시킬 수 있다.
도 11 내지 도 12를 참조하면, 실제로 S-CMC 타입으로 제조한 비교예 4(도 11)은 구리층과 금속층 사이에 층간 벌어짐 현상이 발생하고 있음을 확인할 수 있다. 반면에 실시예 4 및 실시예 5에 따라 제조한 방열 소재(도 12)는 층간 벌어짐 현상이 발생하지 않았으며, 구리층과 금속층간에 결합이 유지되고 있음을 확인할 수 있다. 이러한 이유로 열전도 특성이 향상될 수 있다.
상기 비교예 5 및 비교예 9는 아주 일부 영역에만 니켈(Ni)이 확산되었다. 구체적으로, 상기 비교예 5는 니켈 코팅층의 두께가 5㎚로 지나치게 얇아 충분한 면적에 니켈 확산층이 형성되지 못하였으며, 상기 비교예 9는 100분 미만으로 고온 가압을 수행하여 충분한 양에 니켈(Ni)이 확산되지 않았다. 그 결과 열전도율과 열팽창계수가 니켈 코팅층이 없는 비교예 4와 크게 다르지 않은 것을 확인할 수 있다.
또한, 상기 비교예 5 및 비교예 9로 제조한 방열 소재에서도 상기 비교예 4와 마찬가지로 층간 벌어짐 현상이 발생하는 것을 확인하였다. 이러한 이유로, 상기 니켈 확산층이 충분한 성능을 구현하기 위해서는 상기 니켈 코팅층이 적어도 10㎚ 이상의 두께로 형성되며, 100분 이상 고온 가압을 수행해야 함을 알 수 있다.
상기 비교예 6은 니켈 코팅층의 두께가 50㎚, 비교예 7은 니켈 코팅층의 두께가 100㎚로 상기 실시예 1 내지 5보다 니켈 코팅층이 더 두껍게 형성되었다. 그 결과 일부의 니켈(Ni)이 잔류하여 상기 구리층과 상기 금속층 사이에 니켈 계면층을 형성되었으며, 상기 니켈 계면층으로 인하여 열팽창계수가 증가하고 열전도율이 감소하였다.
상기 비교예 9는 고온 가압 시간이 250분을 초과하여 층간 벌어짐 현상이 발생하였다. 그 결과 상기 실시예 4 및 실시예 5에 비해 열전도율이 감소하고 열팽창계수가 증가한 것을 확인할 수 있다. 이러한 이유로, 100분 이상, 250분 이하로 고온 가압을 수행해야 함을 알 수 있다.
마지막으로 상기 비교예 10은 접합 과정에서 상기 산소에 노출되어 열전도율이 200W/(m·K) 미만으로 크게 감소하고, 열팽창계수가 10ppm/K 이상으로 증가하였다. 아울러, 상당수의 방열 소재 간 편차가 크게 발생하였다. 이러한 이유로 상기 접합은 질소(N2) 분위기에서 수행하는 것이 적합함을 확인하였다.
앞서 설명한바와 같이 본 발명은 상기 구리층과 상기 금속층으로 이루어진 방열 소재에서, 상기 금속층 외면에 니켈 코팅층을 형성할 수 있다. 이 후, 상기 니켈 코팅층이 형성된 금속층을 상기 구리층 사이에 삽입한 후 상기 금속층을 온도와 압력을 가하여 상기 구리층과 상기 금속층의 일 면에 니켈 확산층을 형성할 수 있다. 이를 통해, 본 발명은 330㎫ 이상의 인장강도를 갖는 방열 소재를 제조할 수 있으며, 틈간 벌어짐 현상을 방지하여 열전도 특성을 향상할 수 있다.
이상과 같이 특정된 사항들과 한정된 실시예를 통해 본 발명이 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (13)

  1. 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 적어도 2 이상의 구리층과;
    상기 구리층 사이에 형성되며, 상기 구리층보다 열팽창 계수가 작은 금속 또는 그 합금으로 이루어지는 적어도 하나의 금속층이 적층된 방열 소재로써,
    상기 구리층과 상기 금속층의 접합면으로부터 인접한 영역에 니켈 확산층이 형성되며,
    상기 금속층은 몰리브덴, 몰리브덴 합금, 텅스텐, 텅스텐 합금 중 선택되는 어느 하나를 포함하고,
    상기 구리층과 상기 금속층 사이에 니켈 계면층이 형성되지 않는 것을 특징으로 하는, 방열 소재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 니켈 확산층은,
    상기 구리층 내에서 상기 금속층과의 접합면으로부터 인접한 영역에 형성된 제1 니켈 확산층; 및
    상기 금속층 내에서 상기 구리층과의 접합면으로부터 인접한 영역에 형성된 제2 니켈 확산층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 방열 소재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 구리층과 상기 금속층의 합계가 적어도 5층 이상 적층되는 것을 특징으로 하는, 방열 소재.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 금속층은 30 내지 50 중량%의 구리(Cu) 및 잔부의 몰리브덴(Mo)으로 이루어진 몰리브덴-구리 합금(Mo-Cu)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 방열 소재.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 구리층의 두께(T1)와 상기 금속층의 두께(T2)가 하기 관계식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는, 방열 소재.
    [관계식 1]
    0.5T1 ≤ T2 ≤ 5T1
    (상기 관계식 1에서 T1은 상기 구리층의 두께이며, 상기 T2는 상기 금속층의 두께를 의미한다)
  7. 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 적어도 2 이상의 구리층과;
    상기 구리층 사이에 형성되며, 상기 구리층보다 열팽창 계수가 작은 금속 또는 그 합금으로 이루어지며, 표면에 니켈 코팅층이 형성된 적어도 하나의 금속층을 상기 구리층 사이에 적층하고,
    상기 구리층에 온도와 압력을 가하여 접합하며,
    상기 금속층은 몰리브덴, 몰리브덴 합금, 텅스텐, 텅스텐 합금 중 선택되는 어느 하나를 포함하고,
    상기 니켈 코팅층의 니켈이 상기 구리층과 상기 금속층으로 확산하여 형성된 니켈 확산층을 포함하며,
    상기 구리층과 상기 금속층 사이에 니켈 계면층이 형성되지 않는 것을 특징으로 하는, 방열 소재.
  8. 삭제
  9. 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 적어도 2 이상의 구리층을 준비하는 단계;
    상기 구리층보다 열팽창 계수가 작은 금속 또는 그 합금으로 이루어지며, 표면에 니켈 코팅층이 형성된 적어도 하나의 금속층을 준비하는 단계;
    상기 구리층 사이에 상기 금속층을 적층하는 단계; 및
    금속층이 적층된 구리층에 온도와 압력을 가하여 상기 구리층과 상기 금속층을 접합하는 단계;를 포함하며,
    상기 금속층은 몰리브덴, 몰리브덴 합금, 텅스텐, 텅스텐 합금 중 선택되는 어느 하나를 포함하고,
    상기 접합하는 단계에서 상기 니켈 코팅층의 니켈이 상기 구리층과 상기 금속층으로 확산하여 니켈 확산층을 형성하며,
    상기 구리층과 상기 금속층 사이에 니켈 계면층이 형성되지 않는 것을 특징으로 하는, 방열 소재의 제조방법.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    상기 니켈 코팅층의 두께는 10 내지 40㎚인 것을 특징으로 하는, 방열 소재의 제조방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 접합하는 단계는 800 내지 900℃에서 100 내지 1000㎏/㎠의 압력으로 수행되는 것을 특징으로 하는, 방열 소재의 제조방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 접합하는 단계는 롤 또는 프레스에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는, 방열 소재의 제조방법.
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