KR20070115766A - 전자 장치 및 전자 장치 제조 방법 - Google Patents

전자 장치 및 전자 장치 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 전자 장치는 LED 칩을 장착하기 위한 서브 마운트, 상기 LED 칩과 상기 서브 마운트를 접합하기 위한 제1의 솔더층을 포함하는 발열부 구조와, 제1의 금속층과 상기 제1의 금속층상에 적층된 그래파이트층을 포함하는 방열부 구조를 포함하고, 상기 발열부 구조는 상기 방열부 구조의 그래파이트 층상에 장착된다. 상기 전자 장치는 상기 제1의 금속층이 적층되는 면에 대향하는 상기 그래파이트층의 면상에 배치되는 제2의 금속층을 포함한다. 상기 제2의 금속층 및 상기 서브 마운트는 제2의 솔더층에 의해 접합되어 상기 발열부 구조 및 상기 방열부 구조가 접합된다.
전자 장치

Description

전자 장치 및 전자 장치 제조 방법{ELECTRONIC DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING ELECTRONIC DEVICE}
도 1은 그래파이트를 포함하는 전자 장치의 개략 단면도.
도 2는 종래의 고열 전도율 카본 재료를 포함하는 LED 패키지의 예의 주요부의 단면도.
도 3은 본 발명의 제1의 실시예의 전자 장치의 구성을 도시하는 개략 단면도.
도 4는 본 발명의 제1의 실시예의 전자 장치의 다른 구성을 도시하는 개략 단면도.
도 5는 본 발명의 제1의 실시예의 전자 장치의 또 다른 구성을 도시하는 개략 단면도.
도 6은 본 발명의 제2의 실시예의 전자 장치의 구성을 도시하는 개략 단면도.
도 7은 본 발명의 제3의 실시예의 전자 장치의 구성을 도시하는 개략 단면도.
기술분야
본 발명은 그래파이트에 의해 발열체로부터 열을 발산 및 방출하는 전자 장치 및 상기 전자 장치를 제조하는 방법에 관한 것이다.
종래기술
발열성 부품에서 발생한 열의 효과적인 방출은 전자 부품의 오동작을 방지하고 제품의 수명을 확보하기 위해서 매우 중요하다. 따라서, 종래에 여러 방열 재료가 발열을 수반하는 부품을 갖는 전기 및 전자 장치에서 사용된다. 특히 최근에, 사이즈를 작게 하고 정밀성 및 성능을 향상시키는 기술 진보가 이루어짐에 따라, 대규모로 집적화된 CPU 또는 LED로부터 발생한 열을 효과적으로 방출하기 위해, 주재료로서 그래파이트로 이루어진 그래파이트 시트가 사용된다. 그래파이트 시트는 열적 이방성이 있고 평면 방향으로 양호한 열 전도성을 갖는다. 따라서, 그래파이트 시트는 LED가 동작중인 경우에 평면 방향으로 국부적으로 발생한 열을 순간적으로 전도하여, 그래파이트 시트의 표면을 팽창하게 하고 또는 방열 부재의 효과적인 열 방출 영역이 그래파이트와 접합하도록 하여 높은 방열 효율을 달성한다.
상기와 같은 성질을 갖는 그래파이트 시트에 의한 방열은 상부에 장착되도록 도 1에 도시된 LED 칩이 마련된 그래파이트 시트를 포함하는 전자 장치에 대한 개략 단면도를 참조하여 설명될 것이다.
전자 장치(100)는 금속층(101)과 그래파이트층(102)으로 구성된 방열부 구조(120)상의 서브 마운트(103)상에 LED 칩(104)을 장착함에 의해 구성된 발열부 구 조(110)를 구비한다. LED 칩(104) 및 서브 마운트(103)는 AuSn 등의 하드 솔더(106a)에 의해 접합한다. 방열부 구조(120) 및 발열부 구조(110)는 하드 솔더(106a) 보다 용융점이 낮은 Sn 등으로 이루어진 소프트 솔더(106h)에 의해 접합된다. LED 칩(104)은 도면에 도시되지 않은 수지에 의해 피복된다.
상술한 구성의 전자 장치(100)의 열전달의 개략 경로는 다음과 같다.
LED 칩(104)의 동작에 의해 발생한 열은 하드 솔더(106a)를 통해 전도되어 서브 마운트(103)에 전달된다. 서브 마운트(103)에 전달된 열은 소프트 솔더(106b)를 통해 전도되고 그래파이트층(102)에 전달된다. 이와 같이 적층 방향으로 전달된 열은 그래파이트층(102)의 평면 방향으로 존도된다. 그래파이트층(102)의 평면 방향으로 넓게 방출된 열은 금속층(101)에 전달되고 금속층(101)의 표면으로부터 대기중으로 유효하게 방출된다.
그래파이트층(102)이 존재하지 않아 발열부 구조(110)가 금속층(101)에 의해 직접 접합하는 경우에, 서브 마운트(103)로부터 금속층(101)까지 전달된 열은 주로 평면 방향 보다는 두께 방향으로 전도된다. 그에 따라, 금속층(101) 영역이 방열성을 개선하기 위해 확대되어도 충분한 방열 효과를 달성할 수 없다.
그러나, 평면 방향으로의 열 전도성을 개선하기 위해 그래파이트층(102)을 서브 마운트(103)와 금속층(101) 사이에 삽입되도록 배치하면, 효과적인 방열 영역이 금속층(101)에서 확대되어 LED 등의 발열체가 효과적으로 냉각되는 것이 가능하다.
또한, 주재료로서 그래파이트 시트 등의 높은 방열성을 달성한다고 기대되는 카본을 함유하는 높은 열 전도성 카본 재료를 갖는 LED 패키지가 예를 들면 일본국 특허공개공보 제2006-86391호에 개시되어 있다.
상기 일본국 특허공개공보 제2006-86391호에 개시된 LED 패키지는 도 1에 도시된 구성과 유사하다. 도 2는 상기 일본국 특허공개공보 제2006-86391호에 개시된 LED 패키지의 주요부의 단면을 도시한다.
LED 패키지(210)는 프레임 금속 베이스(211), LED 칩(212), 및 리드 부재(213)가 LED 칩(212)에 접속되도록 인도하는 절연 부재(214)를 포함하고, 솔더 재료 또는 접착제에 의해 소정의 위치에 존재하는 프레임 금속 베이스(211)상에 LED 칩(212)을 장착함에 의해 구성되고 상기 솔더 재료 또는 접착제는 높은 열 전도성 카본 재료(216)와 직접 접하게 된다.
프레임 금속 베이스(211)는 모르타르형(mortar-like) 측벽 부재(218) 및 바닥 플레이트 부재(219)로 구성된다. 절연 부재(214)는 개구(215)를 형성하고 외향 유도를 위해 전기 전도성 패턴이 마련된다. LED 칩(212)은 고온 전도성 카본 부재(216)상에 장착되고, 직접 접합하고, 바닥 플레이트의 개구(215)에 배치되고 외향 유도를 위해 전기 전도성 패턴을 경유하여 와이어 본딩(217)에 의해 리드 부재(213)에 접속된다. 금속 주입 카본 재료(MICC)가 고온 전도성 카본 부재(216)로 사용되고, 상기 고온 전도성 카본 부재(216)는 응결이 발생하도록 특히 카본 파우더 또는 카보 파이버를 연소하고 Cu 또는 Al 등의 금속을 주입함에 의해 얻어진다. 열전도는 카본의 2차원 결정면의 격자 진동에 의해 이루어져서 150 내지 300mW/℃의 높은 열전도성이 나타난다.
상술한 바와 같이, 그래파이트 시트는 평면 방향으로 매우 높은 열 전도성이 있고 따라서 방열 재료로서 효과적이다. 그러나, 카본이 주재료로서 사용되는 그래파이트 시트의 솔더 젖음성(wettability)은 낮아서 솔더층을 마련하여 서브 마운트를 그래파이트 시트상에 구현하는 것이 용이하지 않았다. 그에 따라, 그래파이트 시트와 서브 마운트를 접합함에 의해 높은 열전달율이 얻어지더라도, 그래파이트 시트와 서브 마운트 사이의 접합을 솔더층에 의해 실현하는 것은 불가능하다.
서브 마운트와 그래파이트 시트를 스크루 클램프(screw clamp) 등으로 기계적으로 접촉하게 하는 방법에 있어서, 큰 열저항으로 기능하는 공기층이 서브 마운트와 그래파이트 시트 사이에서 미시적으로 개입하고 그에 따라, 그래파이트 시트의 방열성을 감소시킨다.
서브 마운트와 그래파이트 시트 사이에 열 전도성 그리즈(grease)을 도포하여 공기층을 제거하는 것이 가능하다. 그러나, 그리즈의 열전도성은 솔더의 열전도성 보다 더 낮다. 따라서, 그래파이트 시트의 방열성을 충분히 이용하는 것이 불가능하다. 일본국 특허공개공보 2006-86391호는 LED 패키지가 높은 온도의 도전성 카본 재료와 LED 칩, 즉 발열체를 열적으로 어떻게 접합하는가에 대해서는 개시하고 있지 않다. 따라서, 상기 일본국 특허공개공보 2006-86391호가 높은 온도의 전도성 카본 재료의 열적 성질을 이용한다고 말하기 어렵다.
따라서, 상당한 열적 저항이 종래의 그래파이트 시트롤 포함하는 전자 장치의 발열체와 그래파이트 시트 사이에 존재할 것이다. 따라서, 바람직한 냉각 특성이 그래파이트 시트가 사용되어도 달성할 수 없다.
또한, 그래파이트 시트가 있음에 기인한 높은 열 전도성을 달성하는 경우에, 복수의 소자 등이 동일한 기판상에 장착된 경우에 문제가 아마 발생할 것이다. 예를 들면, 커넥터가 LED가 장착된 이후에 추가로 장착되는 것을 가정한다. 그 경우에, 커넥터를 솔러링하는데 인가된 열은 이미 장착되어 있는 LED에 대한 솔더를 용융시킬 것이고 그 결과 LED의 변위가 발생할 것이다. 따라서, 높은 열 전도성 그래파이트 시트를 포함하는 전자 장치에 LED를 배치하지 않고 커넥터가 장착되는 제조 방법이 필수불가결하게 되었다.
본 발명의 목적은 그래파이트의 열 방출 특성의 이점을 충분히 이용할 수 있는 전자 장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 매우 전도율이 높은 기판상에 발열체 및 커넥터를 장착할 수 있는 전자 장치를 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 전자 장치에 있어서,
발열체, 상기 발열체를 장착하는 받침대(pedestal), 상기 발열체와 상기 받침대를 접합하는 금속을 포함하는 제1의 접속 부재를 포함하는 발열부 구조와,
제1의 금속층과 상기 제1의 금속층상에 적층된 그래파이트층을 포함하는 방열부 구조를 포함하고,
제2의 금속층이 상기 제1의 금속층이 적층되는 면에 대향하는 상기 그래파이트층의 면상에 배치되고,
상기 제2의 금속층 및 상기 받침대는 제2의 접속 부재에 의해 접합되어 상기 발열부 구조 및 상기 방열부 구조가 접합되고, 상기 발열부 구조는 상기 방열부 구조의 상기 그래파이트층의 측면상에 장착되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 전자 장치에는 제2의 금속층이 그래파이트층 상에 마련되어 제2의 접속 부재에 의해 발열부 구조와 방열부 구조 사이의 접합을 달성하는 것이 가능하다. 즉, 그래파이트 표면상에서 솔더와의 젖음성(wettability)가 양호한 부재를 제공함에 의해, 솔더층은 예를 들면 제2의 접속 부재로서 형성 가능하다. 그에 따라, 발열체로부터 그래파이트층으로의 열의 전달 경로의 열적 저항이 감소 가능하여 그래파이트층의 열방출 성질을 충분하게 이용할 수 있다.
또한, 상기 제2의 금속층은 구리 또는 알루미늄을 함유하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 그래파이트층에 대면(facing)하는 측면에 대향(opposite)하는 측면상의 표면은 방청 처리를 행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 발열체는 LED, CPU 또는 IC인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1의 접속 부재 및 제2의 접속 부재는 솔더층인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1의 접속 부재는 솔더 범프(bump) 또는 골드 범프인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제1의 접속 부재의 용융점은 상기 제2의 접속 부재의 용융점 보다 더 높은 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 받침대는 주 재료로서 AIN 또는 SiC로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른, 발열부 구조의 그래파이트층의 측면상에 장착된 발열체를 포함하는 전자 장치에 있어서,
발열체와, 제1의 금속층과 상기 제1의 금속층상에 적층된 그래파이트층을 포함하는 방열부 구조를 포함하고,
제2의 금속층이 상기 제1의 금속층이 적층되는 면에 대향하는 상기 그래파이트층의 면상에 배치되고,
상기 제2의 금속층상에 형성된 배선층과 상기 발열체는 솔더 범프 또는 골드 범프에 의해 접합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른, 방열부 구조의 그래파이트층의 측면상에 장착된 가열 전자 소자를 포함하는 전자 장치에 있어서,
배선 인출부를 갖는 가열 전자 소자와,
제1의 금속층 및 상기 제1의 금속층상에 적층된 그래파이트층을 포함하는 방열부 구조를 포함하고,
제2의 금속층이 상기 제1의 금속층이 적층되는 면에 대향하는 상기 그래파이트층의 면상에 배치되고,
상기 가열 전자 소자는 상기 배선 인출부가 마련되는 제1의 면과, 상기 배선 인출부가 마련되지 않는 제2의 면을 구비하고,
상기 제2의 금속층과 상기 가열 전자 소자의 상기 제2의 면은 접합되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 전자 장치에는 제2의 평면상에 배선 인출부가 마련되지 않고 그에 따라 절연체 등의 간섭이 없이 제2의 금속층상에 배선 인출부가 직접 장착 가능하다. 그에 따라, 가열 전자 소자와 방열부 구조 사이의 열적 저항이 감소되어 그래파이트층의 열방출 성질을 충분하게 이용할 수 있다.
또한, 상기 가열 전자 소자는 반도체 장치이고, 상기 배선 인출부는 배선용 배선이 전기적으로 접속되는 P 폴(pole) 및 N 폴인 것을 특징으로 한다. 그 경우에, 상기 반도체 장치는 LED인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2의 금속층 및 상기 제2의 면은 솔더층에 의해 접합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른, 발열체, 상기 발열체를 장착하는 받침대(pedestal), 상기 발열체와 상기 받침대를 접합하는 금속을 포함하는 제1의 접속 부재를 포함하는 발열부 구조와, 제1의 금속층과, 상기 제1의 금속층상에 적층된 그래파이트층을 포함하는 방열부 구조를 포함하고, 상기 발열부 구조와 커넥터가 상기 방열부 구조의 상기 그래파이트층의 측면상에 장착되는 전자 장치의 제조 방법에 있어서,
제2의 금속층을 상기 제1의 금속층이 적층되는 면에 대향하는 상기 그래파이트층의 면상에 형성하고, 금속을 함유하는 제2의 접속 부재에 의해 상기 제2의 금속층과 상기 받침대를 접합하고,
상기 발열체를, 상기 제2의 금속층과 상기 제2의 접속 부재가 접합하고 있는 상기 받침대 상에 상기 제1의 접속 부재와 접합하고, 동시에 상기 커넥터를 상기 방열부 구조상에 금속을 함유하는 제3의 접속 부재와 접속하는 것을 특징으로 한다.
상술한 본 발명의 전자 장치의 제조 방법에 따르면, 발열체 빛 커넥터는 동시에 접합된다. 따라서, 솔더층이 각각의 접속 부재로서 사용되는 경우에도, 커넥터의 장착시에 가해지는 열이 발열체를 고정하는 솔더층을 용융시키지 않아 변위되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른, 발열체, 상기 발열체를 장착하는 받침대(pedestal), 상기 발열체와 상기 받침대를 접합하는 금속을 포함하는 제1의 접속 부재를 포함하는 발열부 구조와, 제1의 금속층과, 상기 제1의 금속층상에 적층된 그래파이트층을 포함하는 방열부 구조를 포함하고, 상기 발열부 구조와 커넥터가 상기 방열부 구조의 상기 그래파이트층의 측면상에 장착되는 전자 장치의 제조 방법에 있어서,
제2의 금속층을 상기 제1의 금속층이 적층되는 면에 대향하는 상기 그래파이트층의 면상에 형성하고, 금속을 함유하는 제2의 접속 부재에 의해 상기 제2의 금속층과 상기 받침대를 접합하고,
상기 방열부 구조상에 절연층을 형성하고,
상기 절연층상에 배선층을 형성하고,
상기 커넥터를 금속을 함유하는 제3의 접속 부재와 접합하고,
상기 커넥터가 상기 절연층상에서 상기 제3의 접속 부재와 접속한 후, 상기 제1의 금속층의 측면으로부터 가열하여 상기 제1의 접속 부재를 용융하여, 상기 발열체가 상기 받침대상에 접합하고,
상기 제3의 접속 부재가 상기 제1의 금속층의 측면으로부터의 가열에 기인하여 용융되기 이전에, 상기 제1의 금속층의 측면으로부터의 가열을 중지하는 것을 특징으로 한다.
받침대 상에 발열체를 접합하기 위해서 제1의 금속층의 측면으로부터 인가된 열로 제1의 접속 부재를 용융하는데 걸리는 시간과, 커넥터를 배선층과 접합하기 위해서 제3의 접속 부재를 용융하는데 걸리는 시간을 비교하면, 후자가 절연층의 간섭에 기인하여 보다 더 오래 걸릴 것이고, 그에 따라 상기 시간들의 시간차가 발생한다. 상술한 본 발명의 전자 장치의 제조 방법은 제3의 접속 부재가 용융되기 전의 가열을 방지하기 위해 시간차를 이용하는 것이다. 그에 따라, 커넥터를 접합하는 데 사용되는 제3의 접속 부재를 용융시킴이 없이 받침대 상에 발열체가 장착 가능하다.
본 발명에 따르면, 제2의 금속층은 그래파이트층 상에 형성된다. 따라서, 발열체의 받침대와 방열부 구조는 솔더층과 접합 가능하다. 따라서, 발열체로부터 그래파이트층까지의 열전달은 적합하게 되고 그래파이트층으로 하여금 평면 방향으로의 열 전도율을 충분히 이용하도록 할 수 있어 열 방출을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 전자 장치의 제조 방법에 따르면, 어떠한 변위도 발생시키지 않고 고열 전도율으로 기판상에 발열체와 커넥터를 장착하는 것이 가능하다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 구성, 특징, 효과들은 본 발명의 실시예를 도시하는 도면을 참조하여 이하의 설명으로부터 자명하게 될 것이다.
(제1의 실시예)
도 3은 본 발명의 전자 장치(1)의 구성을 도시하는 개략 단면도이다.
전자 장치(1)는 그래파이트층(5) 및 제1의 금속층(6)을 포함하는 방열부 구조(20) 상부의 서브 마운트(3)상의 LED 칩(2)을 장착함에 의해 구성되는 가열부 구조(10)를 포함한다. 제2의 금속층(7)은 그래파이트층(5)상에 마련된다. 가열부 구조(10) 및 방열부 구조(20)는 제2의 솔더층(4b)과 접합한다. 즉, 가열부 구조(10)의 서브 마운트(3)와 방열부 구조(20)의 제2의 금속층(7)은 제2의 솔더층(4b)과 접합한다.
방열부 구조(20)는 LED 칩(2)으로부터 외기(exterior atmosphere)까지 열을 방출하기 위한 것으로서, 평면 방향으로의 양호한 열 전도율을 갖는 그래파이트층(5) 및 양호한 열 전도율을 갖는 금속으로 이루어진 제1의 금속층(6)을 포함한다. 그래파이트층(5)은 LED 칩(2)이 장착되는 제1의 금속층(6)의 측면상의 평면상에 적층됨으로써 마련된다.
가열부 구조(10)에 있어서, LED 칩(2) 및 서브 마운트(3)는 AuSn 등으로 구성된 제1의 솔더층(4a)과 접합된다. 가열부 구조(10)는 방열부 구조(20)상에 적층된 절연층(32) 및 배선층(31)에 형성된 개구(40) 내측에 배치된다. 배선층(31) 및 서브 마운트(3)는 와이어(33)에 의해 접속된다. 방열부 구조(20) 및 가열부 구조(10)는 융점이 제1의 솔더층(4a)의 융점 보다 더 낮은 제2의 솔더층(4b)과 접합된다. LED 칩(2)은 도면에 도시되지 않은 수지로 피복된다.
다음에 가열부 구조(10)의 각각의 층들이 설명될 것이다.
서브 마운트(3)는 LED 칩(2)이 장착되는 받침대다. 응력, 변형 등이 열팽창 계수의 차이에 기인하여 발생하지 않도록, 서브 마운트(3)로서 열 전도율이 양호한 AIN, SiC 등의 세라믹으로 구성된 절연 기판이 사용되고, 상기 재료들은 열 팽창계수가 LED 칩(2)의 기판 재료와 비교적 유사하다.
LED 칩(2)은 제1의 솔더층(4a)과 서브 마운트(3)상에서 접합된다. 제1의 솔더층(4a)으로서 주재료로 Au를 함유하는 AuSn으로 이루어진 솔더가 바람직하다. AuSn을 주재료로 사용하는 경우에, 융융점은 약 280℃가 될 것이다.
제2의 솔더층(4b)으로서 용융점이 제1의 솔더층(4a) 보다 더 낮은 Sn계 솔더가 바람직하다.
다음에, 방열부 구조(20)의 각각의 층이 설명될 것이다.
예를 들면 구리, 알루미늄 등의 재료가 제1의 금속층(6)으로 사용된다. 여기서, 구리의 열 전도율은 390(W/m·K)이고, 열 팽창계수는 1.0 내지 1.4(㎠/s)이다. 한편, 알루미늄의 열 전도율은 230(W/m·K)이고, 열 팽창계수는 0.9(㎠/s)이다.
그래파이트층(5)은 주재료로 그래파이트를 갖는 그래파이트 시트이고, 예를 들면 "Super λGS((®): Taica Corporation사 제품)"이 사용된다. Super λGS((®)가 사용된 경우에, 평면 방향으로의 열 전도율은 400(W/m·K)이고, 열 팽창계수는 3.0 내지 3.2(㎠/s)이다.
제2의 금속층(7)은 가열부 구조(10)와 방열부 구조(20) 사이의 열저항을 낮추기 위한 것으로서 그래파이트층(5)의 열팽창율을 충분히 이용한다. 제2의 금속층(7)에 있어서, 구리 등의 양호한 열전도율을 갖는 금속으로 이루어진 금속막이 바람직하게 사용된다. 그래파이트층(5) 및 서브 마운트(3)가 솔더층에 의해 접합되는 경우에도, 양쪽 솔더에 대한 젖음성(wettability)은 양호하지 않다. 따라서, 솔더링에 의해 직접 접합하는 것은 극히 용이하지 않다. 여기서, 본 실시예에 있어서, 제2의 금속층(7)은 그래파이트층(5)상에 마련된다. 그에 따라, 솔더에 대한 젖음성이 개선된다. 즉, 본 실시예의 전자 장치(1)에 있어서, 제2의 금속층(7)이 있음으로 해서 제2의 솔더층(4b)을 사용함에 의해 가열부 구조(10)와 방열부 구조(20)의 접합이 가능해진다.
제2의 금속층(7) 및 제2의 솔더층(4b)의 열전도율은 일반적으로 열 전도성 그리즈(grease) 보다 더 높고, 그에 따라, 가열부 구조(10)로부터 방열부 구조(20)까지 열을 전달할 수 있다. 또한, 양호하게는 제2의 금속층(7)은 그래파이트층(5)상에의 적층의 발생 및 가열부 구조(10)에의 접합시에 작업성을 확보하기 위해 가능한 얇게 형성된 박막이다. 더욱이, 제2의 금속층(7)에 대해 산화되기 쉬운 구리 등의 재료를 사용하는 경우에, 금 도금(gold plating) 등의 방청 처리가 열전달 성질을 유지하기 위해 바람직하다. 여기서, 제2의 금속층(7)으로 알루미늄을 사용하는 경우에, 열 전도율은 양호하지만 솔더 젖음성은 양호하지 않다. 따라서, 솔더 젖음성을 개선하기 위해 표면에 대한 도금 처리를 하는 것이 필요하다.
다음에, 전자 장치(1)의 제조 방법이 설명될 것이다.
본 실시예의 전자 장치(1)는 가열부 구조(10)와 방열부 구조(20)를 각각 미리 제조하고 최종적으로 그들을 결합함에 의해 제조된다.
가열부 구조(10)를 제조하는 방법은 이하와 같다. AuSn으로 이루어진 제1의 솔더층(4a)은 미리 서브 마운트(3)상에 형성된다.
이어서, 제1의 솔더층(4a)이 미리 용융된다. 그 상태에서, LED 칩(2)이 제1의 솔더층(4a)상에 배치된다. 제1의 솔더층(4a)은 냉각되고 응고된다. 그에 따라, LED 칩(2)이 서브 마운트(3)상에 장착되어 가열부 구조(10)가 완성된다.
방열부 구조(20)를 제조하는 방법은 이하와 같다.
먼저, 그래파이트층(5)이 제1의 금속층(6)상에 적층된다.
이어서, 제2의 금속층(7)이 제1의 금속층(6)이 적층되는 평면에 대해 대향하는 측면상의 그래파이트층(5)의 평면상에 적층되어, 방열부 구조(20)가 완성된다.
다음에, 절연층(32)과, 개구(40)가 형성되는 배선층(31)이 제2의 금속층(7)을 포함하는 방열부 구조(20)의 제2의 금속층(7)상에 순차적으로 적층된다.
다음에, 주재료로서 Sn으로 이루어진 제2의 솔더층(4b)이 개구(40)의 제2의 금속층(7)상에 형성된다. 제2의 금속층(7)이 솔더와의 젖음성이 양호하기 때문에, 제2의 솔더층(4b)은 양호한 상태로 제2의 금속층(7)상에 형성된다.
가열부 구조(10)는 상술한 바와 같이 형성된 제2의 솔더층(4b)상에 배치되어 서브 마운트(3)는 제2의 솔더층(4b)과 대면(facing)한다. 그 후, 제2의 솔더층(4b)의 용융점에 도달할 때까지 열이 가해진다. 여기서, 제1의 솔더층(4a)의 용융점이 제2의 솔더층(4b)의 용융점 보다 더 높기 때문에, 열이 가해진 경우에 용융이 되지 않는다.
제2의 솔더층(4b)의 용융점이 제1의 솔더층(4a) 보다 더 낮은 용융점까지 한정되지는 않지만, 동일한 용융점을 갖는 어떠한 층이라도 사용될 수 있다. 융점이 동일한 솔더가 이용되는 경우에도, 제1의 솔더층(4a)은 상응하는 가열에 의해 용융되지 않을 것이다. 그 이유는 이하와 같다.
골드 패턴(도시 생략)이 서브 마운트(3)상에 형성된다. 제2의 솔더층(4b)을 용융하기 위한 열은 서브 마운트(3)를 통해 전달되어 상기 골드 패턴을 용융시킨다. 골드 패턴이 용융되는 경우에, 제1의 솔더층(4a)으로 용융된다. 그에 따라, 제1의 솔더층(4a)의 골드 함량은 증가될 것이다. 골드 함량의 증가는 제1의 솔더층(4a)층의 용융점을 올릴 것이다. 그에 따라, 제1의 솔더층(4a)의 용융점이 제2의 솔더층(4b)의 용융점 보다 더 높게 될 것이고, 그에 따라, 제2의 솔더층(4b)을 용융하기 위해 열이 인가되는 경우에 녹지 않을 것이다.
마지막으로, 서브 마운트(3) 및 배선층(31)이 와이어(33)와 접합되어 전자 장치(1)가 완성된다.
다음에, 본 실시예의 전자 장치(1)의 LED 칩(2)에서 발생한 열의 전달 경로에 대한 개략 경로가 설명될 것이다.
LED 칩(2)의 동작에 의해 발생한 열은 먼저 제1의 솔더층(4a)을 통해 전도되어 서브 마운트(3)에 전달된다.
서브 마운트(3)에 전달된 열은 제2의 솔더층(4b)을 통해 전도되고, 제2의 금속층(7)에 전달되고, 그 후 그래파이트층(5)에 전달된다. 따라서, 서브 마운트(3)로부터 그래파이트층(5)까지 전달된 열은 제2의 솔더층(4b) 및 제2의 금속층(7)을 통해 전도됨에 의해 이동한다. 본 실시예의 경우에, 제2의 금속층(7)은 그래파이트층(5)상에 마련된다. 따라서, 제2의 솔더층(4b)을 사용하고 양호한 열 전도율은 갖 는 가열부 구조(10)와 방열부 구조(20) 사이의 접합이 생성된다. 따라서, 가열부 구조(10)와 방열부 구조(20) 사이의 열저항이 가능한 많이 감소된다. 따라서, LED 칩(2)에서 발생한 열은 그래파이트층(5)에 효과적으로 전달될 수 있다.
적층 방향으로 LED 칩(2)으로부터 그래파이트층(5)에 전달된 열은 그래파이트층(5)과 평면 방향으로 전도된다. 그래파이트층(5)에 의해 평면 방향으로 광범위하게 방출된 열은 제1의 금속층(6)에 전달되고 제1의 금속층(6)의 표면으로부터 공기중에 효과적으로 방출된다. 여기서, 전자 장치(1)가 다른 장치에 설치된 경우에, 상응하는 장치가 방열 부재로 기능하게 되어 방열 영역이 넓어지게 된다. 예를 들면 전자 장치(1)가 금속 인클로저(enclosure)를 포함하는 조명 기구의 메인 바디에 부착되는 경우를 생각해보자. 제1의 금속층(6)의 측면이 조명 기구의 메임 바디에 부착되는 경우에, 열은 제1의 금속층(6)으로부터 조명 기구의 메인 바디에 전달될 것이고, 조명 기구의 메인 바디의 표면으로부터 공기중으로 방출될 것이다. 여기서, 열방출 효율을 올리기 위해 가열 파이프 또는 방출핀에 제1의 금속층(6)이 부착되는 경우 역시 같을 것이다.
그래파이트층(5)은 서브 마운트(3)와 제1의 금속층(6) 사이의 간섭을 야기하여 평면 방향으로의 열 전도율을 향상시킨다. 그에 따라, 제1의 금속층(6)의 효과적인 방열 영역이 넓어지고 그에 따라 LED 등의 발열체의 효과적인 냉각이 가능하게 될 것이다. 그러나, 상술한 종래기술 등에서 기술한 바와 같이 상당한 열 저항이 있어 가열부 구조(10)와 방열부 구조(20) 사이에서 개입하였기 때문에, 그래파이트 성질의 충분한 장점을 고려하지 않았다.
이에 비해, 본 발명에 있어서, 솔더와의 젖음성이 높은 제2의 금속층(7)이 그래파이트층(5)상에 형성된다. 그에 따라, 가열부 구조(10)와 방열부 구조(20) 사이의 접합은 제2의 솔더층(4b)에 의해 실현된다. 그 후, 가열부 구조(10)와 방열부 구조(20) 사이의 낮은 열 저항을 유지하는 것이 가능하다. 또한, 제2의 금속층(7)에 대해 열 전도성이 높은 금속막을 이용함에 의해 열 저항이 낮게 유지된다.
여기서, 본 실시예의 다른 구성이 도 4에 도시된다.
도 3에 도시된 구성에 있어서, LED 칩(2) 및 서브 마운트(3)는 제1의 솔더층(4a)과 접합한다. 이에 반해, 도 4에 도시된 전자 장치(1b)의 구성에서, LED 칩(2)과 서브 마운트(3)는 범프(4d)에 의해 플립-칩 접합된다. 범프(4d)는 솔더 범프 또는 골드 범프일 수 있다. 여기서, 도 3에 도시된 구성은 제1의 솔더층(4a)이 범프(4d)에 의해 대체된다는 점을 제외하고 도 4에 도시된 구성과 유사하고, 대응부들은 도 3에서 사용된 바와 같은 동일한 도면 부호를 사용한다. 또한, 본 구성에 있어서, LED 칩(2)으로부터의 열은 범프(4d)를 통해 서브 마운트(3)에 전달된다. 그 후, 열은 상술한 경로를 따라 이동하여 방출된다.
또한, 본 실시예의 다른 구성은 도 5에 도시된다.
도 3의 각각의 전자 장치(1) 및 도 4의 각각의 전자 장치(1b)는 LED 칩(2)을 갖는다. 이에 비해, 도 5에 도시된 전자 장치(1c)는 CPU(2a)를 포함한다. 즉, 본 발명은 서브 마운트(sub-mount)를 통해 배선층상에 장착된 LED 칩을 포함하는 전자 장치 뿐만 아니라 서브 마운트의 간섭이 없이 배선층상의 범프에 의해 직접적인 플립-칩 접합되는 CPU 또는 IC를 포함하는 전자 장치에 적용 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 평면 방향으로의 그래파이트의 고온 방출 특성을 적절하게 이용하는 것이 가능하다. 따라서, 소요의 냉각 특성이 전자 장치에서 실현된다.
(제2의 실시예)
본 발명의 실시예의 전자 장치(51)의 구성을 설명하는 개략 단면도가 도 6에 도시된다.
본 실시예의 전자 장치(51)의 LED 칩(52)은 상면상에 마련된 P 폴(pole)(52a) 및 N 폴(52b)에 의해 구성되고, 서브 마운트의 간섭이 없이 제2의 금속층(7)상에 직접 장착된다. 다른 기본 구성은 제1의 실시예와 동일하기 때문에 상세한 설명은 생략한다.
P 폴(pole)(52a) 및 N 폴(52b)이 마련되지 않은 LED 칩(52)의 하면상에, 도금층(예를 들면, 골드 도금)이 형성되어 양호한 솔더 젖음성을 갖게 될 것이다. LED 칩(52)은 평면이 제2의 금속층(7)에 대면하게 하여 솔더층(4c)에 의해 접합된다. P 폴(52a)은 제1의 배선 와이어(33a)에 의해 제1의 배선층(31a)에 전기적으로 접속되고 N 폴(52b)은 제2의 배선 와이어(33b)에 의해 제2의 배선층(31b)에 전기적으로 접속된다.
제1의 실시예는 하면상에 N 폴(또는 P 폴)과 상면상에 P 폴(또는 N 폴)을 포함하는 장착된 LED 칩(2)에 적합한 구성으로 되어 있다. P 및 N 폴이 상면 및 하면상에 배치된 LED 칩(2)의 경우에 있어서, 방열부 구조(20)상에서 제2의 금속층(7)을 절연할 필요가 있다. 따라서, 서브 마운트(3)상에 장착된 LED 칩(2)은 제2의 금 속층(7)상에 장착된다. 따라서, LED 칩(2)에 의해 발생된 열은 제1의 솔더층(4a), 서브 마운트(3) 및 제2의 솔더층(4b)을 경유하여 제2의 금속층(7)에 전달될 것이다.
이에 비해, 본 실시예의 경우에 있어서, 상술한 바와 같이, LED 칩(52) 내의 P폴(52a) 및 N폴(52b)은 LED 칩(52)의 상면상에 형성되지만 하면상에는 형성되지 않는다. 따라서, 서브 마운트에 의해 절연이 필요치 않다. 또한, 제1의 실시예와 마찬가지로, 매우 양호한 열방출 성질에 도달할 수 있다. 그러나, 본 실시예에 있어서, LED 칩(52)은 제2의 금속층(7)상에 직접 장착되므로 서브 마운트 및 제1의 솔더층(4a)은 생략 가능하다. 따라서, 본 실시예의 경우에 있어서, LED 칩(52)으로부터 그래파이트층(5)까지의 열저항은 감소 가능하다. 따라서, 평면 방향으로의 그래파이트의 고온 방출 성질을 충분히 이용하는 것이 가능하고, 동시에 양호한 열 방출이 달성 가능하다.
또한, 제1의 실시예의 경우에, 제1의 솔더층(4a)과 접합하는 LED 칩(2) 및 서브 마운트(3)를 포함하는 가열부 구조(10)를 제조하는 스텝이 요구된다. 즉, 서브 마운트(3)에 제1의 솔더층(4a)을 마련하고, 제1의 솔더층(4a)을 용융된 상태로 되게 하고, 제1의 솔더층(4a)상에 LED 칩(52)을 장착한 후에 제1의 솔더층(4a)을 용융된 상태로 냉각 및 응고함에 의해 서브 마운트(3) 및 LED 칩(52)을 장착한 후에 통합하는 스텝이 요구된다.
이에 비해, 본 실시예의 LED 칩(52)은 서브 마운트 및 제1의 솔더층이 필요하지 않다. 따라서, 발열부 구조의 제조가 필요치 않다. 그에 따라, 제조 단계가 단순화되고 또한 장치의 부품 갯수가 줄어든다.
또한, 서브 마운트를 포함하는 발열부 구조의 경우에, 서브 마운트로부터 2개의 배선을 인출할 필요가 있다. 따라서, 배선의 접속 영역을 확보하기 위해, 서브 마운트의 영역을 LED 칩의 영역보다 더 넓게 할 필요가 있다. 이로 인해, 장치의 크기가 보다 더 커지게 된다.
서브 마운트의 영역을 LED 칩의 영역보다 더 넓게 하는 것이 필요하고, 그 결과, 그 만큼 사이즈가 더 커진다.
이에 비해, 본 실시예의 LED 칩(52)은 LED 칩의 단지 상기 부분에 대한 장착 영역을 필요로 한다. 따라서, 장치의 소형화가 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 평면 방향으로의 그래파이트의 열방출 특성을 충분히 이용하는 것이 가능하다. 따라서, 소요의 냉각 특성이 전자 장치에서 달성될 수 있다.
여기서, 본 실시예의 구성은 LED 칩이 제2의 금속층(7)을 접촉하는 평면을 제외한 발열부 구조의 평면상에 배선 인출부로 기능하도록 P 폴 및 N 폴을 절연함에 의해 바람직하게 구성된다. 예를 들면, P 및 N 폴이 상면상에 존재하는 경우 이외에, P 및 N 폴이 측면상에 형성 가능하다.
또한, 본 실시예는 솔더층(4c)에 의해 하면상에 형성된 골드 도금층을 포함하는 LED 칩을 제2의 금속층(7)과 접합함에 의해 실시된다. 그러나, 골드 도금층이 형성되지 않는 경우에, 접합은 접착제를 사용하여 실현 가능하다.
(제3의 실시예)
본 실시예에 있어서, 전자 장치는 그래파이트층과 제2의 금속층을 포함하고 고열 전도를 실행한다. 특히 커넥터를 포함하는 전자 장치를 제조하는 방법이 설명될 것이다. 여기서, 이하의 설명에서, 제1의 실시예에서 설명된 전자 장치(1)는 예시로서 사용된다.
다른 장치와 전자 장치(1) 사이의 전기적인 접속을 하는 기술적 사상의 경우에, 전자 장치(1)의 배선층(31)을 다른 장치에 링크하도록 전기 배선을 사용하는 것이 고려된다. 그 경우에, 전기 배선은 배선층(31)에 솔더링될 것이다. 그러나, 상술한 바와 같이, 전자 장치(1)는 매우 고온의 전도성이다. 따라서, 솔더링 철(soldering iron) 열은 전자 장치(1)에 의해 흡수되고 적합한 합금층의 제조는 실패하고, 그 결과, 기계적으로 불완전한 솔더링이 될 것이다. 즉, 솔더링을 배선층(31)상에 실행하는 방법은 실질적으로 용이하지 않을 것이다.
따라서, 도 7에 도시된 바와 같이, 다른 장치에 대한 전기적인 접속을 하도록 커넥터(34)에 대해 플러그를 삽입하고 제3의 솔더층(4e)을 삽입되도록 사용하는 것이 고려될 수 있다. 그러나, 상기 장치가 미리 장착되어 있는 LED 칩(2)을 포함하는 경우에, 커넥터(34)로 하여금 전자 장치(1)상에서 역류(reflow) 솔더링을 겪게 하는 어떠한 시도라도 용융될 제3의 솔더층(4e)을 녹일 뿐만 아니라, 제1의 솔더층(4a)을 용융시키게 된다. 그 후, 이미 위치 지정 처리를 받은 LED 칩(2)의 변위가 발생하여, 허용치 이상의 힘이 와이어(33)에 대해 인가될 것이다.
따라서, 그래파이트 층 및 제2의 금속층을 포함하는 본 발명의 전자 장치상에 커넥터를 장착하는 경우에 있어서, 커넥터는 이하의 방법에 의해 양호하게 장착 될 것이다.
먼저, 제1의 솔더층(4a)이 서브 마운트(3)상에 형성된다. 또한, 제3의 솔더층(3e)이 미리 배선층(31)상에 형성된다. 따라서, 제1의 솔더층(4a) 및 제3의 솔더층(4e)이 미리 형성된 이후에, LED 칩(2)이 제1의 솔더층(4a)사에 배치되고 커넥터(34)가 제3의 솔더층(4e)상에 배치된다. 이어서, 제1의 솔더층(4a) 및 제3의 솔더층(4e)이 동시에 가열된다. 그에 따라, LED 칩(2)은 제1의 솔더층(4a)을 사용하여 서브 마운트(3)상에 솔더링된다. 동시에, 커넥터(34)는 제3의 솔더층(4e)을 사용하여 배선층(31)상에 솔더링 된다. 따라서, LED 칩(2) 및 커넥터(34)의 동시의 솔더링은 미리 배치되어 있는 LED 칩(2)이 커넥터(34)에 솔더링하는 것이 기인하여 변위되는 것을 방지한다.
또한, 이하의 방법이 채택될 수 있다.
먼저, 커넥터(34)는 제3의 솔더층(4e)을 이용하여 미리 배선층(31)에 솔더링되어 삽입된다. 다음에, LED 칩(2)이 제1의 솔더층(4a) 상에 배치된다. 그 상태에서, 열이 제1의 금속층(6)의 후면(그래파이트층(5)이 형성되지 않은 면)의 측면으로부터 인가된다. 그 후, 열이 그래파이트층(5), 제2의 금속층(7), 제2의 솔더층(4b) 및 서브 마운트(3)를 경유하여 제1의 솔더층(4a)에 전달되어 제1의 솔더층(4a)이 용용되어 LED 칩(2) 및 서브 마운트(3)가 접합된다. 후면측으로부터 제1의 금속층(6)을 가열하는데 사용된 열은 당연히 제3의 솔더층(4e)에 전달될 것이다. 그러나, 상당한 열 저항성의 기능이 있는 절연층(32)이 제1의 금속층(6)과 제3의 솔더층(4e) 사이에 배치된다. 따라서, 제3의 솔더층(4e)이 용용되기 시작하는데 필요한 시간은 제1의 솔더층(4a)이 용용되는데 걸리는 시간보다 더 많이 걸릴 것이고, 상기 걸리는 시간 사이에 시간차가 발생할 것이다. 즉, 시간차를 이용하는 경우에, 육측의 후면은 가열되어 제1의 솔더층(4a)을 용융시키고, 가열은 제3의 솔더층(4e)이 용용되기 시작하기 전에 중지된다. 그에 따라, 커넥터(34)를 접합하는 제3의 솔더층(4e)을 용융시키지 않고도 LED 칩(2)이 장착된다.
또한, 상술한 실시예들의 각각의 금속층은 박판 또는 도금층일 수 있다. 특히, 도금층인 경우에, 니켈층이 미리 미리 형성되어 골드 도금층이 그 상부에 형성된다.
본 발명의 양호한 실시예가 특정 실시예를 사용하여 설명되었지만, 상기 설명은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명의 변형예, 변경예는 이하의 청구범위의 본질적인 범위내에 포함된다는 점을 이해해야 할 것이다.
본 발명명의 전자 장치에는 제2의 금속층이 그래파이트층 상에 마련되어 제2의 접속 부재에 의해 발열부 구조와 방열부 구조 사이의 접합을 달성하는 것이 가능하다. 즉, 그래파이트 표면상에서 솔더와의 젖음성(wettability)가 양호한 부재를 제공함에 의해, 솔더층은 예를 들면 제2의 접속 부재로서 형성 가능하다. 그에 따라, 발열체로부터 그래파이트층으로의 열의 전달 경로의 열적 저항이 감소 가능하여 그래파이트층의 열방출 성질을 충분하게 이용할 수 있다.
본 발명의 전자 장치에는 제2의 평면상에 배선 인출부가 마련되지 않고 그에 따라 절연체 등의 간섭이 없이 제2의 금속층상에 배선 인출부가 직접 장착 가능하 다. 그에 따라, 가열 전자 소자와 방열부 구조 사이의 열적 저항이 감소되어 그래파이트층의 열방출 성질을 충분하게 이용할 수 있다.
상술한 본 발명의 전자 장치의 제조 방법에 따르면, 발열체 빛 커넥터는 동시에 접합된다. 따라서, 솔더층이 각각의 접속 부재로서 사용되는 경우에도, 커넥터의 장착시에 가해지는 열이 발열체를 고정하는 솔더층을 용융시키지 않아 변위되는 것을 방지할 수 있다.
상술한 본 발명의 전자 장치의 제조 방법은 제3의 접속 부재가 용융되기 전의 가열을 방지하기 위해 시간차를 이용하는 것이다. 그에 따라, 커넥터를 접합하는 데 사용되는 제3의 접속 부재를 용융시킴이 없이 받침대 상에 발열체가 장착 가능하다.
본 발명에 따르면, 제2의 금속층은 그래파이트층 상에 형성된다. 따라서, 발열체의 받침대와 방열부 구조는 솔더층과 접합 가능하다. 따라서, 발열체로부터 그래파이트층까지의 열전달은 적합하게 되고 그래파이트층으로 하여금 평면 방향으로의 열 전도율을 충분히 이용하도록 할 수 있어 열 방출을 실현할 수 있다.

Claims (17)

  1. 전자 장치에 있어서,
    발열체, 상기 발열체를 장착하는 받침대(pedestal), 상기 발열체와 상기 받침대를 접합하는 금속을 포함하는 제1의 접속 부재를 포함하는 발열부 구조와,
    제1의 금속층과 상기 제1의 금속층상에 적층된 그래파이트층을 포함하는 방열부 구조를 포함하고,
    제2의 금속층이 상기 제1의 금속층이 적층되는 면에 대향하는 상기 그래파이트층의 면상에 배치되고,
    상기 제2의 금속층 및 상기 받침대는 제2의 접속 부재에 의해 접합되어 상기 발열부 구조 및 상기 방열부 구조가 접합되고, 상기 발열부 구조는 상기 방열부 구조의 상기 그래파이트층의 측면상에 장착되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2의 금속층은 구리 또는 알루미늄을 함유하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 그래파이트층에 대면(facing)하는 측면에 대향(opposite)하는 측면상의 표면은 방청 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 발열체는 LED인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 발열체는 CPU 또는 IC인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1의 접속 부재 및 제2의 접속 부재는 솔더층인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1의 접속 부재는 솔더 범프(bump) 또는 골드 범프인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1의 접속 부재의 용융점은 상기 제2의 접속 부재의 용융점 보다 더 높은 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 받침대는 주 재료로서 AIN 또는 SiC로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자장치.
  10. 전자 장치에 있어서,
    발열체와,
    제1의 금속층과 상기 제1의 금속층상에 적층된 그래파이트층을 포함하는 방열부 구조를 포함하고,
    제2의 금속층이 상기 제1의 금속층이 적층되는 면에 대향하는 상기 그래파이트층의 면상에 배치되고,
    상기 제2의 금속층상에 형성된 배선층과 상기 발열체는 솔더 범프 또는 골드 범프에 의해 접합되고, 상기 발열체는 상기 방열부 구조의 상기 그래파이트층의 측면상에 장착되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 발열체는 CPU 또는 IC인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  12. 전자 장치에 있어서,
    배선 인출부를 갖는 가열 전자 소자와,
    제1의 금속층 및 상기 제1의 금속층상에 적층된 그래파이트층을 포함하는 방열부 구조를 포함하고,
    제2의 금속층이 상기 제1의 금속층이 적층되는 면에 대향하는 상기 그래파이트층의 면상에 배치되고,
    상기 가열 전자 소자는 상기 배선 인출부가 마련되는 제1의 면과, 상기 배선 인출부가 마련되지 않는 제2의 면을 구비하고,
    상기 제2의 금속층과 상기 가열 전자 소자의 상기 제2의 면은 접합되고,
    상기 가열 전자 소자는 상기 방열부 구조의 상기 그래파이트층의 측면상에 장착되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 가열 전자 소자는 반도체 장치이고, 상기 배선 인출부는 배선용 배선이 전기적으로 접속되는 P 폴(pole) 및 N 폴인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 반도체 장치는 LED인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제2의 금속층 및 상기 제2의 면은 솔더층에 의해 접합되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  16. 발열체, 상기 발열체를 장착하는 받침대(pedestal), 상기 발열체와 상기 받 침대를 접합하는 금속을 포함하는 제1의 접속 부재를 포함하는 발열부 구조와, 제1의 금속층과, 상기 제1의 금속층상에 적층된 그래파이트층을 포함하는 방열부 구조를 포함하고, 상기 발열부 구조와 커넥터가 상기 방열부 구조의 상기 그래파이트층의 측면상에 장착되는 전자 장치의 제조 방법에 있어서,
    제2의 금속층을 상기 제1의 금속층이 적층되는 면에 대향하는 상기 그래파이트층의 면상에 배치하고, 금속을 함유하는 제2의 접속 부재에 의해 상기 제2의 금속층과 상기 받침대를 접합하고,
    상기 발열체를, 상기 제2의 금속층과 상기 제2의 접속 부재가 접합하고 있는 상기 받침대 상에 상기 제1의 접속 부재와 접합하고, 동시에 상기 커넥터를 상기 방열부 구조상에 금속을 함유하는 제3의 접속 부재와 접속하는 것을 특징으로 하는 전자 장치의 제조 방법.
  17. 발열체, 상기 발열체를 장착하는 받침대(pedestal), 상기 발열체와 상기 받침대를 접합하는 금속을 포함하는 제1의 접속 부재를 포함하는 발열부 구조와, 제1의 금속층과, 상기 제1의 금속층상에 적층된 그래파이트층을 포함하는 방열부 구조를 포함하고, 상기 발열부 구조와 커넥터가 상기 방열부 구조의 상기 그래파이트층의 측면상에 장착되는 전자 장치의 제조 방법에 있어서,
    제2의 금속층을 상기 제1의 금속층이 적층되는 면에 대향하는 상기 그래파이트층의 면상에 배치하고, 금속을 함유하는 제2의 접속 부재에 의해 상기 제2의 금속층과 상기 받침대를 접합하고,
    상기 방열부 구조상에 절연층을 형성하고,
    상기 절연층상에 배선층을 형성하고,
    상기 커넥터를 금속을 함유하는 제3의 접속 부재와 접합하고,
    상기 커넥터가 상기 절연층상에서 상기 제3의 접속 부재와 접속한 후, 상기 제1의 금속층의 측면으로부터 가열하여 상기 제1의 접속 부재를 용융하여, 상기 발열체가 상기 받침대상에 접합하고,
    상기 제3의 접속 부재가 상기 제1의 금속층의 측면으로부터의 가열에 기인하여 용융되기 이전에, 상기 제1의 금속층의 측면으로부터의 가열을 중지하는 것을 특징으로하는 전자 장치의 제조 방법.
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007004303A1 (de) 2006-08-04 2008-02-07 Osram Opto Semiconductors Gmbh Dünnfilm-Halbleiterbauelement und Bauelement-Verbund
DE102007004304A1 (de) 2007-01-29 2008-07-31 Osram Opto Semiconductors Gmbh Dünnfilm-Leuchtdioden-Chip und Verfahren zur Herstellung eines Dünnfilm-Leuchtdioden-Chips
JP5072667B2 (ja) * 2008-03-13 2012-11-14 株式会社東芝 半導体装置
DE102008021436A1 (de) * 2008-04-29 2010-05-20 Schott Ag Optik-Konverter-System für (W)LEDs
US8230690B1 (en) 2008-05-20 2012-07-31 Nader Salessi Modular LED lamp
US10012375B1 (en) 2008-05-20 2018-07-03 Nader Salessi Modular LED lamp
JP5271879B2 (ja) 2008-11-28 2013-08-21 富士高分子工業株式会社 熱拡散シート及びその実装方法
CN102779908A (zh) * 2011-05-10 2012-11-14 惠州多尔数码科技有限公司 一种石墨导热的大功率平面光源封装方法
CN102427108A (zh) * 2011-11-15 2012-04-25 中国科学院半导体研究所 用于多电流注入区器件的倒装焊结构及其制作方法
JP5987657B2 (ja) * 2012-11-29 2016-09-07 株式会社デンソー 成膜処理方法および薄膜付物品の製造方法
JP6406760B2 (ja) 2013-09-26 2018-10-17 株式会社カネカ グラファイトシート、その製造方法、配線用積層板、グラファイト配線材料、および配線板の製造方法
JP6335638B2 (ja) * 2014-05-21 2018-05-30 シチズン電子株式会社 放熱基板、その製造方法及びその放熱基板を利用したled発光装置
JP6635941B2 (ja) 2014-12-04 2020-01-29 株式会社カネカ 高真空用層間熱接合性グラファイトシート
TWI659828B (zh) * 2016-07-27 2019-05-21 日商Jx金屬股份有限公司 附散熱用金屬材之結構物、印刷電路板、電子機器及散熱用金屬材
CN110023079B (zh) * 2017-01-31 2022-03-01 松下知识产权经营株式会社 石墨复合膜及其制造方法
CN114728858A (zh) * 2019-11-22 2022-07-08 三菱综合材料株式会社 陶瓷-铜-石墨烯接合体及其制造方法、以及陶瓷-铜-石墨烯接合结构
JP2023006510A (ja) 2021-06-30 2023-01-18 日亜化学工業株式会社 発光モジュール、車両用灯具、及び、放熱部材

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3417253B2 (ja) * 1997-05-30 2003-06-16 松下電器産業株式会社 金属−グラファイト複合体及びそれを用いた放熱体
JP3810204B2 (ja) * 1998-03-19 2006-08-16 三菱電機株式会社 半導体装置の製造方法および半導体装置
JP2000191386A (ja) * 1998-12-28 2000-07-11 Nippon Mitsubishi Oil Corp 金属被覆炭素材料
CN1226752C (zh) * 2001-01-29 2005-11-09 捷时雅株式会社 介电体用复合颗粒、超微颗粒复合树脂颗粒、介电体形成用组合物及其用途
JP2002299744A (ja) * 2001-04-02 2002-10-11 Sony Corp 半導体レーザアセンブリ
JP2003031929A (ja) * 2001-07-19 2003-01-31 Tamura Kaken Co Ltd 水溶性プリフラックス、プリント回路基板及びプリント回路基板の金属の表面処理方法
US20050073846A1 (en) * 2001-09-27 2005-04-07 Kenji Takine Lightemitting device and method of manufacturing the same
JP4085917B2 (ja) * 2003-07-16 2008-05-14 松下電工株式会社 高熱伝導性発光素子用回路部品及び高放熱モジュール
US7473933B2 (en) * 2004-10-29 2009-01-06 Ledengin, Inc. (Cayman) High power LED package with universal bonding pads and interconnect arrangement
JP2006135771A (ja) * 2004-11-08 2006-05-25 Renesas Technology Corp 電子部品モジュール

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