KR20020006389A - 다공성 금속을 이용한 반도체 패키징용 히트 싱크 및 그제조방법 - Google Patents

다공성 금속을 이용한 반도체 패키징용 히트 싱크 및 그제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20020006389A
KR20020006389A KR1020000040023A KR20000040023A KR20020006389A KR 20020006389 A KR20020006389 A KR 20020006389A KR 1020000040023 A KR1020000040023 A KR 1020000040023A KR 20000040023 A KR20000040023 A KR 20000040023A KR 20020006389 A KR20020006389 A KR 20020006389A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat
heat sink
plating
metal
slug
Prior art date
Application number
KR1020000040023A
Other languages
English (en)
Inventor
정원용
이화영
이관희
Original Assignee
박호군
한국과학기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 박호군, 한국과학기술연구원 filed Critical 박호군
Priority to KR1020000040023A priority Critical patent/KR20020006389A/ko
Publication of KR20020006389A publication Critical patent/KR20020006389A/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3733—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon having a heterogeneous or anisotropic structure, e.g. powder or fibres in a matrix, wire mesh, porous structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4814—Conductive parts
    • H01L21/4871—Bases, plates or heatsinks
    • H01L21/4882—Assembly of heatsink parts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 CPU 칩 및 위성통신용, 군사용 반도체와 같이 발열량이 큰 반도체의 방열효율을 획기적으로 증진시킬 수 있는 3차원 그물구조의 다공성 구리를 이용한 heat sink 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 표면적이 큰 3차원 그물구조의 다공성 금속을 히트스러그에 접합하여 반도체 패키징용 heat sink가 제공됨으로써 히트스러그의 전열면적을 획기적으로 확장시키는 효과와 함께 표면에서의 열전달저항을 낮춤으로써 고발열 반도체 칩의 관건이 되는 방열효율을 종래의 방법에 비해 크게 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 이미 패키징 공정이 끝난 상태의 히트스러그에도 적용이 가능하여 기존 반도체 제조공정 라인을 바꾸지 않고도 활용할 수 있는 특징과 함께 특히 구리재질인 히트스러그에 동일한 재질인 다공성 구리를 접합시킬 경우 이종재료간의 접합시 야기되는 여러 가지 문제를 고려하지 않아도 되는 잇점이 있다.

Description

다공성 금속을 이용한 반도체 패키징용 히트 싱크 및 그 제조방법{Heat Sink Using Porous Metals for Electronic Packaging Application and Method for Febricating the Same}
본 발명은 반도체 패키징용 히트싱크 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, CPU 칩 및 위성통신용, 군사용 반도체와 같이 발열량이 큰 반도체의 방열효율을 획기적으로 증진시킬 수 있는 3차원 그물구조의 다공성 금속을 이용한 히트 싱크 및 그 제조방법에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이 현재 국내의 반도체 및 전자부품 제조기술은 미국, 일본 등 선진국과 동등한 기술력을 가지고 있으며, 향후 세계적으로 선도기술의 위치를확보할 수 있는 가장 유망한 산업분야이다. 반도체 기술분야에서 세계적인 선도기술력을 갖기 위해서는 반도체 소자의 성능향상과 고부가가치화가 필수적으로 요구되고 이를 위해서는 소자의 고집적화, 고속도화와 소형화가 이루어져야 하지만 이에따라 소자의 단위면적당 발생되는 열량의 증가를 수반하게 되며 작동 중에 이와 같은 열이 적절하게 발산되지 않을 경우에는 반도체 소자의 성능과 효율이 급격히 저하됨은 물론 수명이 감소하게 된다. 특히 향후 사용되는 마이크로프로세서 칩은 발열량에 있어서 기존 칩에 비해 매우 클 것으로 예상되기 때문에 현재의 방열시스템으로는 한계가 있을 것으로 예측되고 있다. 즉, 인텔 펜티엄 CPU(Intel Pentium CPU)의 경우 발열량은 약 8 Watts 정도인 것으로 알려져 있으나, Digital Equipment Corp. 의 AA Alpha AXP RISC 칩의 발열량은 23 Watts 이며, 더욱이 최근 출시된 CPU 칩은 발열량이 30 Watts 를 초과하는 등 갈수록 반도체 칩의 발열량이 증가하고 있는 추세이다.
반도체 소자의 방열효과를 극대화시키기 위해서는 적절한 히트 싱크 소재를 소자에 직접 접합시키는 것으로써, 이에 사용되는 소재로는 코바(Kovar) 나 인바(Invar) 등의 합금 혹은 최근에는 금속계 복합재료 등이 있다. 그러나, 이들 히트 싱크 소재로 전달된 열이 칩 외부로 발산되지 않으면 아무 소용이 없기 때문에 외부와 연결된 리드프레임을 통하여 발산시키거나 알루미늄 금속을 칩 내부에 삽입하여 히트스프레도(heat spreader) 열발산 소재로 사용함으로써 외부 대기와 연결시키기도 한다. 히트 싱크 소재와 관련하여 현재까지 발표된 자료로는 미국 특허 제5,390,734호, 동제5,729,431호, 동제5,287,248호 및 일본 특허 제07-254667호, 동제09-116054호, 동제09-237859호 등이 있다.
상기한 반도체 칩의 히트 싱크 구성방법에 관한 종래의 기술로는 우선, 히트스프레더를 사용한 것을 예로 들 수 있다. 즉, 제 1 도에서 보는 바와 같이 다이(1)를 본딩와이어(2)를 통하여 기지재료와 연결시키고 이는 다시 외부전원과 리드프레임(3)을 이용하여 연결된다. 이 때 칩내부의 열을 발산시키기 위하여 히트스프레더(4)를 삽입하여 리드프레임과 접촉시켜 외부와 연결시키게 되며, 플라스틱(5)으로 전체를 패키징하여 반도체 칩이 완성된다. 히트스프레더의 재질은 주로 알루미늄을 사용하는 것이 일반적으로써, 이의 목적은 칩내부에서 발생하는 열을 흡수하여 외부로 전달하기 위함이다. 그러나, 상기 히트스프레더를 사용하는 방법은 우선 히트스프레더가 칩내부에 삽입되어 있기 때문에 열전도(conduction)에 의해서만 열이 이동하게 되어 방열효과가 크지 않음은 물론 칩내부 공간이 매우 협소하여 삽입할 수 있는 히트스프레더의 두께가 제약을 받는 문제점이 있다. 따라서, 상기 방법에 의한 반도체 칩의 방열은 한계가 있기 마련이며, 고발열의 반도체 칩 패키징에는 적용할 수 없는 단점이 있다.
상기한 히트스프레더를 이용하는 방법 이외에 제 2 도에서 보는 바와 같이 히트스러그를 이용하여 칩내부와 외부를 직접 연결시키는 방법도 있다. 즉, 다이(1)를 본딩와이어(2)를 통하여 기지재료 및 리드프레임(3)과 연결하고 히트스러그(4)와 다이를 접합하여 플라스틱(5)으로 패키징하는 방법이 그것이다. 이 방법은 다이에서 발생하는 열을 직접 히트스러그를 통하여 외부대기로 발산하는 특징을 가지고 있으며, 히트스프레더를 이용하는 방법에 비해 열전도(conduction)과 대류(convection)의 두가지 효과에 의한 방열방식으로 보다 많은 열을 외부로 방출할 수 있는 장점이 있다. 특히, 히트스러그의 재질로 열전도도가 매우 우수한 구리를 사용함으로써 방열효과를 극대화할 수 있어 현재까지 상용화된 방법 가운데 가장 방열량이 큰 패키징 방법이라 할 수 있다. 그러나, 상기 방법에 있어서 반도체 칩 면적이 사실상 그리 크지 않기 때문에 평판형태의 히트스러그가 가질 수 있는 전열면적도 제한적일 수 밖에 없으며, 향후 개발되는 발열량이 더욱 큰 칩의 패키징 방법으로는 한계가 있을 수 밖에 없다.
따라서, 본 발명은, 종래의 반도체 칩 패키징시 내부열을 발산시키기 위해서 이용하는 히트스프레더 혹은 히트스러그 등과 같은 히트 싱크 구성방식이 지닌 문제점을 해결하고 반도체 칩의 방열효율을 획기적으로 증진시킴으로써, 기존 반도체는 물론 향후 개발되는 고발열량의 차세대 반도체 칩의 방열문제를 근본적으로 해결하기 위하여 안출된 것으로, 전열면적을 극대화함과 동시에 히트스러그와 외부 공기사이의 열전달저항을 획기적으로 감소시키는 새로운 개념의 열전달시스템을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
도 1 은 종래 반도체 칩의 히트스프레더 구성도이다.
도 2 는 종래 반도체 칩의 히트스러그 구성도이다.
도 3 는 본 발명의 일실시예에 따른 히트스러그와 다공성 구리의 접합도이다.
도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 칩 구성도이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 통상의 히트스러그를 포함하는 반도체 패키징용 히트싱크에 있어서, 다공성 금속이 상기 히트스러그의 상단에 접합된 것을 특징으로 하는 반도체 패키징용 히트싱크가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 1)발포성 수지를 준비하는 단계, 2)상기 발포성 수지에 무전해 도금법에 의해 금속을 도금하는 단계, 3)상기 단계2)에서 얻어진 전도성의 발포성수지와 히트스러그를 서로 맞닿게 배열, 고정한 후 전기도금법에 의해 금속도금을 실시하여 금속피막층을 형성하는 단계, 및 4)상기 금속 피막층에 의해 히트스러그와 일체로 접합된 발포성 수지는 열분해 제거하는 단계를 포함하는 히트싱크의 제조방법이 제공된다.
본 발명은 단위 무게당 표면적이 매우 큰 3 차원 그물구조의 다공성 금속을 히트스러그 표면에 밀착하여 접합함으로써, 결과적으로 히트스러그의 전열면적을 획기적으로 확장시키는 효과와 함께 표면에서의 열전달저항을 낮춤으로써 고발열 반도체 칩의 관건이 되는 방열효율을 종래의 방법에 비해 크게 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 이미 패키징 공정이 끝난 상태의 히트스러그 표면에 일정 규격의 다공성 금속을 접합할 수 있음은 물론 미리 사용하고자 하는 히트스러그 재료에 다공성 금속을 접합시킨 상태에서 패키징 공정을 수행할 수도 있기 때문에 기존 반도체 제조공정 라인을 바꾸지 않고도 바로 적용할 수 있는 특징이 있으며, 특히 다공성 금속으로서 구리재질인 히트스러그와 동일한 재질인 다공성 구리를 접합하는 경우 이종재료간의 접합시 야기되는 여러 가지 문제를 고려하지 않아도 되는 잇점이 있다.
본 발명의 방법에서 3 차원 그물구조의 다공성 금속과 히트스러그를 밀착하여 일체형으로 접합시키는 방법으로는 여러 가지가 있을 수 있으며, 예를 들면 전기도금법, 브레이징법, 납땜법, 이온플레이팅법 및 기계적접합법 등을 이용할 수 있다. 본 발명에서는 상기한 다공성 금속과 히트스러그의 접합방법에 있어서특정한 방법을 이용하는 것으로 제한하지는 않는다. 또한, 본 발명에서 채택가능한 다공성 금속은 구리등과 같은 열전도 특성이 우수한 금속이면 무방하다.
본 발명의 방법에 의한 반도체 패키징용 히트 싱크 의 응용대상 제품은 CPU 칩 및 위성통신용, 군사용 반도체와 같이 발열량이 큰 반도체로써, 특히 향후 개발되는 고발열량의 마이크로프로세서 칩 등에 응용할 경우 더욱 효과적으로 적용될 수 있다.
본 발명에따라, 특히 다공성 금속으로써 구리를 이용한 반도체 패키징용 히트 싱크 의 제조방법을 상기한 여러 가지 접합방법 가운데 전기도금법의 경우를 예를 들어 설명하면, 우선 다공성 구리골격체의 기지재료로써 시판되고 있는 폴리우레탄 발포수지를 미리 접합하고자 하는 구리평판인 히트스러그의 단면적 크기에 맞추어 재단하게 되는데, 이때 발포수지의 두께(즉, 다공성 구리골격체의 두께)는 1 ~ 10 mm 범위가 적당하나 그 이상도 무방하며 본 발명에서는 그 두께에 제한을 두지는 않는다.
상기 폴리우레탄 발포수지는 열린기공(Open Cell)을 가진 발포수지여야 함은 물론이며, 단위 면적당 기공크기 및 갯수는 다양한 규격으로 시판되고 있는 것 가운데 적당한 것을 선택할 수 있다. 본 발명에서는 30 ~ 100 ppi(pores per inch) 규격의 폴리우레탄 발포수지를 사용하였으며, 상기 재단공정을 거친 폴리우레탄 수지는 우선 폴리우레탄 수지가 부도체이기 때문에 전도성을 부여하기 위한 무전해 도금을 실시하며, 이의 전처리 공정으로써 본 발명에서는 우선 에탄올로 폴리우레탄 표면을 세척해 준 다음 염화제일주석염 용액과 염화팔라듐 용액을 이용하여 감수성 처리와 활성화처리를 실시한다.
활성화처리가 끝난 폴리우레탄 발포수지는 물로 깨끗이 세척한 다음 충분히 건조하여 구리 무전해도금을 실시한다. 상기 무전해도금을 위한 도금액으로는 황산구리와 차아인산나트륨을 주성분으로 하는 산성 도금액을 사용하여 도금온도 90 ℃, pH 4.5 의 조건에서 30 분간 무전해 도금을 하게 되나, 본 발명에서는 무전해 도금액의 종류나 구체적인 도금조건에 대하여 제한을 두지는 않는다. 또한, 구리 무전해 도금 대신에 니켈 무전해 도금을 실시하여도 무방하다. 상기 무전해도금이 완료된 후 통상적인 구리도금을 실시함으로써 적당한 두께의 구리피막을 형성시킨다. 상기 구리도금의 경우에도 통상적인 구리도금법을 이용하면 무방하며, 본 발명에서는 무전해 도금과 마찬가지로 특정한 구리도금법을 이용하는 것으로 제한하지는 않는다.
상기한 본 발명의 방법을 통하여 구리도금을 하게 되면 무전해 도금층 위에 구리피막이 입혀져 다공성 구리골격체가 형성됨은 물론 히트스러그와 다공성 구리골격체 사이에 새로운 구리피막이 생성되면서 히트스러그와 다공성 구리골격체가 일체형으로 접합된다. 이와 같이 히트스러그와 접합된 상태로 구리피막이 입혀진 폴리우레탄 발포수지는 전기로에 장입하여 열처리를 함으로써 스폰지 구조의 기지재료로써 사용된 폴리우레탄 수지를 분해제거하는 과정을 거친다. 폴리우레탄 수지의 열분해는 우선 공기 중에서 10 ℃/min 의 승온속도로 430 ℃ 까지 가열한 다음 공기를 뽑아내고 수소가스를 주입시키면서 430 ℃ 에서 30 분간 열분해시킬 경우 폴리우레탄 수지 제거율을 99 % 까지 달성할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 열분해과정을 공기 중에서만 실시하게 되면 구리표면이 산화되어 색깔이 검게 변하고 쉽게 부스러지는 취성을 보이는 문제점이 있으며, 또한 수소가스를 처음부터 주입하게 되면 상기한 문제점은 해소되나 폴리우레탄 수지 제거율이 95 % 이하로써 수지중의 일부가 그대로 잔류하는 문제점을 야기하기 때문에 상기한 본 발명의 열분해 방법에 따라서 처리하는 것이 효과적이다.
본 발명의 방법으로 제조한 3 차원 그물구조의 금속 골격체는 기지재료로써 사용한 폴리우레탄 수지와 그 크기, 모양 및 내부 골격이 동일한 형태이며 제조공정에 따라서 공극율 70 ~ 96 % 의 특성을 보인다. 상기한 다공성 금속 골격체는 부피에 비하여 상당히 가볍고 내부에 빈 공간이 많으며, 또한 이들 공간이 연속적으로 연결되어 있기 때문에 통기성이 매우 좋은 특징을 가지고 있다. 특히, 열전도율이 다른 금속들에 비해 월등히 우수한 구리를 사용할 경우 반도체 칩 내부의 열이 히트스러그를 통하여 외부 공기로 발산하는데 있어서의 열 매개체로써 탁월한 효능을 발휘하게 된다. 또한, 다공성 구리골격체와 히트스러그의 접합에 있어서 나사를 사용한 기계적 접합법이나 이온플레이팅법 등의 접합방법을 이용하여 조립할 수도 있으며, 본 발명에서는 상기 다공성 구리골격체와 히트스러그의 접합방법을 특정한 방법으로 제한하지는 않는다.
상기한 바와 같은 본 발명의 방법으로 표면적이 매우 큰 3차원 그물구조의 다공성 구리를 히트스러그에 접합하는 경우, 히트스러그의 전열면적을 획기적으로 확장시키는 효과와 함께 표면에서의 열전달저항을 낮춤으로써 고발열 반도체 칩의 관건이 되는 방열효율을 종래의 방법에 비해 크게 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 이미 패키징 공정이 끝난 상태의 히트스러그에도 적용이 가능하여 기존 반도체 제조공정 라인을 바꾸지 않고도 활용할 수 있는 특징과 함께 특히 구리재질인 히트스러그에 동일한 재질인 다공성 구리를 접합시키는 것이기 때문에 이종재료간의 접합시 야기되는 여러 가지 문제를 고려하지 않아도 되는 잇점이 있다.
이하, 본 발명의 구체적인 제조공정 및 특징을 다음의 실시예를 통해 상세히 설명한다.
(실시예 1)
30 ppi(pores per inch)규격의 폴리우레탄 발포수지를 가로 40 mm, 세로 40 mm, 두께 1 mm 의 평판형으로 절단한 다음 에탄올로 표면을 세척하고 염화제일주석염 용액과 염화팔라듐 용액을 사용하여 전처리과정으로써 각각 10 분간 감수성 처리와 활성화처리를 실시하였다. 이후, 폴리우레탄 수지를 황산구리와 차아인산나트륨을 주성분으로 하는 산성 도금액을 사용하여 90 ℃, pH 4.5에서 30분간 구리 무전해도금을 실시하여 전도성 구리피막을 형성시킨다. 상기 무전해도금이 완료된 후 도 3에서 보는 바와같이, 폴리우레탄 수지를 접합하고자 하는 가로 40 mm, 세로 40 mm, 두께 0.3 mm 의 구리평판인(히트스러그)(12)과 서로 면이 닿도록 배열한 다음 1쌍의 플라스틱 망(13)과 볼트(14), 넛트(15)로 압착을 하여 장착하고 도금욕으로 옮겨 3 A 의 전류로 상온에서 4 시간 구리도금을 수행하였다.
상기과정을 거쳐 히트스러그와 전기도금법으로 접합된 폴리우레탄 수지는 전기로에서 공기중에서 430 ℃ 까지 가열한 다음 공기를 뽑아내고 수소가스를 주입하여 30분간 열분해시키는 방법으로 제거하였다.
상기한 방법으로 제조한 다공성 구리(16)를 이용한 반도체 패키징용 히트 싱크를 장착한 칩을 도 4와 같이 구성하여 방열성능을 측정하였다. 측정방법은 80 ℃의 온수 1.5 liter를 채운 수조의 옆부분을 시편크기와 동일하게 절단하고 본 발명의 방법으로 제조한 히트 싱크를 부착한 다음 시편 정면으로 공기를 2 liter/min 의 유속으로 냉각하면서 수조내의 수온변화를 측정하였다. 상기한 방법으로 히트 싱크의 방열량을 측정한 결과 본 발명의 방법으로 제작한 히트 싱크는 170 [W/m2K]의 방열량을 나타낸 반면 다공성 구리가 없는 종래의 히트스러그는 80 [W/m2K] 만을 보여 본 발명에서 제공한 반도체 패키징용 히트 싱크가 종래의 히트스러그에 비해 약 2 배 이상의 우수한 방열성능을 보였다.
(실시예 2)
100 ppi 규격의 폴리우레탄 발포수지를 실시예 1 과 동일하게 재단하여 실시예 1 과 동일한 방법으로 구리 무전해도금, 전기도금 및 열분해 공정을 수행하여 히트스러그와 접합하였다. 상기한 방법으로 제조한 다공성 구리를 이용한 반도체 패키징용 히트 싱크의 방열성능을 실시예 1 과 동일한 방법으로 측정한 결과 본 발명의 방법으로 제작한 히트 싱크는 160 [W/m2K]의 방열량을 나타내 다공성 구리가 없는 종래의 히트스러그에 비해 2 배의 우수한 방열성능을 보였다.
이상과 같이, 본 발명의 방법으로 표면적이 매우 큰 3차원 그물구조의 다공성 금속을 히트스러그에 접합하여 반도체 패키징용 히트 싱크로 사용하는 경우, 히트스러그의 전열면적을 획기적으로 확장시키는 효과와 함께 표면에서의 열전달저항을 낮춤으로써 고발열 반도체 칩의 관건이 되는 방열효율을 종래의 방법에 비해 크게 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명은 이미 패키징 공정이 끝난 상태의 히트스러그에도 적용이 가능하여 기존 반도체 제조공정 라인을 바꾸지 않고도 활용할 수 있는 특징과 함께, 특히 다공성 금속으로써 구리재질인 히트스러그에 동일한 재질인 다공성 구리를 접합시킬 경우에는 이종재료간의 접합시 야기되는 여러 가지 문제를 고려하지 않아도 되는 잇점이 있다.

Claims (10)

  1. 통상의 히트스러그를 포함하는 반도체 패키징용 히트싱크에 있어서, 다공성 금속이 상기 히트스러그의 상단에 접합된 것을 특징으로 하는 반도체 패키징용 히트싱크.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 다공성 금속은 구리인 것을 특징으로하는 반도체 패키징용 히트싱크.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 접합은 히트스러그와 다공성 금속을 서로 맞닿게 배열한 다음 전기도그멉에 의해 금속도금을 실시하여 금속피막층을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키징용 히트싱크.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 금속도금은 구리도금인 것을 특징으로하는 반도체 패키징용 히트싱크.
  5. 1)발포성 수지를 준비하는 단계,
    2)상기 발포성 수지에 무전해 도금법에 의해 금속을 도금하는 단계,
    3)상기 단계2)에서 얻어진 전도성의 발포성수지와 히트스러그를 서로 맞닿게 배열, 고정한 후 전기도금법에 의해 금속도금을 실시하여 금속피막층을 형성하는단계, 및
    4)상기 금속 피막층에 의해 히트스러그와 일체로 접합된 발포성 수지는 열분해 제거하는 단계를 포함하는 히트싱크의 제조방법
  6. 제 5항에 있어서, 상기 발포성 수지는 폴리우레탄 수지임을 특징으로하는 반도체 패키징용 히트싱크의 제조방법.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 무전해도금은 구리도금 또는 니켈도금임을 특징으로하는 반도체 패키징용 히트싱크의 제조방법.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 단계3)에서의 금속도금은 구리도금임을 특징으로하는 반도체 패키징용 히트싱크의 제조방법.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 단계2)전에, 상기 폴리우레탄 수지는 염화제일즉석염 용액과 염화팔라듐 용액을 이용하여 전처리공정을 더 수행하는 것을 특징으로하는 반도체 패키징용 히트싱크의 제조방법.
  10. 제 6항에 있어서, 상기 발포성 폴리우레탄 수지는 30∼100ppi의 기공률을 가지는 것을 특징으로하는 반도체 패키징용 히트싱크의 제조방법.
KR1020000040023A 2000-07-12 2000-07-12 다공성 금속을 이용한 반도체 패키징용 히트 싱크 및 그제조방법 KR20020006389A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020000040023A KR20020006389A (ko) 2000-07-12 2000-07-12 다공성 금속을 이용한 반도체 패키징용 히트 싱크 및 그제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020000040023A KR20020006389A (ko) 2000-07-12 2000-07-12 다공성 금속을 이용한 반도체 패키징용 히트 싱크 및 그제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20020006389A true KR20020006389A (ko) 2002-01-19

Family

ID=19677693

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020000040023A KR20020006389A (ko) 2000-07-12 2000-07-12 다공성 금속을 이용한 반도체 패키징용 히트 싱크 및 그제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20020006389A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100762195B1 (ko) * 2005-09-09 2007-10-02 니뽄 가이시 가부시키가이샤 히트 스프레더 모듈 및 그 제조 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100762195B1 (ko) * 2005-09-09 2007-10-02 니뽄 가이시 가부시키가이샤 히트 스프레더 모듈 및 그 제조 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6297441B1 (en) Thermoelectric device and method of manufacture
US6397450B1 (en) Method of cooling an electronic power module using a high performance heat exchanger incorporating metal foam therein
JP6034472B2 (ja) 多部品出力構造体及びその形成方法
EP1603694A2 (en) Electrical bus with associated porous metal heat sink and method of manufacturing same
US20110061848A1 (en) Heat Dissipation Module and the Manufacturing Method Thereof
KR930005490B1 (ko) 히트 파이프식 반도체 냉각기의 제조방법
KR20080032324A (ko) 발포금속을 이용한 히트싱크 및 이의 제조방법
KR20020006389A (ko) 다공성 금속을 이용한 반도체 패키징용 히트 싱크 및 그제조방법
JPH10284685A (ja) 電力用半導体モジュール
JP2023159853A (ja) ファンレス電子部品用の熱吸収シャーシ
CN210516959U (zh) 一种mimo基站使用的天线散热器
GB2462620A (en) Latent heat storage body comprising a thermally conductive structure
JPH11154776A (ja) 基 板
CN207353425U (zh) 电池单元和电池模组
CN113923856A (zh) 一种用复合导热的pcb板及其使用方法
CN112964106A (zh) 一种超亲水多层复合毛细芯及其制备方法
KR20000074241A (ko) 스폰지 구조의 구리방열체 및 그 제조방법
CN110600852A (zh) 一种新型通讯天线散热器
JPH0677347A (ja) 基 板
JPH104260A (ja) アルミニウム放熱基板の製造方法
CN212063407U (zh) 一种新型母线槽
CN217114371U (zh) 一种基于直接液冷封装底座的igbt封装模块
CN211604925U (zh) 一种电力电容器的保护装置
CN216566023U (zh) 一种具有良好散热性的无人机
CN217508226U (zh) 一种散热性能好的封闭母线槽

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application