KR19990036099A - 공학 처리된 특성을 갖는 입자 및 물품을 제조하는 방법 - Google Patents

공학 처리된 특성을 갖는 입자 및 물품을 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

다수의 입자(12)는 제 1 물질을 포함한다. 입자의 용적에 대한 피복물의 선택된 용적비가 달성될 때까지, 제 2 물질을 포함하는 피복물(14)은 입자의 표면상에 형성된다. 피복된 입자(10)를 포함하여, 다수의 입자는 입자가 서로에 접합되는 방식으로 압밀된다. 입자의 용적에 대한 피복물의 용적비는 물품이 물품내 제 1 물질의 용적에 대한 물품내 제 2 물질의 용적을 나타내는 선택된 용적비를 갖도록 조작되는 방식으로 선택된다. 제 1 물질, 제 2 물질, 및 용적비는 물품이 선택된 고유 특성을 나타내도록 조작되는 방식으로 선택된다.

Description

공학 처리된 특성을 갖는 입자 및 물품을 제조하는 방법
라세(Lacce)의 문헌["Rule of Mixture"]에 따르면, 둘 이상의 완전하게 혼합된 물질로 구성된 이질성분 물품의 고유 물리적 특성(예를 들어, 열전도도, 열팽창 계수)은 하나의 물질의 용적 대 또 다른 물질의 용적비에 관하여 거의 선형적으로 변화하는 경향이 있다. 예를 들어, 열팽창 계수가 낮은 하나의 물질과 열팽창 계수가 높은 또 다른 물질의 용적비가 50 대 50인 혼합물은 두 물질의 열팽창 계수의 평균값의 열팽창 계수를 가질 것으로 기대된다.
이질성분 물품을 제조하는 공지된 방법에서, 상이한 열전도도 및 열팽창 계수를 갖는 두 금속 분말의 혼합물을 촘촘하게 배열하고 신터링하게 되면 물품이 제조된다. 상기 물품은 물품이 부착되도록 설계된 대상물의 열팽창 계수와 거의 부합하는 조작된 열팽창 계수, 및 조작된 열전도도를 갖는다.
본 발명은 입자, 입자의 압밀에 의해 제조된 물품 및 입자로부터 형성된 피복물이 지닌 고유 특성을 조작하는 방법에 관한 것이며, 또한, 물품 및 피복물이 부착되는 물질의 열전도도 및 열팽창 계수와 부합하는 소정의 열전도도 및 열팽창 계수를 갖도록 조작된 물품 및 피복물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 피복된 물품의 횡단면도이다.
도 2는 치밀화에 의해 도 1의 피복된 입자를 압밀시키는 것을 도시하는 도면이다.
도 3은 물품의 표면상에 플레이팅된 도 1의 피복된 입자층을 도시하는 도면이다.
도 4는 구조적, 열적, 및 도 1의 피복된 입자로부터 제조된 기준 평면, 및 도 1의 피복된 입자로부터 제조된 리드프레임을 포함하는 전자기 패키징을 도시하는 도면이다.
도 5는 90%, 95% 및 100%의 밀도에서 온도의 함수로서 물품의 팽창을 도시하는 도면이다.
도 6은 치밀화에 의해 도 1의 피복된 물품의 두 개의 별개층을 압밀시키는 것을 도시하는 도면이다.
도 7은 도 1의 피복된 물품으로부터 제조되는, 집적회로의 밀봉용으로 사용되는 하이브리드 전자기학 패키징을 도시하는 도면이다.
도 8은 사전에 신터링된, 구조, 열, 및 도 1의 피복된 물품으로부터 제조된 기준 평면의 조합에 의해 지지되는 동안 발포되는 저온성 세라믹 기재를 갖는 전자기학 패키징을 도시하는 도면이다.
도 9는 도 1의 피복된 입자로부터 형성된 열스프레더로 압축 중간면 형성된 반도체 소자를 포함하는 고성능 반도체 치밀화 모듈을 도시하는 도면이다.
도 10은 중간면이 사전에 피복된 본 발명에 따른 피복된 입자의 횡단면도이다.
도 11은 매트릭스 물질과 함께 물품상에 전해질로 공동 증착되는 도 10의 피복된 입자를 도시하는 도면이다.
도 12는 매트릭스 물질과 함께 물품상에 전해질로 공동 증착되는 사전에 피복된 입자를 도시하는 도면이다.
하나의 일면에서, 본 발명은 입자의 용적에 대한 피복물의 용적의 비가 선택된 용적비와 실질적으로 동일하도록 제 2 물질을 사용하여 제 1 물질로부터 제조된 입자를 피복시킴을 특징으로 한다. 제 1 및 제 2 물질 및 용적비가 선택되어 피복된 입자가 제 1 및 제 2 물질의 고유 특성의 함수인 하나 이상의 선택된 고유 특성을 나타낸다. 제 1 물질은, 예를 들어, 텅스텐, 몰리브덴, 그래파이트, 실리콘 카아바이드, 또는 다이아몬드이다. 제 2 물질은, 예를 들어, 구리이다.
이러한 방법을 통해서 제 1 및 제 2 물질의 고유 특성과는 상이한 하나 이상의 조작된 고유 특성(예를 들어, 열전도도 또는 열팽창 계수)을 지닌 피복된 입자가 제조된다.
또 다른 일면에서, 본 발명은 피복된 입자로부터 물품을 제조하는 것을 특징으로 한다. (가능하게는, 다른 입자와 혼합된) 다수의 피복된 입자는 압밀되어 모든 입자가 서로 결합되어 물품을 형성한다. 물품은 전체로서 피복된 입자의 제 1 물질의 용적에 비하여 피복된 입자의 제 2 물질의 용적에 따라 선택된 용적비를 갖는다.
바람직한 구체예는 하기의 특성을 포함한다. 제 1 물질, 제 2 물질, 및 용적비를 선택함으로써 물품을 조작하여 제 1 및 제 2 물질의 고유 특성의 함수인 선택된 고유 특성을 나타낸다. 특히, 각 물품이 균일하게 피복되고, 상이한 물질의 분포의 고유 무작위도가 없거나 물품내에서 상이한 물질 사이의 분리가 일어나지 않기 때문에, 물품 전체에 걸쳐 높은 균등성 및 등방성의 정도를 지닌 피복된 입자의 조작된 고유 특성이 나타난다.
하나의 구체예에서, 상기 물품은 조작되어 물품이 부착되는 대상물의 열팽창 계수와 실질적으로 부합하는 열팽창 계수를 갖는다. 이러한 물품은 또한 조작되어 바람직한 열전도도를 지닌다. 피복된 물품은 압밀화 및 고체 상태 또는 액상 신터링에 의해 압밀된다. 신터링하게 되면 제 2 물질은 인접 입자 사이에서 결합을 형성한다.
또 다른 일면에서, 본 발명은 제 1 물질을 포함하는 다수의 입자로부터, 및 제 1 물질과 반응하는 제 2 물질을 포함하는 매트릭스 물질로부터 물품을 제조하는 것을 특징으로 한다. 사전 피복물은 입자의 표면상에 형성된다. 입자 및 매트릭스 물질은 압밀되어 입자 및 매트릭스 물질을 물품에서 서로 접합시킨다. 입자의 표면상 사전 피복물은 제 1 및 제 2 물질이 서로 반응하는 것을 방해한다.
또 다른 일면에서, 본 발명은 피복된 입자의 층으로 대상물을 플레이팅하는 것을 특징으로 한다. 피복된 입자는 액체중에 위치되고, 대상물은 액체중에 위치된 다수의 입자를 포함하는 피복물로 플레이팅된다. 피복물은 제 1 물질의 용적에 대하여 각각 피복된 입자에서 제 2 물질의 용적에 따라 선택된 용적비를 갖는다.
본 발명의 또 다른 일면은 제 2 물질로 대상물을 플레이팅시키면서, 제 1 물질을 포함하는, 입자로 대상물을 플레이팅시키는 것을 특징으로 한다. 입자는 액체중에 위치되며, 입자 및 제 2 물질을 포함하는 피복물로 대상물을 플레이팅시킨다. 상기 피복물은 제 1 피복 물질의 용적에 대한 제 2 피복 물질의 용적을 나타내는 선택된 용적비를 갖는다. 제 1 물질, 제 2 물질, 및 용적비는 피복물이 하나 이상의 선택된 (기계적인 특성, 예를 들어, 장력과는 반대로) 물리적 특성, 예를 들어, 열전도도 또는 열팽창 계수를 나타내는 방식으로 선택된다. 피복물의 선택된 물리적 특성은 제 1 및 제 2 물질 둘 모두의 물리적 특성을 지닌 함수이다.
또 다른 일면에서, 본 발명은 피복된 입자를 선택된 밀도 및 선택된 모양으로 치밀화시킴으로써 물품을 제조하는 것을 특징으로 한다. 치밀화된 입자는 치밀화된 입자의 밀도를 증가시키지 않고 물품의 선택된 모양을 실질적으로 변화시키지 않으면서, 서로에 접합되어 물품을 형성한다. 즉, 입자는 거의 "완전 밀도" (치밀화된 입자가 입자의 한편으로부터 다른 한편으로 통과하는 상호 연결된 통로를 제공하지 않는 다공성을 갖는 밀도)로 치밀화된다. 그런 후, 치밀화된 입자는 신터링된다. 물품이 완전히 치밀화되어 있기 때문에, 신터링은 물품의 밀도를 증가시키지 않으며 물품의 모양을 변화시키지 않는다. 물품의 밀도, 및 이와 같은 물품의 최종 치수는 치밀화 중에 조심스럽게 조절될 수 있다.
또 다른 일면에서, 본 발명은 물품이 선택된 밀도를 갖도록 조절되는 방식으로 입자로부터 물품을 제조하는 것을 특징으로 한다. 적어도 몇몇은 제 1 물질을 포함하고 제 2 물질을 포함하는 피복물이 형성되는 표면을 갖는 입자는 압밀되어 서로를 접합되도록 하여 선택된 밀도의 입자를 형성시킨다. 제 1 및 제 2 물질은 물품이 선택된 고유 특성을 나타내도록 선택되고, 상기 밀도는 고유 특성이 온도의 함수로서 조작된 작용을 나타내도록 선택된다. 예를 들어, 압밀된 입자로부터 형성된 물품의 열팽창 계수의 선형도는 물품의 밀도에 의존한다. 물품의 밀도를 선택하여 조절함으로써, 온도 함수로서의 열팽창 계수는 조절되고, 일반적으로, 열팽창 계수의 선택은 추가로 정제된다.
또 다른 일면에서, 본 발명은 입자로부터 물품을 제조하는 것을 특징으로 하는데, 상기 물품은 상이한 고유 특성을 갖는 둘 이상의 부분을 갖는다. 제 1의 다수의 입자는 하나 이상의 물질을 포함하고, 제 2의 다수의 입자는 적어도 나머지 물질을 포함한다. 제 1의 다수의 입자 및 제 2의 다수의 입자는 압밀되어 제 1의 다수의 입자를 서로 접합시켜 물품의 제 1 부분(예를 들어, 층)을 형성시키고, 제 2의 다수의 입자는 함께 접합되어 물품의 제 2 부분을 형성하며; 물품의 제 1 및 제 2 부분 사이의 중간면에 인접 배치된 입자는 함께 접합된다. 물품의 제 1 및 제 2 부분은 입자의 조성물( 및 용적비)에 따라 상이한 선택된 고유 특성을 나타낸다.
예를 들어, 제 1 및 제 2 부분은 상이한 열팽창 계수를 가질 수 있으며, 물품은 두 부분의 열팽창 계수와 부합하는 상이한 열팽창 계수를 갖는 두 대상물 사이에 직접 연결될 수 있다. 비유사한 물품의 연속층 사이에 위치된 일련의 이들 경계라기 보다도, 열팽창 계수와 부합하지 않는 (물품의 두 부분 사이의 중간에 위치된) 하나의 경계만 존재한다. 물품간의 결합은 열팽창 압력을 흡수하여, 그 결과로서 두 부분 사이의 결절부에서 분쇄 및 탈층화를 피할 수 있게된다.
본 발명의 다수의 그 밖의 특징, 목적 및 장점은 이하 상세한 설명 및 청구의 범위로부터 자명하게 될 것이다.
제조 및 구조
도면, 보다 상세하게는 도 1을 참조하여, 지름이 수 미크론일 수 있으며, 원소 금속, 금속 합금 또는 비금속을 포함하는 입자(12)는 원소 금속, 금속 합금 또는 비금속의 피복물(14)로 커버링되어 피복된 입자(10)를 형성한다. 피복된 입자(10)는 조작된 고유의 물리적 특성(예를 들어, 열전도도 또는 열팽창 계수) 및/또는 고유의 기계적 특성(예를 들어, 장력)을 나타낸다. 피복된 입자(10)의 (고유의 기계적 특성이 아닌)고유의 물리적 특성은 라세의 혼합 법칙에 따라 작용하는 경향이 있는데, 이러한 라세의 혼합 법칙에 따르면, 고유의 물리적 특성은 피복물(14)의 용적 대 입자(12)의 용적비에 대하여 거의 선형적으로 변한다. 기계적 특성은 피복물(14)의 용적 대 입자(12)의 용적비에 대하여 비선형적으로 변한다.
피복물(14)은, 예를 들어, 전기에 의하지 않는 증착(하기에 기술된 기술)에 의해 입자(12)에 점착성 있게 도포된다. 피복된 입자(10)의 고유 특성은 입자(12)에 대한 피복물(14)의 용적비를 조절함으로써 조작되는데, 이는 두가지 방법, 즉, 1) 입자(12)의 크기를 조절함으로써, 또는 2) 피복물(14)의 두께를 조절함으로써 달성될 수 있다.
입자(12)는, 예를 들어, 텅스텐 원소를 포함하고, 피복물(14)은 구리 원소를 포함하며, 구리 대 텅스텐의 용적비는 27% 대 73%이다. 구리는 약 391w/m deg.k.(미터-도 캘빈 당 와트)의 높은 열전도도를 가지며, 25℃ 내지 400℃의 온도에서 17.5ppm/deg.c.(섭씨 1도에 대하여 백만분의 1)의 높은 열팽창 계수를 가지며, 반면에 텅스텐은 약 164w/m deg.k.의 상대적으로 낮은 열전도도를 가지며, 25℃ 내지 400℃의 온도에서 약 4.5ppm/deg.c.(1℃에 대하여 백만분의 1)의 상대적으로 낮은 열팽창 계수를 갖는다. 구리 피복된 텅스텐 입자(10)의 열전도도는 25℃에서 약 226w/m deg.k(구리의 높은 열전도도와 텅스텐의 낮은 열전도도의 중간)이고, 조작된 열팽창 계수는 25℃ 내지 400℃의 온도에서 약 8.2ppm/deg.c.(텅스텐의 낮은 열팽창 계수와 구리의 높은 열팽창 계수의 중간)이다.
도 2를 참조하자면, 펀치(18) 및 주형(2)을 포함하는 다이 프레스 장치가 도시되어 있는데, 이 장치는 피복된 입자(10)(피복된 입자(10)는 도 1과 관련하여 기술된 바와 같은 조작된 특성을 지님)를 치밀화하여 물품(22)내로 압밀시키는데 사용된다. 치밀화된 물품(22)는 고체 상태 신터링(입자의 융점 및 입자의 피복물의 융점 이하의 온도에서 신터링)되거나, 대안적으로는, 액상 신터링(피복물의 융점 이상이지만 입자의 융점 이하의 온도에서 신터링)된다. 이와 같은 신터링은 입자간 결합을 형성시켜 이종 물품을 제공한다. 이와 같이, 물품의 피복물은 "매트릭스 물질"(입자가 결합되어 물품을 형성하는 물질)로서 사용된다.
물품(22)은 물품이 제조되는 피복된 입자(10)의 특성과 부합하는 조작된 고유의 물리적 특성(예를 들어, 열전도도 및/또는 열팽창 계수) 및/또는 고유의 기계적 특성(예를 들어, 장력)을 갖는다. 각각의 피복된 입자(10)가 균일하게 피복되고, 물품내 상이한 물질의 분포 또는 상이한 물질간의 분리의 고유의 임의성이 없기 때문에, 피복된 입자(10)의 조작된 고유의 특성은 물품(22) 전체에 걸쳐서 높은 정도의 균등성 및 등방성으로 나타난다. 이와 같이, 물품(22)의 고유 특성은 "물품 수준" 보다 "입자 수준"에서 조작된다. 물품(22)은, 예를 들어, 전자 패키징용의 열적 및 구조적 평면인데, 상기 열적 및 구조적 평면은 조작되어 부착되는 대상물의 열팽창 계수와 부합하는 열팽창 계수, 및 높은 열전도도를 갖는다(하기 도 4와 관련하여 기술됨).
예를 들어, 구리 대 텅스텐의 용적비가 27% 대 73%인 구리 피복된 텅스텐 입자는 표면 영역의 제곱 인치 당 200톤으로 프레스(16)에서 치밀화되어 완전 밀도(약 90% 이상의 밀도)를 달성하며, 치밀하게 피복된 입자는 약 30분 동안 1,950℉의 수소 대기하에서 고체 상태 신터링된다.
피복된 입자(10)는 상기한 물품내로 압밀될 수 있을 뿐만 아니라, 피복된 입자는 피복물로서 대상물상에 플레이팅될 수 있다. 도 3을 참조하자면, 특성이 조작된 피복된 입자(10)의 피복물(28)이 도시되어 있다. 피복물(28)은 플레이팅 마스크(29)까지 금속, 금속 합금, 또는 비금속 물품(30) 표면상에 플레이팅된다. 물품(30)은 대안적으로는 본원에서 기술된 어떠한 기술에 의해서라도 피복된 물품으로부터 자체적으로 형성된 물품일 수 있다. 플레이팅중에, 피복된 입자, 예를 들어, 구리 대 텅스텐의 용적비가 27% 대 73%인 구리 피복된 텅스텐 입자는 액체중에 정위되고, 피복물은 하기에 상세하게 기술된 플레이팅 기술중의 한 수단에 의해, 예를 들어, 베릴라(beryllia)를 갖는 물품상에 형성된다. 이와 같이, 피복물과 물품을 결합시키는 요건 없이 물품상에 직접 피복물을 제공하는 것이 가능하다.
피복물(28)은 피복물이 제조되는 피복된 입자의 특성과 부합하는 조작된 고유의 물리적 특성(예를 들어, 열전도도, 열팽창 계수) 및/또는 고유의 기계적 특성(예를 들어, 장력)을 갖는다. 각각의 피복된 입자가 균일하게 피복되고, 물품내 상이한 물질의 분포 또는 상이한 물질간의 분리의 고유의 임의성이 없기 때문에, 피복된 입자의 조작된 고유의 특성은 피복물(28) 전체에 걸쳐서 높은 정도의 균등성 및 등방성으로 나타난다. 이와 같이, 피복물(28)의 고유 특성은 "피복물 수준" 보다 "입자 수준"에서 조작된다. 그러나, 상기한 플레이팅 기술은 피복물(28)이 피복된 입자를 포함하는 것이 아니라 대신에 적합한 용적비의 두 가지 상이한 물질로부터 선택된 상이한 입자의 혼합물로 구성되는 경우에 또한 실시될 수 있다는 점에 주목해야 한다.
도 4를 참조하자면, 구조적 평면, 열적 평면, 및 피복된 입자로부터 형성된 기준 평면(36)의 조합에 의해 지지되는 기판(35)상에 고정된 반도체 소자(34)를 포함하는 전자기학 패키징(32)이 도시되어 있다. 반도체 소자(34)는, 예를 들어, (전기 모터 운반수단의 회로에 내장될 수 있는 소자와 같은) 고성능 고체 상태 스위치 소자이고, 작동중에 상당량의 열을 생성시킨다. 반도체 소자(34)가 접착 본드, 확산 본드, 경랍 또는 연랍, 또는 납땜의 수단에 의해 부착된 기판(35)은 당해기술분야에 공지된 바와 같이, 반도체 소자(34)의 열팽창 계수와 거의 부합하는 열팽창 계수를 갖도록 선택된 물질로부터 형성되어 기판(35)에 반도체 소자(34)의 부착을 용이하게 한다. 본 발명에 따르면, 구조적 평면(36)은 피복된 입자로부터 제조된다. 입자 물질, 피복 물질, 및 입자 물질에 대한 피복 물질의 용적비는 구조적 평면(36)이 높은 열전도도, 게다가 기판(35)의 열팽창 계수와 실질적으로 부합하는 열팽창 계수를 갖도록 선택된다. 열전도도 및 열팽창 계수 둘 모두는 구조적 평면(36) 전체에 걸쳐서 매우 균등하고 등방성적이다.
기판(35)은, 예를 들어, 25℃ 내지 400℃의 온도에서 열팽창 계수가 약 4.4ppm/deg.c인 질화알루미늄으로 형성된다. 구조적 평면(36)은 구리 대 그래파이트의 용적비가 24% 대 76%인 구리 피복된 그래파이트 입자로부터 제조된다. 용적비는 (25℃ 내지 400℃에서) 약 325w/m deg.k의 열전도도, 및 약 4.3ppm/deg.c.의 열팽창 계수를 제공하며, 이러한 수치는 질화알루미늄 기판(35)의 수치와 거의 부합한다. 구리 매트릭스 물질은 구조적 평면(36)에서 높은 장력(고유의 기계적 특성)을 제공한다. 또한, 구조적 평면(36)은 구리 대 다이아몬드 용적비가 20% 대 80%인 구리 피복된 다이아몬드 입자로부터 제조된다. 이러한 용적비는 (25℃ 내지 400℃에서) 약 781w/m deg.k의 열전도도, 및 약 4.8ppm/deg.c.의 열팽창 계수를 제공한다.
또한, 기판(35)은 (25℃ 내지 400℃에서) 열팽창 계수가 약 7.6ppm/deg.c.인 산화베릴륨(BeO)으로 형성된다. 구조적 평면(36)은 구리 대 그래파이트 용적비가 42% 대 58%인 구리 피복된 그래파이트 입자로부터 제조된다. 이러한 용적은 (25℃ 내지 400℃에서) 약 380w/m deg.k의 열전도도, 및 약 7.6ppm/deg.c.의 열팽창 계수를 제공하는데, 이러한 수치는 산화베릴륨 기판(35)의 수치와 거의 부합한다. 또한, 구조적 평면(36)은 구리 대 다이아몬드 용적비가 37% 대 63%인 구리 피복된 다이아몬드 입자로 제조된다. 이러한 용적비는 (25℃ 내지 400℃에서) 약 698w/m deg.k의 열전도도, 및 약 7.6ppm/deg.c.의 열팽창 계수를 제공한다. 또한, 구조적 평면(36)은 구리 대 텅스텐의 용적비가 27% 대 73%인 구리 피복된 텅스텐으로 제조된다. 이러한 용적비는 (25℃ 내지 400℃에서) 약 226w/m deg.k의 열전도도, 및 약 8.2ppm/deg.c.의 열팽창 계수를 제공한다.
구조적 평면(36)은 하기와 같은 방식으로 기판(35)상에 부착된다. 피복된 입자의 박막은, 하기에 기술된 기술에 따라, 도 3에 도시된 바와 같이 기판(35)의 하부 표면상에 먼저 공동 증착된다. 이어서, (도 2를 참조하여 상기에 기술된 방식과 같이) 치밀화되지만 신터링되지 않은 구조적 평면은 기판(35)의 플레이팅된 표면과 접촉하도록 정위된다. 그런 후, 상기 구조물은 신터링하게 되면 기판(35) 및 구조적 평면(36)은 단일 구조물로 통합된다. 또한, 구조적 평면(36)은 납땜, 경랍 또는 연랍, 확산 또는 접착 본딩에 의해 플레이팅된 기판(35)에 결합된다.
반도체 소자(34)로부터 리드 프레임으로 동력, 그라운드, 입력, 및 출력 시그날을 운반하는 와이어 본드(40)의 수단에 의해 반도체 소자(34)가 부착되는 리드 프레임(38)은 기판(35)의 열팽창 계수와 실질적으로 부합하는 열팽창 계수를 갖도록 본 발명에 따른 피복된 입자로부터 또한 제조된다. 기판(35)은, 예를 들어, (25℃ 내지 400℃에서) 열팽창 계수가 약 7.6ppm/deg.c.인 산화베릴륨(BeO)으로 형성되며, 리드 프레임(38)은 (25℃ 내지 400℃에서) 구리 대 니켈(42)의 용적비가 20% 대 80%이고, 열전도도가 약 86.78w/m deg.k이고, 열팽창 계수가 약 8.1ppm/deg.c.인 구리 피복된 니켈(42)(니켈(42)은 니켈-철 합금임)로부터 제조된다. 리드 프레임(38)이 열 번짐 작용이 수행되도록 설계되지 않기 때문에, 구리 피복된 니켈(42)은 구조적 평면(36)에서 사용되는 구리 피보된 그래파이트와 같은 열전도도를 가질 필요가 없음에 주목해야 한다. 그러나, 또한, 리드 프레임(38)은 구조적 평면(36)이 제조되는 동일한 형태의 피복된 입자로부터 제조될 수 있다. 리드 프레임(38)은 도 3과 관련하여 상기에서 기술된 기술에 따라, 플레이팅 마스크까지, 기판(35)의 상위 표면상에 직접 플레이팅된다. 하나의 구체예에서, 리드 프레임(38)을 신터링하게 되면 리드 프레임은 원하는 밀도에 도달한다.
새로운 동력 전자기학 기술의 특성을 나타내고 있는 높은 동력 수준, 열 밀도, 및 작동 빈도, 및 그 결과로서 반도체 소자(34)의 작동 중에 전형적으로 발생하는 온도의 크고 빠른 변화가 주어진다 해도, 접합부를 횡단하는 열팽창 계수의 실질적인 부합, 및 열전도도 및 열팽창 계수가 구조적 평면(36) 및 리드 프레임(380 전체에 걸쳐서 나타나는 균등성 및 등방성 때문에, 분쇄 및 탈층화는 기판(35)과 리드 프레임(38)의 접합부 및 기판(35)과 구조적 평면(36)과의 접합부에서 일어나지 일어나지 않는다. 전체 패키징 구조(32)는 결과적으로 긴 수명을 갖는다.
상기에서 기술된 기술에 따라 제조된 물품의 조작된 고유 특성은 입자 및 입자의 피복물용으로 선택된 물질의 함수 및 입자가 자체적으로 형성되는 물질에 대한 피복물의 함수일 뿐만 아니라, 온도의 함수로서 이들 물품의 고유 특성(예를 들어, 온도의 함수로서 열팽창 계수의 선형도)의 함수도 물품의 밀도에 의해 영향을 받는다. 이와 같이, 이들 물품의 밀도를 조절함으로써, 온도의 함수로서 물품의 열팽창 계수의 작용은 임계 공정 온도 범위내 (온도에 대하여 비선형적으로 작용하는) 세라믹의 열팽창 계수에 근사하도록 수행된다.
도 5는 약 100%(이론 밀도), 95%, 및 90%의 밀도에서 구리 대 텅스텐의 용적비가 27% 대 73%(구리 대 텅스텐의 중량비는 15% 대 85%)인 구리 피복된 텅스텐 입자로 형성된 물품에 대해서, 및 물품의 팽창 작용이 적합한 밀도를 선택함으로써 임계 공정 온도 범위내에 거의 부합할 수 있는 두 가지 세라믹 물질(BeO 및 Al2O3)에 대해서 온도의 함수로서 열팽창 계수(백만분의 1)를 도시하고 있다. 물품이 팽창하는 정도(즉, 열팽창 계수의 값)도 밀도가 감소함에 따라 감소한다는 사실에 주목해야 한다. 온도 함수로서 열팽창 계수의 작용(또는 열전도도와 같은 그 밖의 특성의 작용)은 이와 같이 선택될 수 있으며, 일반적으로, 물리적 특성이 물품이 제조되는 밀도를 선택함으로써 이와 같이 추가로 정제될 수 있다. 피복되지 않은 입자로부터 제조된 물품의 특성은 물품이 제조되는 밀도를 선택함으로써 또한 조절될 수 있다는 사실에 주목해야 한다.
피복 방법
본 발명자들은 먼저 입자 그 자체를 피복시키는 방법을 다룬다. 이어서, 본 발명자들은 피복된 입자의 피복물로 물품을 플레이팅시키는 방법을 다룬다.
도 1을 참조하자면, 피복물(14)은 모든 적합한 비전기(자동 촉매적) 플레이팅 방법을 사용하여 입자(12)상에 플레이팅된다. 피복시키려는 입자는 금속 이온 수용액, 하나 이상의 화학 환원제, 촉매제, 하나 이상의 착화제, 및 하나 이상의 조 안정화제를 포함하는 비전기조에 정위된다. 금속 이온은 환원제(들)에 의해 자체 촉매로 또는 화학적으로 금속으로 환원되는데, 상기 환원제(들)는 전자 주게로서 작용하고, 금속 이온은 전자 받게로서 작용한다. 촉매는 비전기 반응을 촉진한다. 착화제(들)를 사용하여 용액의 pH를 조절하고, 용액에 이용되는 "유리된" 금속 이온의 양을 조절한다. 안정화제는 촉매 억제제로서 작용하여 조의 전위 자발 분해를 지연시킨다. 하나의 구체예에서, 예를 들어, 플레이팅하려는 입자는 그래파이트, 다이아몬드, 또는 실리콘 카아바이드 입자이고, 구리 이온은 수성 구리 황산염에 의해 제공되며, 상기 환원제는 포름알데히드이고, 상기 촉매는 팔라듐이고, 착화제는 로셸염, EDTA, 수산화암모늄, 피리디늄-3-술폰산 및/또는 주석산칼륨중의 하나 이상이고, 안정화제는 티오디글리콜산, MBT, 티오우레아, 시안화나트륨, 및/또는 산화바나듐중의 하나 이상이다.
비전기 플레이팅은 피복물(14)과 입자(12) 사이에 기계적 결합 또는 화학적 결합을 생성시킨다. 피복물(14) 또는 입자(12)가 비금속인 경우 상기 결합은 전형적으로(항상 그러하지는 않지만) 기계적일 것이며, 피복물(14) 및 입자(12) 둘 모두가 금속인 경우에는 전형적으로 화학적일 것이다.
입자를 피복시키는 또 다른 방법은 전해질성 플레이팅법, 스퍼터링법, 및 스프레이법이다.
도 10을 참조하자면, 몇몇 구체예에서는, 피복물(14)이 입자(12)상에 직접 비전기 플레이팅된 경우 피복물(14)은 입자(12)와 단지 기계적인 결합만을 형성시킬 것이며, 입자(12)는 사전 피복 물질의 매우 얇은 스트라이크(68)(도면에서는 다소 과장됨)로 사전에 피복되고, 이어서 피복물(14)로 플레이팅된다. 사전 피복물(중간면 피복물)(68)은 입자(12) 및 피복물(14)와 강하게 결합하여 끊기에 어렵고, 화학적으로 결합되고, 피복된 입자(10)을 생성시킨다. 예를 들어, 입자(12)가 그래파이트 또는 다이아몬드이고, 피복물(14)이 구리인 경우에, 피복물이이 그래파이트 또는 다이아몬드상에 직접 플레이팅되었을 지라도 피복물(14)은 그래파이트 또는 다이아몬드와 기계적인 결합을 형성할 것이다. 실제로, 두께가 200 내지 수천 옹스트롱(Å)인 크롬 또는 코발트-텅스텐 합금과 같은 금속의 사전 피복물(68)은 입자(12)상에 먼저 플레이팅되며, 사전 피복물(68)은 사전 피복물(68)과 입자(12) 사이의 중간면에서 입자(12)와의 응집성 화합물을 형성한다. 그런 후, 피복물(14)은 크롬 또는 코발트-텅스텐 사전 피복물(68)상에 플레이팅되는데, 사전 피복물(68)은 피복물(14)과 야금학적 결합을 형성시킨다. 사전 피복물이 매우 얇기 때문에, 사전 피복물은 피복된 입자(10)의 열전도도 또는 열팽창 계수에 실질적으로 영향을 미치지 못한다. 한 구체예에서, 소량으로 조절되는 팔라듐 또는 붕소 촉매는 코발트-텅스텐 사전 피복 물질과 공동 증착되는데, 상기 촉매는 구리 피복물(14)이 코발트-텅스텐 사전 피복물(68)상에 플레이팅되는 비전기 반응을 촉진시키는데 사용된다.
피복물(14)이 입자(12)와 반응성, 또는 부식성, 또는 그렇지 않다면 파괴성인 경우 사전 피복물이 또한 사용되며, 그 역도 마찬가지이다. 예를 들어, 입자(12)가 그래파이트 또는 다이아몬드이고 피복물(14)이 알루미늄인 경우, 피복물(14)이 입자(12)상에 직접 플레이팅되었을 지라도 상기 반응성 알루미늄은 그래파이트 또는 다이아몬드를 용해시킬 것이다. 실제로, 크롬 또는 코발트-텅스텐 합금과 같은 금속의 얇은 스트라이크(68)가 입자(12)상에 먼저 플레이팅되고, 이어서 피복물(14)이 사전 피복물(68)상에 증착되어 피복된 입자(10)를 형성한다. 사전 피복물(68)은 그래파이트 또는 다이아몬드 입자(12)와 접착성 결합을 형성시켜서, 알루미늄 매트릭스 물질로부터 입자(12)를 보호한다. 이와 같이, 입자 및 이들 피복물이, 그러하지 않다면, 서로 반응하는 경향이 있는 경우에, 사전 피복물(68)은 피복된 입자로부터 물품의 제작을 가능하게 한다.
사전 피복물(68)은 (피복물(14) 없이) 사전 피복물의 얇은 스트라이크로 피복된 입자를 융해 합금으로의 혼합을 가능하게 하는데, 이러한 경우 상기 입자 및 상기 합금은, 그러하지 않다면, 서로 반응하는 경향을 갖는다. 예를 들어, 코발트-텅스텐 사전 피복물의 얇은 스트라이크로 피복된 그래파이트 입자는 진공하에서 알루미늄 합금에 첨가되고, 상기 입자를 함유하는 합금은 다이 캐스팅 방법으로 주조되거나 그물 모양(또는 거의 그물 모양)의 물품으로 압출성형되며, 바람직한 구체예에서 전자기학용 열 취급 생성물(예를 들어, 열 스프레더 및 열판)로서 사용된다. 코발트-텅스텐 사전 피복물은 그래파이트 입자와 접착성 결합을 형성하고 알루미늄 합금과 야금학적 결합을 형성한다. 입자 대 합금 물질의 용적비(입자는 약 50용적% 이하로 구성됨)는 생성된 물품이 열전도도 또는 열팽창 계수와 같은 조작된 물리적 특성을 갖도록 선택된다. 또한, 사전 피복된 입자가 합금에 첨가되어 생성된 물품을 기계적으로 조작하거나 물품의 중량에 영향을 미친다.
본 발명자들은 피복된 입자의 피복물로 물품을 플레이팅시키는 방법을 설명하고 있다. 재차, 도 3을 참조하자면, 물품(30)은 피복된 입자(10)의 피복물(28)로 플레이팅된다(물품(30)은, 예를 들어, 피복물(28)이, 예를 들어, 리드 프레임을 형성시키는 기판임). 물품(30)이 금속 또는 금속 합금인 경우, 피복물(28)은 하기에 기술된 기술에 의해 물품(30)상에 직접 전해질로 플레이팅된다. 그러나, 물품(30)이 비전도성인 경우(예를 들어, 세라믹), 물품(30)은 비전기(자동 촉매적) 플레이팅(입자의 피복물과 관련하여 상기에서 기술된 기술)을 사용하여, 피복된 입자(10)가 피복되는 매트릭스 물질과 같이, 전도성 물질의 얇은 피복물로 먼저 플레이팅된다. 비전기조는, 상기에서 기술된 바와 같이, 금속 이온, 하나 이상의 화학 환원제, 촉매, 하나 이상의 착화제, 및 하나 이상의 조 안정화제를 함유하는 수용액을 포함한다. 금속 이온은 환원제(들)에 의해 자동 촉매로 또는 화학적으로 환원되며, 이렇게 하여 금속이 물품(30)상에 증착된다. 또한, (피복되지 않은, 사전에 피복된, 또는 피복된) 입자는 수용액의 형태로 정위되고, 상기 입자는, 금속 피복된 입자가 물품(30)상에 동시에 플레이팅되듯이, 금속으로 피복된다. 비전기 플레이팅은 전해질 플레이팅 보다 느리기 때문에, 얇은 전도성 층이 형성되자 마자 피복된 입자(10)는 (하기에 기술된 수단에 의해) 얇은 전도성 층상에 전해질로 플레이팅되어 피복물(28)이 형성된다.
도 11을 참조하자면, 피복물(28)은 물품(30)상에 피복된 입자(10) 및 매트릭스 물질(피복된 입자(10)의 피복물(14)이 형성되는 물질)의 전해질성 공동 증착을 사용하여 전도성 물품(30)(또는 상기에 기술된 바와 같은 얇은 전도성 층으로 금속화된 비전도성 물품)상에 플레이팅된다. 피복된 물품(10)(예를 들어, 구리 피복물(14)이 증착되는 크롬 또는 코발트-텅스텐 합금의 얇은 중간면의 사전 피복물(68)로 피복된 그래파이트 입자(12))은 물품(30)상에 플레이팅되고, 매트릭스 물질은 피복된 입자간의 간극을 채우도록 피복된 입자 주위에 동시에 플레이팅되어 피복물(28)이 형성된다.
도 12를 참조하자면, 또 다른 전해질성 플레이팅 방법에서, (상기한 사전 피복물(68)로 피복되지만, 매트릭스 물질로 피복되지 않은) 매트릭스 물질 및 입자(12)는 물품(30)상에 공동 증착된다. 입자(12)가 물품(30)상에 플레이팅될 때, 상기 입자는 매트릭스 물질로 동시에 플레이팅되어 피복물(28)이 형성된다. 예를 들어, 입자(12)는 그래파이트이고, 상기 매트릭스 물질은 구리이며, 사전 피복 물질은 크롬 또는 코발트-텅스텐과 같은 금속이다.
또한, 피복물(28)은 물품상에 피복된 입자(10)를 스퍼터링 또는 스프레잉함으로써 물품(30)상에서 형성된다. 그런 후, 피복물(28)은 신터링되고, 이어서 피복물(28)은 이의 선택된 고유 특성(들)을 나타낸다.
그 밖의 구체예
그 밖의 구체예는 청구의 범위내에 있다. 예를 들어, 입자(12) 및 피복물(14)(도 1)가 형성될 수 있는 다수의 물질이 있다. 입자(12)는, 예를 들어, 텅스텐, 몰리브덴, 그래파이트, 실리콘 카아바이드, 다이아몬드, 니켈(42), KOVAR, 또는 세라믹으로 구성될 수 있으며, 피복물(14)은, 예를 들어, 구리 또는 알루미늄으로 구성될 수 있다.
피복 물질이 용해하여 입자간의 결합을 형성시킬 수 있는 경우 및 피복된 물질이 발포되어 비금속 피복물을 용융시키는 온도 보다 낮은 온도에서 입자가 용융되는 어떠한 물질 또는 피복 물질도 없는 경우에, 피복물은 비금속(예를 들어, 유리, 옥시드, 세라믹, 수지, 폴리머, 또는 실리콘과 같은 그 밖의 유기물)일 수 있다. 입자는 비금속 물질의 슬러리에 입자를 위치시키고, 이어서 슬러리로부터 입자를 제거함으로써 상기 비금속 피복물로 피복될 수 있는데, 상기 입자는 피복된 입자가 슬러리로부터 제거되는 경우, 피복된 입자가 피복물 대 입자 물질의 선택된 용적비를 갖도록 크기별로 분류된다. 그런 후, 피복된 입자는 압밀되고/거나 발포되어 피복물이 유리로 변화되거나 융합된다.
그래파이트 및 다이아몬드는 제조되는 물품 또는 피복물이 낮은 열팽창 계수 및 높은 열전도도를 가져야만하는 경우 입자(12)를 형성시키는 양호한 물질이며, 그러한 이유는 이들 물질이 (텅스텐 및 몰리브덴에서와 같이) 낮은 열팽창 계수 뿐만 아니라 (텅스텐 및 몰리브덴과는 다르게) 상대적으로 높은 열전도도를 갖기 때문이다. 결과적으로, 이들 물질은 이들이 피복된 입자 및 물품 및 피복된 입자로부터 형성된 피복물의 열전도도를 감소시키는 반하는 부작용을 갖지 않는 장점을 지닌다.
제조되는 물품 또는 피복물이 직접 부착되는 실리콘 반도체 또는 집적 회로 소자의 열팽창 계수(실리콘의 열팽창 계수는 약 4.2ppm/deg.c.임)와 부합하는 열팽창 계수를 가져야만 하는 경우, 물품 또는 피복물은, 예를 들어, 구리 대 다이아몬드 용적비가 약 20% 대 80%인 구리 피복된 다이아몬드 입자 또는 구리 대 그래파이트의 용적비가 24% 대 76%인 구리 피복된 그래파이트 입자를 포함한다.
열전도도 또는 열팽창 계수 이외의 많은 고유의 특성을 조작하는 것이 가능하다. 예를 들어, 물품의 전기 전도도는 그 밖의 고유 특성의 조작과 조합하여 조작될 수 있다. 이와 같이, 하나의 구체예에서, (전기 전도성인) 그래파이트 입자 및 (전기 절연체인) 다이아몬드 입자를 사용하는 선택은 물품의 요망 전기 전도도에 기초를 둔다.
도 2를 참조하자면, 입자(10)는 전적으로 피복된 입자로 구성될 필요는 없다. 또한, 그 밖의 입자와 조합된 피복 입자(예를 들어, 구리 피복된 텅스텐 입자는 구리 입자와 조합될 수 있음)의 혼합물은 완전하게 혼합되고, 이어서 혼합물중 모든 물질의 용적비의 함수인 고유 특성을 갖는 물품(22)이 형성되도록 치밀화될 수 있으며, 이러한 경우에 물품(22)은 등방성적으로 고유의 특성을 나타낸다. 또한, 피복된 입자는 하나 이상의 고유 특성을 이방성적으로 나타내는 물질과 조합되어 물품이 하나 이상의 고유 특성을 이방성적으로 나타내게 한다. 예를 들어, 피복된 입자는 상이한 방향으로 다른 특성을 갖는 결정성 물질과 혼합되는데, 결정성 물질은 결정성 물질이 통상의 방향으로 배향되는 경향을 갖도록 하는 방식으로 피복된 입자와 혼합된다. 또 다른 예로서, 피복된 입자는 카본 파이버와 혼합되는데, 카본 파이버는 통상의 방향으로 배향되는 경향을 갖는다. 카본 파이버는 방향에 따라 변하는 장력을 제공한다.
피복된 입자로부터 물품을 제조하는 또 다른 기술은 금속 사출 성형, 열간 정수압 소결법("히핑(hipping)"), 냉간 정수압 소결법("시핑(cipping)"), 열간 또는 냉간 단조, 열간 또는 냉간 압연 치밀화("고밀화"는 피복된 입자를 압밀시킴) , 및 다이 캐스팅을 포함한다.
피복된 입자(22)가 치밀화되어 "완전 밀도"에 근사하는 밀도(치밀화된 피복된 입자가 "수준 2" 또는 "수준 3" 또는 "상호 연결되지 않은" 다공성이며, 상기 다공성이 물품의 한편에서 다른 한편으로 통과하는 상호 연결된 통로를 제공하는 밀도)가 되는 경우, 신터링 공정은 밀도를 증가시키거나 물품의 모양을 변화시키지 못한다. 물품의 밀도, 및 이와 같은 물품의 최종 치수는 치밀화 중에 조심스럽게 조절될 수 있다. 예를 들어, 구리 피복된 그래파이트 입자가 제곱 인치 당 60 내지 80톤의 상대적으로 낮은 압력에서 완전 밀도로 치밀화될 수 있기 때문에, 입자가 그래파이트와 같은 특정 비금속을 포함하는 완전 밀도로 치밀화시키는 것은 특히 실용적이다. (상기 입자가 금속으로 피복되거나 피복되지 않는 어느 경우든) 상기 입자가 금속 또는 금속 합금으로 형성되는 경우, 제곱 인치 당 약 80 내지 200톤의 압력이 완전 밀도로 입자를 치밀화시키는데 전형적으로 필요로 된다.
도 6을 참조하자면, 층에서 층으로 변함에 따라 고유 특성을 갖는 물품(25)을 제공하도록 치밀화에 의해 두 개의 별개 층(24) 및 (26)을 압밀시키는데 사용되는, 펀치(18) 및 주형(20)을 포함하는, 다이 프레스 장치(16)이 도시되어 있다. 층(24 및 26)은 상이한 물질 또는 입자가 형성되는 물질의 상이한 용적비를 갖도록 구성된 입자로 구성된다. 상기 입자는 반드시 피복된 입자는 아니다. 상기 입자는 층(24) 및 (26)내 주형(20)으로 유입되고, 도 5와 관련하여 기술된 바와 같이 온도 의존성 고유 특성(예를 들어, 열전도도 및 열팽창 계수)을 제공하도록 선택된 선택 밀도로 치밀화되며, 약 30분 동안 수소 대기에서 신터링된다. 신터링을 통해 층(24) 및 (26)은 두 층 사이의 중간면에서 결합되어 단일층이 형성된 물품이 수득된다.
예를 들어, 층(24)은 구리 대 텅스텐의 용적비가 27% 대 73%인 구리 피복된 텅스텐 입자를 포함하며, 층(26)은 구리 원소 입자를 포함한다. 치밀화 이후에, 층(24)은 약 225.78w/m deg.k의 열전도도, 및 약 8.28ppm/deg.c.의 열팽창 계수를 갖는다. 치밀화 이후에, 층(26)은 약 390w/m deg.k의 열전도도, 및 약 18.04ppm/deg.c.의 열팽창 계수를 갖는다. 층이 형성된 물품(25)은 층 (24) 및 (26)의 열팽창 계수와 부합하는 상이한 열팽창 계수를 갖는 두 대상물 사이에 직접 결합된다. 예를 들어, 층(24)은 베릴라 세라믹에 부착되고, 층(26)은 구리 열 싱크에 확산 결합된다.
또한, 층(24)은 구리 대 다이아몬드의 용적비가 20% 대 80%인 구리 피복된 다이아몬드를 포함하며, 층(26)은 구리 대 그래파이트의 용적비가 24% 대 76%인 구리 피복된 그래파이트로 구성된다. 치밀화 이후에, 실리콘 다이는 층(26)에 상응하는 물품의 측면에 부착되며, 질화알루미늄 기판은 물품(25)의 층(24)에 상응하는 다른 한 측면에 부착된다. 층(24)은 (25℃ 내지 400℃의 온도에서) 약 78w/m deg.k의 열전도도, 및 약 4.8ppm/deg.c.의 열팽창 계수를 가지며, 상기 수치는 질화알루미늄 기판의 열팽창 계수와 실질적으로 부합된다. 층(26)은 (25℃ 내지 400℃의 온도에서) 약 379w/m deg.k의 열전도도, 및 약 4.3ppm/deg.c.의 열팽창 계수를 가지며, 상기 수치는 실리콘 다이의 열팽창 계수와 실질적으로 부합된다. 층(24)은 산화베릴륨 기판에 부착되도록 대안적으로 설계되고, 층(24)은 (25℃ 내지 400℃의 온도에서) 구리 대 다이아몬드의 용적비가 37% 대 63%이고, 열전도도가 약 698w/m deg.k이고, 열팽창 계수가 약 7.6ppm/deg.c.이며, 상기 수치는 산화베릴륨 기판의 열팽창 계수와 실질적으로 부합된다.
이와 같이, 층이 형성된 물품(25)은 상이한 열팽창 계수를 갖는 두 대상물 사이에 직접 결합된다. 상이한 열팽창 계수 사이의 경계는 물품 및 그 밖의 장치의 표면 사이의 하나 이상의 중간면에서 보다 층이 형성된 물품(25)내에서 발생한다. 더욱이, 유사하지 않은 물품의 연속층 사이에 위치된 일련의 이들 경계 보다 열팽창 계수와 부합하지 않는 (불연속 물품(25)의 내부 층이 형성된 두 층 사이에 위치된) 하나의 경계만이 존재한다. 상기 입자들간의 구리 결합이 순조롭기 때문에, 구리 결합은 열팽창 압력을 흡수하는 경향을 갖게되어 두 층 사이의 접합부에서 분쇄 또는 탈층화가 일어나지 않는다. 더욱이, 결합이 순조롭고, 모든 결합이 동일한 물질(모두 구리 대 구리 결합)로 형성되기 때문에, 상기 결합은 동일하게 압력을 흡수하는 경향을 지니게 되어, 결과적으로 상기 물품은 온도가 크게 변했을 때도 굽거나 잔물결모양이 되는 경향을 지니지 않는다. 또 다른 구체예에서, 물품(25)내에 둘 이상의 층이 존재하게 되어, 열팽창 계수와 부합하지 않는 하나 이상의 내부 경계가 존재한다. 각 경계에서의 부합하지 않음은 층이 형성된 물품(25)내 단일 경계가 존재하는 경우에 발생하는 부합하지 않음보다 덜하다.
도 7을 참조하자면, 측면부(48), 기부(46) 및 덮개를 구비한, 반도체 집적 회로 및 그 밖의 전자기학 장치의 하우징용의 하이브리드 전자기학 패키징(72)이 도시되어 있다. 하이브리드 전자기학 패키징은 전도성 KOVAR 패키징으로부터 장치 공급로(44)를 절연시키는데 사용되는 유리 절연체의 열팽창 계수와 거의 동일한 열팽창 계수를 갖는 일반적으로 KOVAR로 공지된 니켈-철 합금으로부터 제조된다. 하이브리드 패키징(72)은 공급로(44)를 절연시키는데 통상의 유리 절연체가 사용되거나 또 다른 절연체가 사용되는지에 따라 다르다.
통상의 유리 절연체가 사용되는 경우에, KOVAR의 열팽창 계수와 실질적으로 부합하는 열팽창 계수를 가지며 KOVAR의 열전도도보다 높은 열전도도를 갖는 하이브리드 패키징을 제조하는 것이 목적이다. 예를 들어, 하이브리드 패키징은 26% 대 74%의 철 대 그래파이트의 용적비, (25℃ 내지 400℃의 온도에서) KOVAR의 열팽창 계수와 부합하는 약 3.2ppm/deg.c.의 열팽창 계수, 및 KOVAR의 열전도도(약 11w/m deg.k) 보다 더욱 높은 약 295w/m deg.k의 열전도도를 갖는 철 피복된 그래파이트로부터 제조될 수 있다.
저온성 유리 세라믹이 공급로(44)용 절연체로서 유리 대신에 치환되는 경우, 하이브리지 패키지(72)는, 예를 들어, 용적비가 39% 대 69%인 구리 피복된 그래파이트로부터 제조된다. 이러한 용적비는 (25℃ 내지 400℃의 온도에서) 약 379w/m deg.k의 높은 열전도도, 및 약 6.9ppm/deg.c.의 열팽창 계수를 제공하며, 이러한 특성이 조작되어 공급로(72)를 절연시키는데 사용되는 유리 세라믹 물질의 열팽창 계수와 실질적으로 부합된다.
열팽창 계수는 하이브리드 전자기학 패키지(72) 전체에 걸쳐서 매우 균일하다. 하이브리드 전자기학 패키지(72)의 기부(46) 및 측면부(48)가 그물 모양의 단일 조각으로 결합되어 제조될 수 있기 때문에(반면에, KOVAR 패키지에 있어서는, 기부(46) 및 측면부(48)이 KOVAR 물질의 고체 덩어리로부터 개별적으로 가공되는 것이 전형적임), 집적 회로가 패키지 내부에 위치된 후에 덮개(50)가 측면부(48)에 부착되어야 함에도 불구하고, 패키지(72)는 기부(46)와 측면부(48)가 결합되도록 가공하거나 납땜하지 않고 제조될 수 있다.
도 8을 참조하자면, 구조적, 열적 및 기준 평면(28)의 조합된 형태로 지지된 저온성 유리 세라믹 기판(54)에 고정된 한 세트의 집적 회로(54)를 갖춘 전자기학 패키지(52)가 도시되어 있다. 구조적 평면(58)은 구리 대 그래파이트 용적비가 39% 대 61%인 구리 피복된 그래파이트 입자로부터 제조된다. 이러한 용적비는 (25℃ 내지 400℃의 온도에서) 약 781w/m deg.k의 높은 열전도도, 높은 장력, 및 약 6.9ppm/deg.c.의 열팽창 계수를 제공하며, 이러한 특성은 세라믹 기판(56)의 열팽창 계수와 실질적으로 부합한다. 열팽창 계수는 구조적 평면(58) 전체에 걸쳐 매우 균일하며 등방성적이다. 구조적 평면(58)이 제조되는 구리 피복된 그래파이트가 치밀화되어 구조적 평면(58)의 팽창 작용이 세라믹 기판(56)의 비선형 팽창 작용과 실질적으로 부합하도록 선택된 밀도가 된다. 이어서, 피복된 입자는 신터링된다. 그런 후, "녹색형" 세라믹 기판(56)(아직 발포되지 않은 세라믹 기판)은 구조적 평면(58)상에 층이 형성된 후에, "녹색형" 세라믹 기판(56)이 발포된다. 세라믹 기판(56)은 구조적 평면(58)이 고체 상태 신터링되는 온도 이하의 발포 온도를 갖는다. 결과적으로, 구조적 평면(58)상에 고정되어 있는 동안 세라믹 기판(56)이 발포되는 경우, 구조적 평면에서 입자의 피복물은 용융되지 않는다. 사전에 신터링된 구조적 평면(58)은 분쇄없이 가공 사이클을 통해 얇고 무른 세라믹 및/또는 유리층을 취급하는데 구조적 플랫폼을 제공함으로써 높은 제조 수율을 제공한다.
도 9를 참조하자면, 실리콘 반도체 소자(62), 크기가 반 달러 은화 또는 은화이고 열팽창 계수가 4.3인 실리콘 스위치를 포함하는 고성능 반도체 치밀화 모듈(60)이 도시되어 있다. 본 발명에 따르면, 반도체 소자(62)는 구리 피복된 그래파이트로 형성된 열스프레더(64)로 5000파운드의 압력에서 접촉된다. 반도체 소자(62)는 몰리브덴이 등부 표면을 이루고, 낮은 열팽창 계수를 가지며, 상기 소자의 등부는 알루미늄 스프레더(66)(입자로 제조되지 않은 부분)와 맞닿는다. 구리 대 그래파이트의 용적비가 24% 대 76%인 열스프레더(64)는 (25℃ 내지 400℃의 온도에서) 반도체 소자(62)의 열팽창 계수와 실질적으로 부합하는 약 379w/m deg.k의 열전도도, 및 약 4.3ppm/deg.c.의 열팽창 계수를 갖도록 특성이 조작되며, 상기 열팽창 계수는 열스프레더(64) 전체에 걸쳐서 매우 균일하다. 열스프레더(64)의 열팽창 계수의 조작은 회로의 수명을 짧게 할 수 있는, 중간에 치밀화면이 형성된 열스프레더(64)에 의해 반도체 소자(62)의 기입을 억제함으로써 반도체 소자(62)의 수명이 연장한다.
입자의 압밀에 의해 제조된 물품의 고유 특성을 조작하는 신규하며 개선된 장치 및 기술이 기술되었다. 당업자가 현재 많이 사용하고 있으며, 또한 본 발명의 개념으로부터 벗어나지 않으면서 본원에 기술된 특정 구체예의 변화 및 특정 구체예로부터의 장치를 사용하고 있음은 자명하다. 예를 들어, 본 발명의 원리는 쉘 및 투사체의 케이싱이 배럴과 같은 열팽창 계수를 가짐을 보장하도록 소화기 및 무기류와 같은, 그 밖의 분야에 적용될 수 있다. 결과적으로, 본 발명은 부속 청구의 범위의 정신 및 범위에 의해서만 제한되며, 본원에 기술된 기술 및 장치에 의해 점유되거나 존재하는 각각 및 모든 신규한 특징 및 특징의 신규한 조합을 포함하는 것으로 해석된다.

Claims (97)

  1. 제 1 물질을 포함하는 입자를 제공하는 단계;
    상기 입자의 용적에 대한 피복물의 용적비가 선택된 용적비와 실질적으로 동일할 때까지 상기 입자의 표면상에 제 2 물질을 포함하는 피복물을 형성시키는 단계; 및
    상기 피복된 입자가 상기 제 1 및 제 2 물질 둘 모두의 고유 특성의 함수인 선택된 고유 특성을 나타내는 방식으로 상기 제 1 및 제 2 물질, 및 용적비를 선택하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 제 2 물질이 금속 또는 금속 합금을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 제 2 물질이 비금속을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 2항에 있어서, 제 2 물질이 구리를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 2항에 있어서, 제 2 물질이 알루미늄을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 제 1 물질이 텅스텐을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1항에 있어서, 제 1 물질이 몰리브덴을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1항에 있어서, 제 1 물질이 그래파이트를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1항에 있어서, 제 1 물질이 실리콘 카아바이드를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1항에 있어서, 제 1 물질이 다이아몬드를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1항에 있어서, 제 1 물질이 니켈(42)을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1항에 있어서, 제 1 물질이 KOVAR을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 1항에 있어서, 제 1 물질이 세라믹을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 1 물질을 포함하는 다수의 입자를 제공하는 단계;
    상기 입자의 용적에 대한 피복물의 선택된 용적비가 달성될 때까지 상기 입자의 표면상에 제 2 물질을 포함하는 피복물을 형성시키는 단계;
    물품내 상기 제 1 물질의 용적에 대한 물품내 상기 제 2 물질의 용적을 나타내는 선택된 용적비를 갖는 물품을 형성시키기 위해 상기 입자가 서로 접합되도록 상기 피복된 입자를 포함하는 다수의 입자를 압밀시키는 단계;
    상기 피복된 입자가 상기 제 1 및 제 2 물질 둘 모두의 고유 특성의 함수인 선택된 고유 특성을 나타내는 방식으로 상기 제 1 및 제 2 물질, 및 상기 용적비를 선택하는 단계; 및
    상기 물품이 상기 선택된 용적비를 갖도록 상기 물품의 용적에 대한 상기 피복물의 용적비를 선택하는 단계를 포함하여, 물품을 제조하는 방법.
  15. 제 14항에 있어서, 선택된 밀도에서 상기 물품을 형성시켜 상기 선택된 고유 특성을 조절하는 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 방법이 온도의 함수로서 상기 고유 특성의 작용을 선택하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 밀도를 선택하는 상기 단계가 상기 고유 특성이 온도의 함수로서 상기 선택된 작용을 나타내는 방식으로 수행됨을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 14항에 있어서, 상기 입자 압밀 단계가 선택된 밀도 및 선택된 모양으로 입자를 치밀화시키는 단계, 및 상기 치밀화된 입자의 밀도를 증가시키지 않고 입자의 선택된 모양을 실질적으로 변화시키지 않으면서, 상기 입자를 서로 접합시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 입자가 치밀화되는 선택된 밀도가 완전 밀도 이상임을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 17항에 있어서, 밀도가 상기 물품이 선택된 고유 특성을 나타내도록 조작되는 방식으로 선택됨을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 14항에 있어서, 선택된 고유 특성이 기계적 특성임을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 14항에 있어서, 선택된 고유 특성이 물리적 특성임을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 21항에 있어서, 물품이 부착 대상인 목적물의 열팽창 계수와 실질적으로 부합하는 열팽창 계수를 갖도록 조작됨을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 22항에 있어서, 물품이 선택된 열전도도를 갖도록 조작됨을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 22항에 있어서, 물품이 하나 이상의 회로가 고정되는 기판을 지지하기 위해 배열된 구조적 평면을 포함하고,
    상기 열팽창 계수가 상기 기판의 열팽창 계수와 실질적으로 부합하도록 선택되고,
    상기 물품이 높은 열전도도를 갖도록 선택되며,
    상기 방법이 상기 물품에 상기 기판을 부착시켜 상기 기판상에 상기 회로를 고정시키는 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 24항에 있어서, 기판이 산화베릴륨을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 24항에 있어서, 기판이 질화알루미늄을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  27. 제 24항에 있어서, 기판이 알루미나를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  28. 제 24항에 있어서, 기판이 상기 물품에 부착된 후에 상기 기판을 발포시키는 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.
  29. 제 28항에 있어서, 기판이 세라믹을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  30. 제 22항에 있어서, 물품이 집적 회로를 감싸도록 설계된 패키지를 포함하고,
    열팽창 계수가 상기 패키지내에 위치된 공급로를 밀봉하는데 사용된 물질의 열팽창 계수와 실질적으로 부합하도록 선택되며,
    상기 물품이 높은 열전도도를 갖도록 조작됨을 특징으로 하는 방법.
  31. 제 22항에 있어서, 상기 물품이 반도체 소자와 치밀화된 중간면이 접촉되도록 배열된 열스프레더를 포함하고,
    열팽창 계수가 상기 반도체 소자의 열팽창 계수와 실질적으로 부합하도록 선택되고,
    물품이 높은 열전도도를 갖도록 조작되며,
    상기 방법이 열스프레더 및 반도체 소자를 중간면 접촉시키는 압축 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  32. 제 14항에 있어서, 제 2 물질이 금속 또는 금속 합금을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  33. 제 14항에 있어서, 입자가 치밀화 및 고체 상태 신터링에 의해 압밀되고, 상기 고체 상태의 신터링은 제 2 물질이 인접한 입자간의 결합을 형성되게함을 특징으로 하는 방법.
  34. 제 14항에 있어서, 상기 입자가 압출 성형에 의해 압밀됨을 특징으로 하는 방법.
  35. 제 14항에 있어서, 입자가 등장성 프레싱에 의해 압밀됨을 특징으로 하는 방법.
  36. 제 14항에 있어서, 입자가 롤 치밀화에 의해 압밀됨을 특징으로 하는 방법.
  37. 제 14항에 있어서, 입자의 표면상에 중간면 피복물을 형성시키는 단계를 추가로 포함하며, 제 2 물질을 포함하는 상기 피복물이 상기 중간면 피복물상에 형성됨을 특징으로 하는 방법.
  38. 제 37항에 있어서, 중간면 피복물이 제 2 물질을 포함하는 피복물이 상기 중간면 피복물상에 형성되는 반응을 촉진시키는 촉매를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  39. 제 37항에 있어서, 중간면 피복물이 제 1 물질과 화학 결합을 형성함을 특징으로 하는 방법.
  40. 제 37항에 있어서, 중간면 피복물이 제 2 물질과 화학 결합을 형성함을 특징으로 하는 방법.
  41. 제 1 물질을 포함하는 다수의 입자를 제공하는 단계;
    상기 입자의 표면상에 사전 피복물을 형성시키는 단계;
    입자 표면상의 사전 피복물이 제 1 및 제 2 물질이 서로 반응하지 않도록 하여 제 1 물질과 반응하는 제 2 물질을 포함하는 매트릭스 물질과 입자를 압밀시켜서 상기 입자 및 매트릭스 물질이 물품내에서 서로 접합되게 하는 단계를 포함하여, 물품을 제조하는 방법.
  42. 제 41항에 있어서, 물품이 상기 물품내 제 1 물질의 용적에 대한 물품내 제 2 물질의 용적을 나타내는 선택된 용적비를 가지며, 상기 물품이 제 1 및 제 2 물질 둘 모두의 고유 특성의 함수인 선택된 고유 특성을 나타내는 방식으로 상기 제 1 및 제 2 물질, 및 용적비를 선택하는 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.
  43. 제 41항에 있어서, 사전 피복물이 제 1 물질과 화학 결합을 형성함을 특징으로 하는 방법.
  44. 제 41항에 있어서, 피복물이 제 2 물질과 화학 결합을 형성함을 특징으로 하는 방법.
  45. 물질이 제 1 물질의 용적에 대한 제 2 물질의 선택된 용적비로 액체중에 존재하도록 일부는 상기 제 1 물질을 포함하고, 일부는 상기 제 2 물질을 포함하는 다수의 입자를 위치시키는 단계;
    상기 액체중에서 상기 다수의 입자를 포함하며, 피복물내 상기 제 1 물질의 용적에 대한 피복물내 상기 제 2 물질의 용적을 나타내는 선택된 용적비를 갖는 피복물로 목적물을 플레이팅시키는 단계; 및
    상기 피복물이 상기 선택된 용적비를 가지며, 상기 용적비의 함수이며서 상기 제 1 물질 및 제 2 물질 둘 모두의 고유 특성의 함수인 고유 특성을 나타내도록 상기 액체중의 제 1 물질의 용적에 대한 상기 액체중의 제 2 물질의 용적비를 선택하는 단계를 포함하여, 목적물을 플레이팅시키는 방법.
  46. 제 45항에 있어서, 상기 입자의 일부가 상기 제 1 물질을 포함하고, 상기 제 2 물질을 포함하는 피복물로 피복되며,
    상기 방법이 상기 제 1 물질을 포함하는 상기 입자를 제공하는 단계, 및 상기 입자 표면상에 제 2 물질을 형성시키는 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.
  47. 제 45항에 있어서, 제 2 물질이 금속 또는 금속 합금을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  48. 제 45항에 있어서, 목적물이 하나 이상의 회로를 지지하도록 설계된 기판을 포함하고,
    상기 피복물의 선택된 고유 특성이 상기 기판의 열팽창 계수와 실질적으로 부합하도록 선택된 열팽창 계수임을 특징으로 하는 방법.
  49. 제 48항에 있어서, 기판상에서 피복물이 상기 회로에 전기 접속용으로 배열된 리드 프레임을 형성함을 특징으로 하는 방법.
  50. 제 48항에 있어서, 기판이 산화베릴륨을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  51. 제 48항에 있어서, 기판이 질화알루미늄임을 특징으로 하는 방법.
  52. 제 48항에 있어서, 기판이 알루미나를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  53. 제 45항에 있어서, 상기 선택된 용적비로 상기 물질을 포함하는 입자를 압밀시켜 물품을 형성시키는 단계;
    상기 피복물과 접촉하도록 상기 물품을 위치시키는 단계;
    상기 피복물과 물품내 입자가 상기 피복물과 상기 물품의 중간면을 따라 결합되는 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.
  54. 입자중의 일부가 제 1 물질을 포함하는 다수의 입자를 액체상태로 위치시키는 단계;
    피복물내 제 1 물질의 용적에 대한 상기 피복물내 제 2 물질의 용적을 나타내는 선택된 용적비를 가지며, 상기 액체상태의 다수의 입자, 및 제 2 물질을 포함하는 제 피복물로 상기 목적물을 플레이팅시키는 단계; 및
    상기 피복물이 상기 제 1 물질 및 제 2 물질 둘 모두의 물리적 특성의 함수인 선택된 물리적 특성을 나타내는 방식으로 상기의 제 1 물질, 제 2 물질 및 용적비를 선택하는 단계를 포함하여, 목적물을 플레이팅시키는 방법.
  55. 제 54항에 있어서, 피복물이 선택된 열팽창 계수를 갖도록 조작됨을 특징으로 하는 방법.
  56. 제 55항에 있어서, 피복물이 선택된 열전도도를 갖도록 추가로 조작됨을 특징으로 하는 방법.
  57. 제 1 물질을 포함하는 일부의 입자를 포함하고 제 2 물질을 포함하는 피막이 형성되는 표면을 갖는 다수의 입자를 제공하는 단계;
    선택된 밀도 및 선택된 모양으로 상기 입자를 치밀화시키는 단계;
    치밀화된 입자의 밀도를 증가시키지 않고 물품의 선택된 모양을 변화시키지 않으면서, 상기 입자를 접합시켜 물품을 형성시키는 단계를 포함하여, 물품을 제조하는 방법.
  58. 제 57항에 있어서, 입자가 치밀화되는 선택된 밀도가 완전 밀도 이상임을 특징으로 하는 방법.
  59. 제 57항에 있어서, 밀도가 물품이 선택된 고유 특성을 나타내는 방식으로 선택됨을 특징으로 하는 방법.
  60. 제 1 물질을 포함하는 다수의 입자를 제공하는 단계;
    상기 입자의 표면상에 제 2 물질을 포함하는 피복물을 형성시키는 단계;
    상기 입자가 선택된 밀도를 갖는 물품으로부터 서로에 접합되는 방식으로 상기 피복된 입자를 포함하는 다수의 입자를 압밀시키는 단계; 및
    상기 물품이 선택된 고유 특성을 나타내는 방식으로 제 1 물질 및 제 2 물질을 선택하는 단계, 및 상기 밀도를 선택하여 온도 함수로서 상기 특성을 조절하는 단계를 포함하여, 물품을 제조하는 방법.
  61. 제 60항에 있어서, 다수의 입자중의 일부가 제 1 물질을 포함하고, 다수의 입자중의 일부가 제 2 물질을 포함하고, 상기 물품이 물품내 제 1 물질의 용적에 대한 물품내 제 2 물질의 용적을 나타내는 선택된 용적비를 가지며, 상기 제 1 및 제 2 물질 및 용적비가 물품이 상기 선택된 고유 특성을 나타내는 방식으로 선택됨을 특징으로 하는 방법.
  62. 하나 이상의 물질을 포함하는 제 1 다수의 입자를 제공하고, 하나 이상의 다른 물질을 포함하는 제 2 다수의 입자를 제공하는 단계;
    상기 제 1 다수의 입자가 서로에 접합되어 물품의 제 1 부분을 형성하고, 상기 제 2 다수의 입자가 서로에 접합되어 상기 물품의 제 2 부분을 형성하도록 하며, 상기 물품의 상기 제 1 및 제 2 부분 사이의 중간면을 따라 제 1 및 제 2 부분내 입자가 서로 접합되도록 상기 제 1 다수의 입자 및 제 2 다수의 입자를 압밀시키는 단계를 포함하며,
    상기 물품의 제 1 및 제 2 부분이 상이한 선택된 고유 특성을 나타냄을 포함하여, 물품을 제조하는 방법.
  63. 제 62항에 있어서, 상기 제 1 다수의 입자가 제 1 물질 및 제 2 물질을 포함하고,
    상기 방법이 제 1 부분이 선택된 고유 특성을 나타내도록 상기 제 2 물질의 용적에 대한 상기 제 1 물질의 물품의 제 1 부분의 용적을 나타내는 용적비를 선택하는 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.
  64. 제 63항에 있어서, 상기 제 1 다수의 입자중의 일부가 각각 제 1 물질을 포함하고 상기 제 2 물질을 포함하는 피복물로 피복되며,
    상기 방법이 제 1 물질을 포함하는 상기 제 1 다수의 입자를 제공하여 상기 제 1 다수의 입자의 표면상에 상기 제 2 물질을 형성시키는 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.
  65. 제 1 물질을 포함하는 입자, 및
    상기 입자의 용적에 대한 상기 피복물의 용적비가 선택된 용적비와 실질적으로 동일하도록 상기 입자의 표면상에 형성된 제 2 물질을 포함하는 피복물을 포함하며,
    피복된 입자가 상기 제 1 및 제 2 물질 둘 모두의 고유 특성의 함수인 선택된 고유 특성을 나타내도록 선택되는 제 1 및 제 2 물질 및 용적비를 포함하는 피복된 입자.
  66. 입자중의 일부가 제 1 물질을 포함하고, 제 2 물질을 포함하는 피복물이 상기 입자의 용적에 대한 상기피복물의 선택된 용적비에 따라 형성되는 표면을 가지며, 입자가 서로에 접합되도록 압밀되고, 물품이 물품내 제 1 물질의 용적에 대한 물품내 제 2 물질의 용적을 나타내는 선택된 용적비를 가지며, 상기 제 1 물질, 제 2 물질 및 상기 용적비가 상기 물품이 제 1 물질 및 제 2 물질 둘 모두의 고유 특성의 함수인 선택된 고유 특성을 나타내는 방식으로 선택되며, 상기 입자의 용적에 대한 상기 피복물의 용적비가 상기 물품이 상기 선택된 용적비를 갖는 방식으로 선택되는 것을 포함하여, 다수의 입자를 포함하는 물품.
  67. 제 66항에 있어서, 입자가 서로에 고체 상태로 신터링되며, 피복물이 인접한 입자간에 결합을 형성시키는 제 2 물질을 포함함을 특징으로 하는 물품.
  68. 제 66항에 있어서, 물품이 상기 고유 특성을 조절하도록 선택된 밀도를 가짐을 특징으로 하는 물품.
  69. 제 68항에 있어서, 밀도가 상기 고유 특성이 온도 함수의 선택된 작용을 나타내는 방식으로 선택됨을 특징으로 하는 물품.
  70. 제 66항에 있어서, 입자가 선택된 밀도 및 선택된 모양으로 치밀화되고, 치밀화된 입자의 밀도를 증가시키지 않고 상기 물품의 선택된 모양을 실질적으로 변화시키지 않으면서, 서로에 접합됨을 특징으로 하는 물품.
  71. 제 70항에 있어서, 물품이 조작되어 상기 선택된 고유 특성을 나타내는 방식으로 밀도가 선택됨을 특징으로 하는 물품.
  72. 제 70항에 있어서, 입자가 치밀화되는 상기 선택된 밀도가 완전 밀도 이상임을 특징으로 하는 물품.
  73. 제 66항에 있어서, 상기 물품에 의해 나타내어진 상기 고유 특성이 상기 물품이 부착되도록 설계되는 목적물의 열팽창 계수와 실질적으로 부합하는 상기 물품의 열팽창 계수임을 특징으로 하는 물품.
  74. 제 73항에 있어서, 상기 물품이 하나 이상의 회로가 고정되는 기판을 지지하기 위해 배열된 구조적 평면을 포함하고, 상기 열팽창 계수가 상기 기판의 열팽창 계수와 실질적으로 부합하고, 상기 물품이 매우 높은 열전도도를 가짐을 특징으로 하는 물품.
  75. 제 73항에 있어서, 상기 물품이 집적 회로를 감싸도록 고안된 패키지를 포함하고, 상기 열팽창 계수가 상기 패키지내 공급로를 밀봉하는데 사용된 물질의 열팽창 계수와 실질적으로 부합하고, 상기 물품이 매우 높은 열전도도를 가짐을 특징으로 하는 물품.
  76. 제 73항에 있어서, 상기 물품이 반도체 소자와 압축 중간면이 형성되도록 설계된 열스프레더를 포함하고, 상기 열팽창 계수가 상기 반도체 소자의 열팽창 계수와 실질적으로 부합하고, 상기 물품이 매우 높은 열전도도를 가짐을 특징으로 하는 물품.
  77. 제 66항에 있어서, 상기 입자가 상기 제 2 물질을 포함하는 상기 피복물이 형성되는 상기 입자의 표면상에 형성된 중간면 피복물을 추가로 포함함을 특징으로 하는 물품.
  78. 제 77항에 있어서, 중간면 피복물이 상기 제 2 물질을 포함하는 상기 피복물이 상기 중간면 피복물상에 형성되는 반응을 촉진시키는 촉매를 포함함을 특징으로 하는 물품.
  79. 제 77항에 있어서, 중간면 피복물이 상기 제 1 물질과 화학 결합을 형성함을 특징으로 하는 물품.
  80. 제 77항에 있어서, 중간면 피복물이 상기 제 2 물질과 화학 결합을 형성함을 특징으로 하는 물품.
  81. 입자가 제 1 물질과 반응하는 제 2 물질을 포함하는 매트릭스 물질과 함께 압밀되어 상기 입자 및 상기 매트릭스 물질이 물품내에서 서로 접합되고, 입자 표면상의 사전 피복물이 제 1 및 제 2 물질이 서로 반응하는 것을 방해하는 것을 포함하여, 제 1 물질을 포함하는 다수의 입자를 포함하여, 사전 피복물이 형성되는 표면을 갖는 물품.
  82. 제 81항에 있어서, 물품이 물품내 제 1 물질의 용적에 대한 물품내 제 2 물질의 용적을 나타내는 선택된 용적비를 갖고, 상기 물품이 제 1 및 제 2 물질의 고유 특성의 함수인 선택된 고유 특성을 나타내는 방식으로 제 1 물질, 제 2 물질, 및 용적비가 선택됨을 특징으로 하는 물품.
  83. 제 81항에 있어서, 사전 피복물이 상기 제 1 물질과 화학 결합을 형성함을 특징으로 하는 물품.
  84. 제 81항에 있어서, 사전 피복물이 상기 제 2 물질과 화학 결합을 형성함을 특징으로 하는 물품.
  85. 피복물이 피복물내 제 1 물질의 용적에 대한 피복물내 제 2 물질의 용적을 나타내는 선택된 용적비를 가지며, 상기 피복물이 상기 제 1 및 제 2 물질 둘 모두의 고유 특성의 함수인 선택된 고유 특성을 나타내도록 제 1 및 제 2 물질 및 용적비를 갖도록 선택됨을 포함하여, 입자의 일부가 제 1 물질을 포함하고, 입자의 일부가 제 2 물질을 포함하는 다수의 입자를 포함하는 피복물로 플레이팅되는 물품.
  86. 제 85항에 있어서, 상기 입자의 일부가 상기 제 1 물질을 포함하고, 제 2 물질을 포함하는 피복물이 형성되는 표면을 가짐을 특징으로 하는 물품.
  87. 제 85항에 있어서, 물품이 하나 이상의 회로를 지지하도록 설계된 기판을 포함하고, 상기 균일 피복물의 고유 특성이 상기 기판의 열팽창 계수와 실질적으로 부합하는 열팽창 계수임을 특징으로 하는 물품.
  88. 제 87항에 있어서, 균일 피복물이 상기 회로에 전기 접속용으로 배열된, 상기 기판상에, 리드 프레임을 형성시킴을 특징으로 하는 물품.
  89. 피복물로 플레이팅되며, 상기 피복물이 다수의 입자를 포함하고, 입자의 일부가 제 1 물질을 포함하고, 입자의 일부가 제 2 물질을 포함하며, 상기 피복물이 상기 피복물내 상기 제 1 물질의 용적에 대한 상기 피복물내 상기 제 2 물질의 용적을 나타내는 선택된 용적비를 가지며, 상기 제 1 및 제 2 물질 및 상기 용적비가 상기 피복물이 상기 제 1 및 제 2 물질 모두의 물리적 특성의 함수인 선택된 물리적 특성을 나타내도록 선택되는 물품.
  90. 제 89항에 있어서, 피복물이 선택된 열팽창 계수를 갖도록 조작됨을 특징으로 하는 물품.
  91. 제 90항에 있어서, 피복물이 선택된 열전도도를 갖도록 추가로 조작됨을 특징으로 하는 물품.
  92. 입자의 일부가 제 1 물질을 포함하고, 제 2 물질을 포함하는 피복물이 형성되는 표면을 갖는 다수의 입자를 포함하며, 치밀화된 입자의 밀도를 증가시키지 않고 상기 물품의 선택된 모양을 실질적으로 변화시키지 않으면서, 상기 입자가 선택된 밀도 및 선택된 모양으로 치밀화되고, 함께 접합되어 상기 물품을 형성하는 물품.
  93. 제 92항에 있어서, 상기 물품이 선택된 고유 특성을 나타내도록 상기 밀도가 선택됨을 특징으로 하는 물품.
  94. 입자의 일부가 제 1 물질을 포함하고, 제 2 물질을 포함하는 피복물이 형성되는 표면을 갖는 다수의 입자를 포함하며, 상기 입자가 서로에 접합되는 방식으로 상기 입자가 압밀되어 상기 물품이 형성되고, 상기 물품이 선택된 밀도를 가지며, 상기 물품이 선택된 고유 특성을 나타내는 방식으로 상기 제 1 및 제 2 물질이 선택되며, 상기 밀도가 온도의 함수로서 상기 고유 특성을 조절하도록 선택되는 물품.
  95. 제 94항에 있어서, 물품이 상기 물품내 제 1 물질의 용적에 대한 상기 물품내 제 2 물질의 용적을 나타내는 선택된 용적비를 가지며, 상기 제 1 및 제 2 물질 및 상기 용적비가 상기 물품이 선택된 고유 특성을 나타내도록 선택됨을 특징으로 하는 물품.
  96. 상이한 고유 특성을 나타내는 다수 부분을 포함하며, 상기 부분중 제 1 부분이 제 1 다수의 입자를 포함하며, 상기 제 1 다수의 입자가 상기 제 1 다수의 입자가 서로 접합되는 방식으로 압밀되고, 상기 부분중 제 2 부분이 제 2 다수의 입자를 포함하고, 상기 제 2 다수의 부분이 상기 제 2 다수의 부분이 서로 접합되는 방식으로 압밀되며, 상기 물품의 제 1 및 제 2 부분 사이의 경계를 따라 상기 제 1 및 제 2 부분중의 입자가 서로 직접 접촉하여 서로에 접합되는 물품.
  97. 제 96항에 있어서, 제 1 다수 입자중의 일부가 제 1 물질을 포함하고, 제 2 물질을 포함하는 피복물이 형성되는 표면을 가짐을 특징으로 하는 물품.
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