KR20120095355A

KR20120095355A - 전자 기기용 히트 싱크 및 그의 제조 프로세스

Info

Publication number: KR20120095355A
Application number: KR1020127008355A
Authority: KR
Inventors: 호시아키 데라오; 히데아키 고비키
Original assignee: 제이에프이 세이미츠 가부시키가이샤
Priority date: 2009-10-01
Filing date: 2010-10-01
Publication date: 2012-08-28
Also published as: EP2485257B1; JP5698947B2; KR101679104B1; EP2485257A1; CN102612745A; US9299636B2; EP2485257A4; US20120186800A1; CN102612745B; WO2011040044A1; JP2011129880A

Abstract

Cu 매트릭스와 30 질량% 초과, 80 질량% 이하의 Cr 을 포함하는 Cr-Cu 합금 판을 Cu 판에 결합하고, 결합물을 압연하여서, Cr-Cu 합금 층 및 Cu 층을 가지는 적층체를 만들어 제조된 전자 기기용 히트 싱크가 개시된다. 전자 기기용 히트 싱크는 낮은 열 팽창 특성, 특히 두께 방향으로 우수한 열 전도율, 및 감소된 전체 두께를 가진다.

Description

전자 기기용 히트 싱크 및 그의 제조 프로세스{HEAT SINK FOR ELECTRONIC DEVICE, AND PROCESS FOR PRODUCTION THEREOF}

본 발명은 전자 기기에 장착되는 반도체 소자 등과 같은 발열체로부터 발생된 열을 신속하게 방산하기 위해 적절히 사용되는 히트 싱크 및 이 히트 싱크를 제조하는 프로세스에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 열 팽창률 및 열 전도율의 유리한 개선에 관한 것으로, 즉 히트 싱크의 비교적 낮은 열 팽창률 및 비교적 높은 열 전도율을 달성하는 것이다.

하이브리드카 등의 인버터에서 사용하기 위한 고출력 파워 반도체 부품에 대한 수요는 최근에 급속하게 증가하고 있다.

전술한 대로 파워 반도체 부품에서, 반도체는 일반적으로 세라믹 기판과 접합된다. 세라믹 기판의 예로는 구리 피막 알루미나 세라믹으로서 적층 기판, 즉 직접 접합된 구리 (DBC) 기판, 및 알루미늄 피막 알루미늄 질화물로서 적층 기판, 즉 직접 접합된 알루미늄 (DBA) 기판을 포함한다.

반도체는 자체적으로 발생된 열을 신속하게 방산하는 것이 바람직하기 때문에, 반도체는 결국 공기 또는 물에 의해 냉각된다. 공기 또는 물에 의한 이러한 냉각을 효율적으로 수행하고 냉각이 전자 기기 내 비교적 작은 공간에서 다른 소자에 악영향을 미치는 것을 방지하도록, 일반적으로 납땜에 의해 반도체와 접합된 세라믹 기판이 비교적 높은 열 전도율을 가지는 재료와 더 결합되어서 적층 구조체를 구성한다. Si 와 같은 반도체 재료처럼 비교적 낮은 열 팽창률을 가지는 세라믹 기판은 기판과 반도체 사이에 신뢰할 수 있는 접합을 달성할 수 있다.

전술한 대로 이러한 세라믹 기판과 함께 적층될 가장 일반적으로 사용되는 히트 싱크 재료는 순 구리이다. 즉, 세라믹 기판은 종종 그것과 적층된 구리 플레이트를 통해 공기 냉각된다. 그러나, 순 구리는 비교적 높은 열 팽창률을 가져서 세라믹 기판과 구리 사이의 열 팽창률의 차이가 비교적 크기 때문에, 구리 플레이트와 세라믹 기판 사이의 접합 계면에서 비교적 큰 열 응력을 발생시키고 반도체를 손상시키고 그리고/또는 반도체가 세라믹 기판으로부터 박리되게 하는 문제점을 순 구리가 가진다. 따라서, 전술한 대로 이러한 종래의 히트 싱크 재료가 사용되는 경우에, 히트 싱크 재료는 열 응력을 완화시키기 위해서 충분한 두께를 가져야 한다.

비교적 다량의 열을 발생시키는 하이브리드카에서 사용하기 위한 인버터는 수냉 작용을 위해 알루미늄으로 만들어진 냉각기와 결합된다. 이 경우에 히트 싱크 재료의 예로는 비교적 높은 열 전도율과 비교적 낮은 열 팽창률을 가지는 Mo-Cu 재료를 포함한다. 하지만, 히트 싱크 재료로서 전술한 바와 같은 이러한 Mo-Cu 재료는, 비록 비교적 비슷한 열 팽창률 때문에 세라믹 기판과 재료 사이에 신뢰할 수 있는 접합을 달성할지라도, Al 로 만들어진 냉각기와 Mo-Cu 재료간 비교적 큰 열 팽창률의 차이 때문에 Mo-Cu 재료와 알루미늄으로 만들어진 냉각기가 규소 그리스를 통해 나사에 의해 서로 결합되어야 하는 문제점을 유발한다.

본 발명의 발명자는 JP-B 4138844 호에서, 전술한 Mo-Cu 재료에 대한 대안 재료로서, 비교적 낮은 열 팽창 특성과 비교적 높은 열 전도율 양자를 가지는 비교적 저가의 Cr-Cu 합금을 제안하였다.

전술한 Cr-Cu 합금은 Cu 가 다공성 Cr 소결체에 용침 (infiltrate) 한 후 소결체를 압연시킴으로써 만들어진다.

JP-B 4138844 호의 실시예에서 알 수 있듯이, 압연재 (압하율: 72 %) 는 열 팽창률이 저감되는 좋은 효과를 나타낸다. 하지만, 이 경우에, 면 내 (in-plane) 방향으로 재료의 열 전도율과 두께 방향으로 열 전도율을 비교했을 때, 면 내 방향으로 열 전도율은 대략 200 W/mK 인 반면에, 두께 방향으로 열 전도율은 대략 150 W/mK 이어서, 재료의 두께 방향으로 비교적 나쁜 열 전도율을 나타낸다. Cu 용침된 Cr 소결체가 압연될 때, Cr 상은 압연 방향으로 확대되고 결과적으로 Cr-Cu 합금은 JP-B 4138844 호의 도 1 에 나타낸 것과 같은 Cr 층의 적층 구조체를 보여준다. Cu 상이 어떻게든 두께 방향으로 연속적으로 존재할지라도, Cu 상보다 낮은 열 전도율을 가지는 이 Cr 상 (구체적으로, Cr 상의 층상 입자) 은 압연재의 두께 방향으로 열을 원활하게 방산하는 것을 방해할 수 있다. 반면에, 압연재의 면 내 방향으로 Cu 상을 따라 열이 용이하게 방산할 수 있는 것으로 추정된다. 더 큰 압하율은 압연재의 면 내 방향과 두께 방향 사이에 더 큰 특징 차이를 발생시킨다는 것을 확인하였다.

전술한 Cr-Cu 합금이 히트 싱크 플레이트 또는 판 (sheet) 을 위해 사용되는 경우에, 두께 방향으로 비교적 낮은 열 전도율에도 불구하고 면 내 방향으로 양호한 열 방산 효과가 보상하는 방식으로 예상될 수 있으므로 열이 관련 면의 일부에서만 발생될 때 압연에 의해 야기되는 열 전도율의 방향성 문제는 비교적 중요하지 않게 된다. 그러나, 열이 히트 싱크 플레이트의 관련 면의 전 부분에 의해 수용되고 히트 싱크 플레이트의 다른 또는 반대 면에서 방산되어야 할 때, 히트 싱크 플레이트의 두께 방향으로 열 전도율이 실질적으로 히트 싱크 플레이트의 히트 싱크 특성을 결정하기 때문에 히트 싱크 플레이트는 만족할 만한 히트 싱크 특성을 보여줄 수 없다.

JP-A 2007-035985 호는 일면이 Cr-Cu 합금으로 구성되고 타면이 Cu 로 구성된 Cr-Cu/Cu 복합 합금을 개시한다. 이 복합 합금은 Cu 플레이트를 다공성 Cr 소결체에 배치하고 나머지 Cu 가 Cr 소결체에 잔류하도록 Cu 의 일부를 Cr 소결체에 용침시켜서, Cr-Cu 합금 층과 Cu 층을 포함하는 2 층 구조체를 얻어 제조된다.

그러나, 전술한 대로 이러한 복합 합금인 경우에, 용침 처리 후 응고 수축으로 인해 Cu 층에 수축공 (shrinkage cavity) 이 발생되는 문제점이 있다. 더 큰 소결체의 크기는 더욱 눈에 잘 띄는 수축공을 발생시키는데, 이것은 취급하기에 어렵다. Cu 층의 두께는 전술한 대로 이러한 수축공이 없는 Cu 층을 형성하도록 증가되어야 한다. 하지만, Cu 층의 두께 증가는 재료비를 상승시키는 우려를 증대시킨다.

본 발명은 유리하게도 전술한 문제점을 해결하려는 것을 목적으로 하고 그것의 목적은 비교적 낮은 열 팽창 특성, 특히 두께 방향으로 우수한 열 전도율 및 감소된 전체 두께를 가지는 전자 기기용 히트 싱크뿐만 아니라 이 히트 싱크를 제조하기 위한 유리한 방법을 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위해서 철저한 연구 결과로서, 본 발명의 발명자는 아래에 기술한 발견을 하였다:

a) Cr-Cu 재료 및 Cu 재료를 교대로 적층하면 결과로서 얻은 Cr-Cu 판 재료의 두께 방향으로 열 전도율을 향상시키고;

b) 결과로서 얻은 Cr-Cu 판 재료는 W-Cu 재료 등과 비교했을 때 양호한 압연 특성을 나타낸다. 따라서, Cu 용침된 Cr 재료와 Cu 재료를 확산 접합하여 얻은 제품은 냉간 압연에 의해 프로세싱될 수 있다.

본 발명은 전술한 발견을 기초로 한다.

구체적으로, 본 발명의 주요 특징들은 다음과 같다.

1. Cu 매트릭스와, 30 질량% 초과, 80 질량% 이하의 Cr 을 포함하는 Cr-Cu 합금 층; 및 Cr-Cu 합금 층의 상면과 후면에 구비된 Cu 층을 포함하는 전자 기기용 히트 싱크.

2. Cu 매트릭스와, 30 질량% 초과, 80 질량% 이하의 Cr 을 포함하는 적어도 하나의 Cr-Cu 합금 층, 및 적어도 하나의 Cu 층으로 구성되고, 이 층들이 교대로 적층된 적층체를 포함하고, 적층체의 상면과 후면 각각의 최외층은 Cu 층으로 구성되는 전자 기기용 히트 싱크.

3. 적층체의 상면과 후면 중 하나의 최외층으로서 Cu 층은 적층체의 상면과 후면 중 나머지 하나의 최외층으로서 Cu 층보다 두꺼운, 상기 1, 2 의 전자 기기용 히트 싱크.

4. Cr-Cu 합금 층의 Cr 상은 애스펙트비가 10 을 초과하는 평평한 층 모양의 구조체를 가지고, 두께 방향으로 평평한 Cr 상의 밀도는 10 상/mm 이상 ~ 1000 상/mm 이하의 범위에 있는, 상기 1 내지 3 중 어느 하나의 전자 기기용 히트 싱크.

5. Cr-Cu 합금 층은, 평평한 Cr 상 이외에, Cu 매트릭스에 Cr 입자를 포함하는데 각각의 Cr 입자는 100 nm 이하의 장경과 10 미만의 애스펙트비를 가지고, Cr 입자의 밀도는 적어도 20 입자/㎛²인, 상기 4 의 전자 기기용 히트 싱크.

6. Cr-Cu 합금 층 내 불가피한 불순물로서 O, N, C, Al, 및 Si 의 함유량은 각각 O: 0.08 질량% 이하, N: 0.03 질량% 이하, C: 0.03 질량% 이하, Al: 0.05 질량% 이하, 및 Si: 0.10 질량% 이하로 억제되는, 상기 1 내지 5 중 어느 하나의 전자 기기용 히트 싱크.

7. Cr-Cu 합금 층과 Cu 층 사이의 접합은 확산 접합인, 상기 1 내지 6 중 어느 하나의 전자 기기용 히트 싱크.

8. Cu 매트릭스와, 30 질량% 초과, 80 질량% 이하의 Cr 을 가지는 Cr-Cu 합금 판을 Cu 판에 결합하는 단계; 및 결합물을 압연하여서, Cr-Cu 합금 층과 Cu 층을 가지는 적층체를 제조하는 단계를 포함하는, 상기 1 내지 7 중 어느 하나의 전자 기기용 히트 싱크를 제조하는 방법.

9. Cu 매트릭스와, 30 질량% 초과, 80 질량% 이하의 Cr 을 함유하는 Cu 용침된 Cr 소결체를 준비하는 단계; Cr-Cu 압연 판을 얻기 위해서 Cu 용침된 Cr 소결체를 압연하는 단계; 및 Cr-Cu 압연 판을 Cu 판에 결합하여서, Cr-Cu 합금 층과 Cu 층을 가지는 적층체를 제조하는 단계를 포함하는, 상기 1 내지 7 중 어느 하나의 전자 기기용 히트 싱크를 제조하는 방법.

본 발명에 따르면, 비교적 낮은 열 팽창 특성을 가지고, 면 내 방향뿐만 아니라 두께 방향으로 우수한 열 전도율을 가지고, 감소된 전체 두께를 가지는 전자 기기용 히트 싱크를 얻을 수 있다.

도 1 은 Cr-Cu 합금재의 교차 압연시 압하율과 50 ℃ ~ 900 ℃ 의 범위에서 평균 열 팽창률 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 2a 와 도 2b 는 Cr-Cu 합금재와 Cu 재료가 확산-접합된 상태 및 확산-접합 후 온도가 상온으로 떨어질 때 두 재료 사이의 열 팽창률의 차이로 인해 압축 응력이 Cu 층에 발생된 상태를 각각 보여주는 도면이다.
도 3 은 Cu 용침된 Cr 재료 (즉, 압연되지 않은 Cr-Cu 합금재), 교차 압연된 Cr-Cu 합금재, Cr-Cu 합금재를 Cu 재료에 결합하고 이 결합물을 압연함으로써 얻어진 제품, Cr-Cu 합금재를 압연하고 압연된 Cr-Cu 합금재를 Cu 재료에 결합함으로써 얻어진 제품, 및 순 구리의 50 ℃ ~ 900 ℃ 의 범위에서 평균 열 팽창률을 비교하여 보여주는 그래프이다.
도 4 는 본 발명에 따라 Cr-Cu 합금 층과 Cu 층을 포함하는 전자 기기용 히트 싱크 단면의 사진이다.
도 5 는 Cr-Cu 합금 층과 Cu 층 사이의 접합 계면을 확대하여 보여주는 사진이다.
도 6 은 본 발명의 히트 싱크가 DBC 기판에 구비된 상태를 보여주는 도면이다.
도 7 은 본 발명의 히트 싱크가 DBA 기판에 구비되고 알루미늄으로 만들어진 냉각기와 더 결합된 상태를 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명이 달성된 이력을 설명할 것이다.

단일 재료로서 Cr-Cu 합금인 경우에, 그것의 압연 가공성은 JP-B 4138844 호에 개시된 대로 매우 양호한데, Cr-Cu 합금재는 비교적 높은 압하율로 냉간 압연될 수 있다. 여기에서, 압하율이 증가함에 따라 재료의 열 팽창률은 감소한다. 도 1 은 JP-B 4138844 호에서 전술한 결과뿐만 아니라, 더 큰 압하율 조건하에 얻어진 새로운 데이터를 보여준다. 대략 96 % 의 압하율로 압연 작용을 거친 압연된 Cr-Cu 합금재에서 관찰되는 열 팽창률은, 도 1 에 나타난 것처럼, 순 구리의 열 팽창률과 비슷하다는 것이 밝혀졌다.

Cr-Cu 합금재와 Cu 재료가 적층재를 형성하도록 서로 결합될 때, 적층재의 열 팽창률은 "혼합 법칙" 을 따르는 것으로 가정된다 (이 경우에, 적층재의 열 팽창률 = (Cr-Cu 합금재의 부피비 x Cr-Cu 합금재의 열 팽창률) + (Cu 재료의 부피비 x Cu 재료의 열 팽창률)). 따라서, Cr-Cu 합금재와 Cu 재료가 단순히 적층되는 경우에, 단일 재료로서 Cr-Cu 합금과 비교했을 때, 두께 방향으로 열 전도율이 개선되지만 동시에 면 내 방향으로 열 팽창률이 증가하는 것으로 이론상 추정된다.

그러나, Cr-Cu 합금재와 Cu 재료의 확산 접합에 의해 얻어진 적층재의 열 팽창률을 실제로 측정했을 때, 적층재의 열 팽창률은 혼합 법칙에 의해 예상되는 것보다 낮은 경향이 있음이 관찰된다.

특히, Cr-Cu 합금재와 Cu 재료의 확산 결합 (접합) 후에 결합된 제품을 적어도 90 % 의 압하율로 압연함으로써 얻어진 압연재 및 적어도 80 % (바람직하게 적어도 90 %) 의 압하율로 Cr-Cu 합금재를 압연하고, 이와 같이 압연된 Cr-Cu 합금재와 Cu 재료를 교대로 적층하고 적층물이 확산 결합되어 얻어진 적층재 각각은 혼합 법칙에 의해 예상되는 것보다 더 낮은 열 팽창률을 나타내어, 열 특성을 상당히 개선한다.

방전 플라즈마 소결 (SPS) 또는 열간 프레스에 의해 비교적 고온에서 확산 접합이 수행될 때, 확산 접합 후에 Cr-Cu 합금 층과 Cu 층 사이의 수축량 차이로 인해 내부 응력이 발생되는데, 수축량 차이는 Cr-Cu 합금 층 재료와 Cu 층 재료 사이에서 열 팽창률의 차이에 의해 발생한다. 따라서, 확산 접합 후, 결합물이 상온으로 냉각될 때, 면 내 방향으로 압축 응력이 발생하고 도 2 에 나타난 것처럼 Cr-Cu 합금재보다 더 큰 열 팽창률을 가지는 Cu 재료에서 내부 응력으로서 잔류한다.

다음에, 도 3 은 Cu 용침된 Cr 재료 (즉, 압연되지 않은 Cr-Cu 합금재), 교차 압연된 Cr-Cu 합금재, Cr-Cu 합금재를 Cu 재료에 결합하고 결합물을 압연하여 얻은 제품 (이하 "접합 압연품" 이라고 함), Cr-Cu 합금재를 압연하고 이렇게 압연된 Cr-Cu 합금재를 Cu 재료와 결합하여서 얻은 제품 (이하 "압연 접합품" 이라고 함), 및 순 구리의 평균 열 팽창률을 50 ℃ ~ 900 ℃ 의 범위에서 비교하여 보여준다.

도 3 에 나타난 것처럼, 온도가 약 400 ℃ 에 도달할 때까지 평균 열 팽창률이 상당히 감소하는 특이 현상은 "접합 압연품" 및 "압연 접합품" 양자에서 관찰된다. 이 현상은 혼합 법칙에 의해 예상되는 것보다 이 제품들의 열 팽창률을 저하시키는 요인일 것이다. 이 현상의 메커니즘은, 비록 명확하게 밝혀지지 않았지만, Cr-Cu 재료와 Cu 재료 사이의 열 팽창률 차이 때문에 확산 접합시 발생되는 내부 응력과 관련되는 것으로 추정된다.

혼합 법칙에 의해 예상된 것보다 낮은 열 팽창률을 가지는 이 현상의 결과로서, 납땜 또는 경납땜이 수행될 때 비교적 낮은 열 팽창률을 나타내는 재료를 얻을 수 있다.

전술한 대로, Cr-Cu 합금재를 압연할 때 더 큰 압하율은 재료의 열 팽창률의 더 큰 감소를 발생시킨다. Cu 용침된 Cr 재료 (아직 압연되지 않음) 가 Cu 재료에 확산-결합된 후 결합물이 압연되는 경우와 압연을 거친 Cu 용침된 Cr 재료 또는 압연된 Cr-Cu 합금재가 Cu 재료와 확산-결합되는 경우를 비교했을 때, Cr-Cu 합금재와 Cu 재료 사이의 열 팽창률의 차이 때문에 확산 결합시 발생되는 내부 응력이 후자의 경우에 더 크다. 따라서, 후자의 경우는 열 팽창률 감소 면에서 전자의 경우보다 더 유리하다. 도 3 에서, "접합 압연품" 을 "압연 접합품" 과 비교할 때, "압연 접합품", 즉 후자는, 온도가 약 400 ℃ 에 도달할 때까지 평균 열 팽창률이 감소하는 특이 현상이 전자보다 더욱 강하게 나타난다. 하지만, "접합 압연품" 은 압연되지 않은 Cr-Cu 합금재 및 교차 압연된 Cr-Cu 합금재와 비교했을 때, 충분히 낮은 열 팽창률을 나타내고, 확산-접합시 상대적으로 작은 결합 면적에도 불구하고 비교적 큰 압연 판이 제조될 수 있는 장점을 가지는데, 이것은 대량 생산 면에서 유리하다. 다른 선택으로서, 압연된 Cr-Cu 합금 판을 Cu 판에 확산-결합하고 또한 결합물을 압연하는 방법이 있는데, 이 방법은 비교적 두꺼운 제품이 90 % 이상의 높은 압하율로 제조되는 경우에 유리하다.

도 4 는 본 발명에 따라 Cr-Cu 합금 층과 Cu 층의 적층체로 구성된 전자 기기용 히트 싱크 단면의 사진을 보여준다 (이 히트 싱크는 이하 간단히 "히트 싱크" 라고 함). 도 4 의 적층체에서, 어두운 색상의 층은 Cr-Cu 합금 층을 나타내고 엷은 색상의 층은 Cu 층을 나타낸다. 도 4 의 실시예는 4 개의 Cr-Cu 합금 층과 5 개의 Cu 층, 즉 전부 9 개의 층을 가지는 적층체로 구성된 히트 싱크이다.

다음에, 도 5 는 Cr-Cu 합금 층과 Cu 층 사이의 접합 계면을 확대하여 보여주는 사진이다.

도 5 에 나타난 것처럼, Cr-Cu 합금 층과 Cu 층에서 Cu 는 본 발명에서 계면을 접합할 때 서로 완전히 융합된다. 따라서, 압축 응력이 Cu 층에 가해질 때, Cu 층이 Cr-Cu 합금 층으로부터 박리되는 것이 신뢰성 있게 방지된다.

본 발명에서, Cu 층은 다음과 같은 이유 때문에 Cr-Cu 합금/Cu 적층체의 각각의 최외층으로서 구비된다.

Mo-Cu 재료 또는 W-Cu 재료와 같은 Cr-Cu 재료는 일반적으로 납땜 및/또는 경납땜에 대해 그것의 습윤 특성을 개선하도록 Ni 도금 처리된다. Cr, Mo, W 복합 재료에 직접 제공되는 Ni 도금은 예를 들어 도금된 면에 존재하는 산화물의 영향으로 인해 복합 재료와 도금 사이에 비교적 나쁜 부착 특성을 나타내므로, 부착 특성을 개선하기 위해서 특정의 에칭 처리, 도금 프로세스 내에서 중간 열 처리, 도금 프로세스 후 열 처리 등이 일반적으로 수행되지만, 이런 특정 처리는 도금 관련 비용을 증가시키는 경향이 있다. 여기에서, 본 발명에 따른 적층체의 최외층으로서 Cu 층을 제공하면 보통의 Cu 재료에 Ni 도금을 수행할 수 있도록 하는데, 이것은 간단하고 용이하다. 또한, 본 발명에 따르면, Ni 도금이 제거될 수도 있고 신뢰성 있는 접합을 위태롭게 하지 않으면서 적층체의 순 구리 면에 납땜이 직접 수행될 수 있다. 또한, 본 발명의 Cr-Cu 합금/Cu 적층체에 프레스 가공이 용이하게 수행될 수 있음을 확인하였다.

비록 본 발명의 Cr-Cu 합금/Cu 적층체에서 적층될 Cr-Cu 합금과 Cu 층의 개수에 대하여 특별한 제약이 없을지라도, 적층체가 1 ~ 10 개의 Cr-Cu 층과 2 ~ 11 개의 Cu 층을 포함하는 것이 바람직하다 (즉, Cu 층의 개수는 Cr-Cu 층의 개수보다 하나 더 많다).

또한, 반도체를 향하고 있는 최외층의 두께가 제어될 필요가 있음을 제외하고, Cr-Cu 합금 층의 두께와 Cu 층의 두께에 대하여 특별한 제약이 없을지라도, Cr-Cu 합금 층과 Cu 층 각각은 50 ㎛ ~ 200 ㎛ 범위의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 특히 반도체를 향한 Cu 층의 두께는 바람직하게도 100 ㎛ 를 초과하지 않음을 알아야 한다. 일측에서 반도체를 향하고 타측에서 Cr-Cu 층에 의해 구속되는 Cu 층이 (일측에서 Cu 층의 면이 타측에서 면보다 덜 구속됨에 주의) 비교적 두꺼운 경우에, 비교적 자유로운 일측에서 Cu 층의 면이 Cu 재료에 고유한 열 팽창률을 나타내어서, 주름 (creases) 과 같은 소성 변형을 겪을 수 있다.

본 발명에서, Cr-Cu 합금/Cu 적층체의 가장 바깥쪽 Cu 층 중 하나 (즉, 반도체를 향하지 않은 최외층) 가 Cr-Cu 합금/Cu 적층체의 가장 바깥쪽 Cu 층 중 나머지 하나 (즉, 반도체를 향하고 있는 최외층) 보다 더 두꺼울수도 있다.

따라서, 반도체를 향하지 않고 비교적 두꺼운 가장 바깥쪽에 있는 하나의 Cu 층은, Cu 재료 고유의 열 팽창률과 비슷한 열 팽창률을 가지고 반도체를 향하고 있는 가장 바깥쪽 Cu 층의 경우와 정확히 반대의 방식으로 이러한 비교적 높은 열 팽창률에 의해 발생된 좋은 효과를 가질 수 있다. 반도체를 향하지 않은 가장 바깥쪽 Cu 층의 두께는 바람직하게 적어도 100 ㎛, 더욱 바람직하게 적어도 500 ㎛ 이다.

본 발명에 따른 Cr-Cu 합금/Cu 적층체를 제조하는 방법에 대하여, Cr-Cu 합금/Cu 적층체는, Cu 용침된 Cr 소결체를 압연하여 Cr-Cu 압연 판을 준비하고; 압연된 또는 비압연 Cu 판을 준비하고; 원하는 수의 Cr-Cu 압연 판 및 Cu 판을 적층하고 판을 서로 결합함으로써, 또는 Cu 용침된 Cr 소결체와 같은 Cr-Cu 합금 판이나 Cr-Cu 압연 판을 준비하고; Cu 판을 준비하고; 원하는 수의 Cr-Cu 합금 판과 Cu 판을 적층하고 적층체를 얻기 위해서 적층 판을 압연함으로써 제조될 수 있다. 후자의 방법은, 필요한 접합 및 압연 프로세스를 줄일 수 있으므로 경제적으로 유리하다.

본 발명의 Cr-Cu 합금/Cu 적층체를 제조하기 위한 방법에서 압하율은 적어도 80 %, 바람직하게 적어도 90 % 인데, 왜냐하면 더 큰 압하율은 더 낮은 열 팽창률을 발생시킬 뿐만 아니라 Cu 층의 삽입에 의해 유발되는 두께 방향으로 열 전도율을 더욱 개선시킬 수 있기 때문이다.

Cr-Cu 합금 판을 Cu 판에 결합하기 위한 방법에 대하여, 방전 플라즈마 소결 (SPS) 또는 열간 프레스에 의한 확산 접합이 특히 적합하고 유리하다.

다음에, Cr 함유량이 본 발명에서 사용하기 위한 Cr-Cu 합금에서 전술한 범위로 제한되는 이유가 설명될 것이다.

크롬은 본 발명의 Cr-Cu 합금에서 열 팽창률을 성공적으로 감소시키는 면에서 중요한 원소이다. Cr 함유량이 30 질량% 이하인 경우에, 반도체 재료와 신뢰성 있는 접합에 필요한 충분히 낮은 열 팽창률 (대략 14 x 10^-6K^-1 이하) 이 얻어질 수 없다. Cr 함유량이 80 질량% 를 초과하는 경우에, Cr 입자로 원활한 용침이 방해되고 만족할 만한 압연이 신뢰성 있게 수행될 수 없다. 따라서, Cr 함유량은 30 질량% 초과, 80 질량% 이하의 범위로 제한되어야 한다.

Cr-Cu 합금의 나머지는 Cu 와 불가피한 불순물이다.

불가피한 불순물 중에서, 특히, O, N, C, Al 및 Si 는 냉간 압연 가공성을 저하시키는 경향이 있다. 따라서, O, N, C, Al 및 Si 의 함유량은 각각 O: 0.08 질량% 이하, N: 0.03 질량% 이하, C: 0.03 질량% 이하, Al: 0.05 질량% 이하, 및 Si: 0.10 질량% 이하로 억제되는 것이 바람직하다.

구체적으로, 비교적 높은 압력하에서도 균열이 생기지 않는 만족할 만한 Cr-Cu 합금 판은 Cr-Cu 합금 내 O, N, C 의 함유량을 O: 0.08 질량% 이하, N: 0.03 질량% 이하, C: 0.03 질량% 이하로 각각 감소시킴으로써 달성될 수 있다.

또한, 철저한 연구 결과로서, 제조 프로세스 중 Cr-Cu 합금으로 불가피하게 혼합되는, Al 과 Si 의 함유량을 줄임으로써 90 % 이상의 압하율에서 압연이 가능하도록 프레스 가공에서 Cr-Cu 합금 판의 연성이 개선됨이 밝혀졌다.

다른 불가피한 불순물에 대하여, S, P 와 Fe 는 각각 S: 0.03 질량% 이하, P: 0.02 질량% 이하, Fe: 0.3 질량% 이하의 함유량으로 존재할 수도 있다.

Cr 재료로서 Cr 분말을 이용하는 분말야금법이 본 발명의 Cr-Cu 합금을 얻기 위해서 이용될 필요가 있다. Cr 분말만 또는 Cr 분말과 Cu 분말의 혼합물을 몰드에 채우고, 다공체를 만들기 위해서 분말을 소결하고 다공체에 Cu 를 용침시킴으로써 30 질량% 미만의 Cr 이 균일하게 분포하는 Cr-Cu 합금을 제조할 수 있다. 전술한 대로 Cr 분말만 소결함으로써 얻어진 이러한 다공체에 대해 예상되는 바람직한 기공률은 "수은 기공률 측정장치에 의한 미세 세라믹 생형체의 기공 크기 분포를 위한 시험 방법" (JIS R1655: 2003) 에 따라 측정된 값으로서 대략 15 ~ 65 부피% 이다. 원료 분말이 몰드에 채워진 후 몰딩 프로세스 중에 압력을 알맞게 조절함으로써 다공체를 준비할 때 기공률이 조절될 수 있다. 대안으로, 원료 분말이 몰드에 채워진 후 거기에 어떠한 인위적 압력을 가하지 않고서 소결될 수도 있다 (즉, "자연 충진" 상태에서 소결).

적어도 99 % 의 순도를 가지는 Cr 분말이 본 발명에서 사용되는 것이 바람직하다. Cr 분말의 입도에 대하여, 50 ~ 325 메시 (45 ㎛ ~ 300 ㎛), 바람직하게 100 ~ 200 메시 (75 ㎛ ~ 150 ㎛) 의 체눈 크기를 가지는 체를 이용한 입도 분류에 의해 얻어진 Cr 분말을 이용하는 것이 바람직하다. 다공성 소결체를 Cu 용침시킴으로써 얻어진 Cu 용침된 Cr 소결체의 가공성과 열 전도율 면에서 Cr 분말 내 불순물 함유량을 가능한 한 많이 감소시키는 것이 바람직하다.

Cr 분말은 일반적으로 전기 분해, 알루미늄 열 프로세스, 전기 제련 등에 의해 금속 블록이나 금속 플레이크 (flake) 를 준비하고, 금속 블록이나 금속 플레이크를 기계적으로 분쇄함으로써 얻어진다. Al 및 Si 는 이렇게 얻어진 Cr 원료 내 비교적 다량으로 불가피한 불순물로서 함유된 원소이다. 원료 Cr 분말은, 불가피한 불순물로서 C, N, O 와 같은 가스 성분을 비교적 다량 함유한다. Fe 는 또한 기계적 분쇄 프로세스 동안 원료 Cr 분말로 혼입될 수도 있다.

원료 Cr 분말은 불가피한 불순물로서 알루미늄을 함유한다. Cr 원료가 특히 알루미늄 열 프로세스에 의해 제조되는 경우에, 다른 Cr 원료의 제조 방법보다 더 많은 양의 Al 이 Cr 분말로 유입될 수도 있다. Al 의 일부는 Cr-Cu 합금 내 Cu 에서 고용 알루미늄으로서 존재한다. Al 의 나머지는 Cr-Cu 합금 내 산화물 입자로서 존재하고 Al 산화물은 Cr-Cu 합금 (판) 의 냉간 압연에서 프레스 가공성을 저하시키는 것으로 밝혀졌다. 또한, Al 과 유사하게, Si 는 냉간 압연에서 Cr-Cu 합금 판의 프레스 가공성을 저하시킨다. 또한, Cu 내 고용 Si 는 Cu 의 열 전도율을 상당히 저하시킨다. 따라서, Al 과 Si 는 반도체를 위한 히트 싱크 부재에서 바람직하지 못한 원소이고 그 함유량은 전술한 범위로 억제되는 것이 바람직하다.

탄소와 질소는 크롬과 결합되어, 탄화물과 질화물을 형성하여서, Cr-Cu 합금 판의 연성을 상당히 저하시킨다. 산소 일부는 Cu 내에 고용 산소로서 존재하여, Cr-Cu 합금의 열 전도율을 저하시킨다. 산소는 또한 Cr 과 결합하여 산화물을 형성하여서, Cr-Cu 합금 판의 열 특성과 연성을 저하시킨다. 따라서, C, N 과 O 의 함유량을 전술한 범위로 억제하는 것이 바람직하다.

산업적으로 생산된 전해 구리 분말, 분무 구리 분말 등이 Cr 분말로서 사용되는 것이 바람직하다.

Cr 분말을 소결하여 얻은 다공성 소결체를 용침하는 Cu 에 대하여, 산업적으로 생산된 터프 피치 구리, 인 탈산 구리, 무산소 구리 또는 전해 구리 분말, 분무 구리 분말 등과 같은 Cu 분말의 금속 Cu 판이 사용되는 것이 바람직하다. 원하는 두께를 가지는 Cr-Cu 합금은 Cu 용침된 Cr 소결체를 절삭 (기계가공) 시키고 그리고/또는 소결체 면에서 잔류 Cu 를 제거하도록 연삭시킴으로써 얻을 수 있다.

절삭이 수행되는 경우에, 작업 효율을 높이는 점에서 초경 탄화물 팁에 의한 밀링이 바람직하다. 하지만, 초경 탄화물 팁의 치핑 (chipping) 은 Cr-Cu 합금 판 면에 흠집을 낼 수도 있으므로, 초경 탄화물 팁을 양호한 조건에서 유지하는 것이 중요하다. CrN 등으로 코팅된 초경 탄화물 팁을 사용하는 것은 초경 탄화물 팁의 내구성을 향상시키는데 바람직하다. 이렇게 얻어진 Cr-Cu 합금의 Cu 매트릭스에서 Cr 상은, Cr-Cu 합금이 냉간 압연 또는 열간 압연을 거침으로써 평평하게 만들어진다. 10 을 초과하지 않는 애스펙트비를 가지는 Cr 상은 충분히 만족스럽게 열 팽창률을 감소시킬 수 없다. 따라서, Cr 상의 애스펙트비는 10 을 초과하고 바람직하게 적어도 50 이다.

Cr 상의 애스펙트비는, Cr-Cu 합금 판의 두께 방향 단면에서 선택된 평평한 Cr 상의 장변이 가장 길어 보이는 방향으로 단면 (보다 구체적으로, 압연 또는 판-펼침 방향 및 냉간 압연 또는 열간 압연을 거치는 Cu 용침된 Cr 소결체의 하향 압연 방향의 단면) 의 광학 현미경 관찰로부터 관련 길이 (L₁, L₂) 를 결정하고; 아래 식 (1) 으로 길이 (L₁, L₂) 를 입력함으로써 얻어진 값이다. 시야에서 Cr 상은 x 100 ~ 400 배율로 광학 현미경에 의해 관찰되고 Cr 상의 애스펙트비가 각각 계산된 후 이 애스펙트비의 평균 값을 구한다. 시야 내에 완전히 포함되는 Cr 상만 분석될 것이다. 복수의 Cr 상이 구조체를 형성하기 위해서 결합된 것으로 보이는 경우에, 구조체는 복수의 Cr 상으로 분해되고 이렇게 분해된 각 Cr 상의 애스펙트비가 계산될 것이다.

애스펙트비 = L₁/L₂ … (1)

식 (1) 에서 L₁ 은, Cr-Cu 합금 판의 두께 방향 단면에서 선택된, 평평한 Cr 상의 장변 직경이 가장 길게 보이는 방향으로 단면에서, 장변 직경이 가장 길게 보이는 방향으로 장변 직경의 최대 길이를 나타낸다. 식 (1) 에서 L₂ 는, Cr-Cu 합금 판의 두께 방향 단면에서 선택된, 평평한 Cr 상의 장변 직경이 가장 길게 보이는 방향의 단면에서, 두께 방향으로 최대 길이를 나타낸다. Cu 용침된 Cr 소결체를 냉간 압연 또는 열간 압연시킴으로써 Cr-Cu 합금 판이 얻어지는 경우에, 평평한 Cr 상의 장변 직경이 가장 길게 보이는 방향이 압연 또는 판 펼침 방향이다. Cr-Cu 합금 판이 Cu 용침된 Cr 소결체를 두 방향으로 압연하여 얻어지는 경우에, 평평한 Cr 상의 장변 직경이 더 길게 보이는 방향 중 하나가 평평한 Cr 상의 장변 직경이 가장 길게 보이는 방향이다.

두께 방향으로 평평한 Cr 상의 밀도 (개수/mm) 는 10 상/mm 이상 ~ 1000 상/mm 이하의 범위에 있는 것이 바람직하다. 평평한 Cr 상의 밀도가 10 상/mm 미만일 때, Cr 상의 층상 구조체의 형성이 불충분하여서, Cr 상에 의한 압연 또는 판 펼침 방향으로 열 팽창률을 감소시키는 효과가 만족스럽지 못한 문제점을 발생시킨다. 평평한 Cr 상의 밀도가 1000 상/mm 을 초과할 때, Cr 상은 서로 접촉하고 효과적으로 열 전도율에 기여하는 Cu 상 사이 연결을 차단하여서, Cr-Cu 합금 판의 열 전도율에 악영항을 미친다.

두께 방향으로 평평한 Cr 상의 밀도는 두께 방향으로 전 영역에 걸쳐 Cr-Cu 합금 판의 단면을 관찰하고, 두께 방향으로 단위 길이당 Cr 상의 평균 개수를 결정하고, 이 평균 개수를 두께 방향으로 mm 당 밀도로 평균 개수로 환산함으로써 결정된다. 구체적으로, 두께 방향으로 단위 길이당 Cr 상의 평균 개수는 시야 내 두께 방향과 평행하게 정렬된 20 라인 각각과 교차하는 Cr 상의 수를 세고 이 20 라인의 Cr 상을 교차하는 평균 개수를 계산하여 결정된다.

"접합 압연품", 즉 Cr-Cu 합금재를 Cu 재료와 결합하고 결합물을 압연함으로써 얻어진 제품인 경우에, "접합 압연품" 은 압연된 후 300 ℃ ~ 900 ℃ 범위의 온도로 가열되는 것이 바람직하다. 이 경우에, 30 ℃/분 이하의 냉각 속도로 확산 접합시 냉각 프로세스에서 냉각을 수행하거나 확산 접합하고 30 ℃/분 이하의 냉각 속도로 냉각한 후에 900 ℃ ~ 1050 ℃ 의 범위에서 용액 열 처리를 수행하고; 압연된 후 500 ℃ ~ 750 ℃ 의 범위의 온도에서 제품을 가열하는 것이 더욱 바람직하다. 유사하게, "압연 접합품", 즉 Cr-Cu 합금재를 압연하고 이렇게 압연된 Cr-Cu 합금재를 Cu 재료에 결합함으로써 얻어진 제품인 경우에, "압연 접합품" 은 결합된 후에 300 ℃ ~ 900 ℃ 범위의 온도로 가열되는 것이 바람직하다. 이 경우에, 압연 전 300 ℃ ~ 900 ℃ 범위의 온도로 가열을 수행하고; 30 ℃/분 이하의 냉각 속도로 확산 접합시 냉각 프로세스에서 냉각을 수행하거나 확산 접합하고 30 ℃/분 이하의 냉각 속도로 냉각한 후에 900 ℃ ~ 1050 ℃ 의 범위에서 용액 열 처리를 수행하고; 500 ℃ ~ 750 ℃ 의 범위의 온도에서 제품을 가열하는 것이 더욱 바람직하다.

열 팽창률을 감소시키는 면에서, 전술한 대로 냉각, 가열 등을 수행하여서, 100 nm 이하의 장경과 10 미만의 애스펙트비를 각각 가지는 입자 모양의 Cr 상이 Cu 매트릭스에서 평평한 Cr 상에 추가로 석출되는 것이 바람직하다. 입자 모양의 Cr 상의 밀도는 바람직하게 적어도 20 상/㎛² 이다. 본 발명에서 입자 모양의 Cr 상의 밀도는, x 10,000 ~ 300,000 배율로 1 ~ 5 kV 의 낮은 가속 전압으로 주사 전자 현미경 (SEM) 에 의해 입자 모양의 Cr 상을 관찰하고; 시야 내에서 시각적으로 확인되는 Cr 상의 개수로부터 입자 모양의 Cr 상의 밀도 (개수/㎛²) 를 계산하는 방법에 의해 결정된다.

전술한 본 발명에 따르면, 면 내 방향 뿐만 아니라 두께 방향으로 비교적 낮은 열 팽창 특성과 우수한 열 전도율을 가지는 Cr-Cu 합금/Cu 적층체로 이루어진 히트 싱크를 얻을 수 있다.

도 6 과 도 7 은 내부에 본 발명의 히트 싱크를 포함하는 전자 기기용 히트 싱크 기판 부재의 대표적 실시예를 각각 보여준다.

도 6 은, 본 발명의 히트 싱크 (1) 가 구리 피막 알루미나 세라믹의 적층체 기판 (DBC 기판) 에 구비된 실시예를 보여준다. 도 7 은, 본 발명의 히트 싱크 (1) 가 알루미늄 피막 알루미나 질화물의 적층체 기판 (DBA 기판) 에 구비되고 알루미늄으로 만들어진 냉각기 (2) 와 더 결합된 실시예를 보여준다. 도 6 과 도 7 에 나타낸 실시예에서, 본 발명의 히트 싱크는 위에서부터 Cu 층, Cr-Cu 합금 층 및 Cu 층을 포함하는 3 층 구조체를 가진다.

실시예

Cr 분말 (입도: 50 ㎛ ~ 200 ㎛) 은 주위 압력에서 몰드에 자연 충진되고 진공에서 소결되어서, 45 부피% (Cu 용침 후 Cr 함유량으로 환산되었을 때 50 질량% 에 대응) 의 기공률을 가지는 소결체 (70 x 70 x 4.5 mm) 가 제조되었다. 소결 온도는 1500 ℃ 이었고 소결 시간은 60 분이었다. Cu 플레이트가 이렇게 얻어진 소결체의 상면에 배치되었고 Cu 는 진공에서 1200 ℃ (유지 시간: 30 분) 로 소결체와 Cu 플레이트를 가열함으로써 용융되어서 Cu 가 소결체로 용침되어, Cu 용침된 Cr 소결체를 얻는다. 용침 처리 후, Cu 용침된 Cr 소결체는 26 ℃/분의 평균 냉각 속도로 냉각되었다. Cu 용침된 Cr 소결체는 그 후 진공에서 600 ℃ (유지 시간: 120 분) 로 가열되었다.

다음에, Cr-Cu 합금 면에 잔류하는 Cu 는 밀링 기계에 의해 제거되어서, 3.0 mm 의 두께를 가지는 Cr-Cu 합금 판이 얻어졌다. Cu 용침된 Cr 소결체 (Cr-Cu 합금 판) 의 분석은 다음과 같은 결과를 보여주었다. O: 0.04 질량% 이하, N: 0.02 질량% 이하, C: 0.02 질량% 이하, Al: 0.01 질량% 이하, 및 Si: 0.01 질량% 이하, P: 0.01 질량% 이하, S: 0.01 질량% 이하, 및 Fe: 0.15 질량%.

실시예 1

이렇게 준비된 Cr-Cu 합금 판은, Cr-Cu 합금 판이 0.05 mm 의 두께 (최종 압하율: 98.3%) 를 가질 때까지 두 압연 방향으로 서로 동일하도록 제어된 설정 압하율로 냉간 교차 압연되어서, 압연된 Cr-Cu 합금 판이 얻어졌다. 압연된 Cr-Cu 합금 판에서 65 mm x 65 mm 의 피스 (piece) 를 잘라내었다. 순 구리 판 (크기: 65 mm x 65 mm, 두께: 0.1 mm) 과 두 개의 중첩된 Cr-Cu 합금 판 피스 층 (각 층은 두 개의 중첩되고 압연된 Cr-Cu 합금 판 피스로 구성되고 0.1 mm 의 두께를 가짐), 및 다른 순 구리 등이 서로 교대로 적층되어서 4 개 층의 압연된 Cr-Cu 합금 판 피스와 5 개의 순 구리 판을 포함하는 적층체를 형성한다. 적층체는 900 ℃, 40 분의 유지 시간 및 20 MPa 의 가압력 조건하에 방전 플라즈마 소결 (SPS) 기기 (Sumitomo Coal Mining 주식회사 제조, "DR. SINTER SPS-1050") 를 사용하여 확산 접합되어서, Cr-Cu 합금/Cu 적층체가 얻어졌다.

이렇게 얻어진 Cr-Cu 합금/Cu 적층체에서 시험편을 잘라내 600 ℃ (유지 시간: 120 분) 에서 열 처리되었다. 그 후, 시험편의 두께 방향으로 열 전도율은 레이저 플래시법에 의해 측정되었다. 두께 방향으로 열 전도율은 230 W/mK 이었고 면 내 방향으로 열 전도율은 295 W/mK 이어서, Cr-Cu 합금-Cu 적층체가 우수한 히트 싱크 특성을 가졌음을 보여준다.

또한, 그 후 측정된 Cr-Cu 합금/Cu 적층체의 시험편의 50 ~ 900 ℃ 에서 평균 열 팽창률은 12.6 x 10^-6/K 이었다.

버터플라이 패키지와 같은 광 통신에서 사용하기 위한 반도체 케이스는, 일반적으로, 대략 850 ℃ 의 온도에서 경납땜함으로써 코바르 (Kovar) 재료 (Ni: 29 % - Co: 17 % - Fe) 에 반도체 케이스가 부착된 구조를 가진다. 그 후 측정된 코바르 재료의 평균 열 팽창률은 11.5 x 10^-6/K 이었다. 즉, Cr-Cu 합금/Cu 적층체의 전술한 평균 열 팽창률은 코바르 재료의 평균 열 팽창률과 가깝다. 따라서, 종래 기술보다 적은 변형률을 가지는 반도체 케이스는 본 발명에 따른 히트 싱크 적층체의 히트 싱크 부재와 상응하는 코바르 부재를 경납땜에 의해 부착함으로써 조립될 수 있음을 확인하였다. 반도체 케이스는 종종 직사각형 형상을 가진다. 이러한 직사각형 반도체 케이스에서, 히트 싱크 적층체 내 Cr-Cu 합금 층을 증가시키는 것은 특히 반도체 케이스의 평균 열 팽창률을 코바르 재료의 평균 열 팽창률에 가깝게 한다는 점에서 효과적이다. 그러나, 히트 싱크 적층체에서 Cr-Cu 합금 층의 비율이 이렇게 증가하면 두께 방향으로 적층체의 열 전도율을 감소시킨다. 압연 방향 및 압연 방향과 직교하는 방향 사이의 열 팽창률 차이는 Cr-Cu 합금재의 압하율을 증가시킴으로써 감소되는 경향이 있을지라도, 단일 방향 압연에서도, 이 차이는 완전히 제거될 수 없다. 그러므로, 직사각형 히트 싱크를 사용하는 경우에, 장변 방향의 압하율이 단변 방향의 압하율보다 크도록 Cr-Cu 합금 부재의 교차 압연을 수행함으로써, 경납땜에 의해 케이스가 코바르 부재에 부착될 때 비교적 작은 변형률을 나타내면서 반도체 케이스를 조립할 수 있다.

실시예 2

Cr-Cu 합금/Cu 적층체는, Cr-Cu 합금 판이 압연된 Cr-Cu 합금 판을 얻기 위해서 0.10 mm 의 두께를 가지고 (최종 압하율: 96.7 %), 이렇게 압연된 Cr-Cu 합금 판에서 피스 (65 mm x 65 mm) 를 잘라내고, 순 구리 판 (크기: 65 mm x 65 mm, 두께: 0.1 mm) 과 0.10 mm 두께를 가지는 압연된 Cr-Cu 합금 판 피스 및 다른 순 구리 등이 교대로 서로 적층되어서 4 개의 압연된 Cr-Cu 합금 판 피스와 5 개의 순 구리 판을 포함하는 적층체를 형성할 때까지 (비압연) Cr-Cu 합금 판이 냉간 교차 압연되었다는 것을 제외하고는, 실시예 1 과 동일한 방식으로 얻어졌다.

이렇게 얻어진 Cr-Cu 합금/Cu 적층체에서 잘라낸 시험편은 600 ℃ 에서 열 처리되었다 (유지 시간: 120 분). 그 후, 시험편의 두께 방향으로 열 전도율은 레이저 플래시법에 의해 측정되었다. 두께 방향으로 열 전도율은 230 W/mK 이었고 면 내 방향으로 열 전도율은 298 W/mK 이어서, Cr-Cu 합금-Cu 적층체가 우수한 히트 싱크 특성을 가졌음을 보여준다. 또한, 그 후 측정된 Cr-Cu 합금/Cu 적층체의 시험편의 50 ~ 900 ℃ 에서 평균 열 팽창률은 12.5 x 10^-6/K 이어서, Cr-Cu 합금/Cu 적층체가 경납땜에 의한 접합시 어떠한 문제점도 피하기에 충분히 낮은 열 팽창률을 가졌음을 보여준다.

실시예 3

Cr-Cu 합금/Cu 적층체는, Cr-Cu 합금 판이 압연된 Cr-Cu 합금 판을 얻기 위해서 0.15 mm 의 두께를 가지고 (최종 압하율: 95.0 %), 이렇게 압연된 Cr-Cu 합금 판에서 피스 (65 mm x 65 mm) 를 잘라내고, 순 구리 판 (크기: 65 mm x 65 mm, 두께: 0.1 mm) 과 0.15 mm 두께를 가지는 압연된 Cr-Cu 합금 판 피스 및 다른 순 구리 등이 교대로 서로 적층되어서 4 개의 압연된 Cr-Cu 합금 판 피스와 5 개의 순 구리 판을 포함하는 적층체를 형성할 때까지 (비압연) Cr-Cu 합금 판이 냉간 교차 압연되었다는 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 방식으로 얻어졌다.

이렇게 얻어진 Cr-Cu 합금/Cu 적층체에서 잘라낸 시험편은 600 ℃ 에서 열 처리되었다 (유지 시간: 120 분). 그 후, 시험편의 두께 방향으로 열 전도율은 레이저 플래시법에 의해 측정되었다. 두께 방향으로 열 전도율은 195 W/mK 이었고 면 내 방향으로 열 전도율은 280 W/mK 이어서, Cr-Cu 합금-Cu 적층체가 우수한 히트 싱크 특성을 가졌음을 보여준다. 또한, 그 후 측정된 Cr-Cu 합금/Cu 적층체의 시험편의 50 ~ 900 ℃ 에서 평균 열 팽창률은 11.6 x 10^-6/K 이어서, Cr-Cu 합금/Cu 적층체가 경납땜에 의한 접합시 어떠한 문제점도 피하기에 충분히 낮은 열 팽창률을 가졌음을 보여준다.

실시예 4

Cu 용침된 Cr 소결체와 4 개의 Cu 판 (각 판은 1.0 mm 의 두께를 가짐) 으로서 준비된 2 개의 비압연 Cr-Cu 합금 판 (각 판은 3.0 mm 의 두께를 가짐) 은 위에서부터 Cu 판 - (Cr-Cu) 판 - 2 개의 Cu 판 - (Cr-Cu) 판 - Cu 판의 순서로 적층되었고 SPS 에 의해 결합되거나 확산 접합되었다. 결합물은 그 후 냉간 압연 (압하율: 81.3 %) 을 거쳐서, 1.2 mm 의 두께를 가지는 압연된 Cr-Cu 합금 판이 얻어졌다. 이렇게 얻어진 "확산-접합 압연판" 에서 잘라낸 시험편은 600 ℃ 에서 열 처리되었다 (유지 시간: 120 분). 그 후, 시험편의 두께 방향으로 열 전도율은 레이저 플래시법에 의하여 측정되었다. 두께 방향으로 열 전도율은 165 W/mK 이었고 면 내 방향으로 열 전도율은 243 W/mK 이어서, "확산-접합 압연판" 은 우수한 히트 싱크 특성을 가졌음을 보여준다. 또한, 그 후 측정된 "확산-접합 압연판" 의 시험편의 50 ~ 900 ℃ 에서 평균 열 팽창률은 12.9 x 10^-6/K 이었다.

따라서, 비교예 2 의 Cu 판을 포함하지 않는 단일 재료로서 Cr-Cu 판에서보다 실시예 4 에서 보다 우수한 열 특성이 달성되었음이 확인되었다.

실시예 5

Cu 용침된 Cr 소결체와 3 개의 Cu 판 (각 판은 3.0 mm 의 두께를 가짐) 으로서 준비된 2 개의 비압연 Cr-Cu 합금 판 (각 판은 7.5 mm 의 두께를 가짐) 은 위에서부터 Cu 판 - (Cr-Cu) 판 - Cu 판 - (Cr-Cu) 판 - Cu 판의 순서로 적층되었고 SPS 에 의해 결합되거나 확산 접합되었다. 결합물은 그 후 냉간 압연 (압하율: 96.7 %) 을 거쳐서, 0.8 mm 의 두께를 가지는 압연된 Cr-Cu 합금 판이 얻어졌다. 이렇게 얻어진 "확산-접합 압연판" 에서 잘라낸 시험편은 600 ℃ 에서 열 처리되었다 (유지 시간: 120 분). 그 후, 시험편의 두께 방향으로 열 전도율은 레이저 플래시법에 의하여 측정되었다. 두께 방향으로 열 전도율은 170 W/mK 이었고 면 내 방향으로 열 전도율은 275 W/mK 이어서, "확산-접합 압연판" 은 우수한 히트 싱크 특성을 가졌음을 보여준다. 또한, 그 후 측정된 "확산-접합 압연판" 의 시험편의 50 ~ 900 ℃ 에서 평균 열 팽창률은 11.7 x 10^-6/K 이어서, "확산-접합 압연판" 이 경납땜에 의한 접합시 어떠한 문제점도 피하기에 충분히 낮은 열 팽창률을 가졌음을 보여준다.

실시예 6

Cu 용침된 Cr 소결체와 5 개의 Cu 판 (각 판은 3.5 mm 의 두께를 가짐) 으로서 준비된 4 개의 비압연 Cr-Cu 합금 판 (각 판은 5.25 mm 의 두께를 가짐) 은 위에서부터 Cu 판 - (Cr-Cu) 판 - Cu 판 - (Cr-Cu) 판 - Cu 판 - (Cr-Cu) 판 - Cu 판 - (Cr-Cu) 판 - Cu 판의 순서로 적층되었고 SPS 에 의해 결합되거나 확산 접합되었다. 결합물은 그 후 냉간 압연 (압하율: 97.1 %) 을 거쳐서, 1.1 mm 의 두께를 가지는 압연된 Cr-Cu 합금 판이 얻어졌다.

이렇게 얻어진 "확산-접합 압연판" 에서 잘라낸 시험편은 600 ℃ 에서 열 처리되었다 (유지 시간: 120 분). 그 후, 시험편의 두께 방향으로 열 전도율은 레이저 플래시법에 의하여 측정되었다. 두께 방향으로 열 전도율은 197 W/mK 이었고 면 내 방향으로 열 전도율은 290 W/mK 이어서, "확산-접합 압연판" 은 우수한 히트 싱크 특성을 가졌음을 보여준다. 또한, 그 후 측정된 "확산-접합 압연판" 의 시험편의 50 ~ 900 ℃ 에서 평균 열 팽창률은 12.2 x 10^-6/K 이어서, "확산-접합 압연판" 이 경납땜에 의한 접합시 어떠한 문제점도 피하기에 충분히 낮은 열 팽창률을 가졌음을 보여준다. 또한, "확산-접합 압연판" 의 시험편의 20 ~ 200 ℃ 에서 평균 열 팽창률은 11.2 x 10^-6/K 이어서, "확산-접합 압연판" 은 납땜에서 어떠한 문제도 피하기에 충분히 낮은 열 팽창률을 가졌음을 보여준다.

비교예 1

실시예 2 에서 얻은 압연된 Cr-Cu 합금 판 (두께: 0.1 mm) 에서 정사각형 피스를 잘라내었다. 압연된 Cr-Cu 합금 판의 11 개 피스는 서로 적층되어서 실시예 1 과 동일한 방식으로 확산-접합품을 형성한다. 이렇게 얻어진 확산-접합품에서 잘라낸 시험편은 600 ℃ 에서 열 처리되었다 (유지 시간: 120 분). 그 후, 시험편의 두께 방향으로 열 전도율이 레이저 플래시법에 의해 측정되었다. 두께 방향으로 열 전도율은 122 W/mK 이었고 면 내 방향으로 열 전도율은 189 W/mK 이어서, 확산-접합품이 두께 방향으로 나쁜 열 전도율을 나타내었음을 보여준다.

또한, 확산-접합품의 시험편의 50 ~ 900 ℃ 에서 평균 열 팽창률은 11.0 x 10^-6/K 이었다.

비교예 2

Cu 용침된 Cr 소결체로서 비압연 Cr-Cu 합금 판은, Cr 분말의 충진율을 조절함으로써 Cu 용침 후 Cr 함유량으로 환산되었을 때 Cu 용침된 Cr 소결체가 45 질량% 에 대응하는 기공률을 가지도록 준비되었다는 점을 제외하고, 전술한 실시예에서 사용된 Cu 용침된 Cr 소결체로서 비압연 Cr-Cu 합금 판을 준비하는 방법과 동일한 방식으로 얻어졌다. 이렇게 준비된 Cr 의 45 질량% 에 대응하는 기공률을 가지는 Cr-Cu 합금 판은, Cr-Cu 합금 판이 1.0 mm 의 두께를 가질 때까지 (최종 압하율: 75.0 %) 두 압연 방향으로 서로 동일하도록 제어된 설정 압하율로 냉간 교차 압연되어서, 압연된 Cr-Cu 합금 판이 얻어졌다. 이렇게 얻어진 압연된 Cr-Cu 합금 판에서 잘라낸 시험편은 600 ℃ 에서 열 처리되었다 (유지 시간: 120 분). 그 후, 시험편의 두께 방향으로 열 전도율이 레이저 플래시법에 의해 측정되었다. 두께 방향으로 열 전도율은 160 W/mK 이었고 면 내 방향으로 열 전도율은 210 W/mK 이었다.

또한, 그 후 측정된 압연된 Cr-Cu 합금 판의 시험편의 50 ~ 900 ℃ 에서 평균 열 팽창률은 13.0 x 10^-6/K 이었다.

표 1 은 전술한 실시예와 비교예의 열 특성을 비교하여 보여준다.

혼합 법칙에 따라 이론적으로 계산된 값보다 현저하게 낮은 평균 열 팽창률 값이 실시예에서 얻어진다는 것을 표 1 에서 알 수 있다. Cr-Cu 합금재의 압하율은 바람직하게 적어도 80 %, 더욱 바람직하게 적어도 90 % 이다. 더 큰 압하율로 압연된 Cr-Cu 합금재에 Cu 재료를 결합하면 혼합 법칙과 더 크게 차이가 난다.

혼합 법칙에 따른 이론상 열 팽창률은 아래 식에 의해 계산되었다.

이론상 열 팽창률 = (전체 제품 두께에 대한 압연된 Cr-Cu 합금 층의 총 두께 비) x (주어진 압하율에서 압연된 Cr-Cu 합금 층 재료의 열 팽창률) + (전체 제품 두께에 대한 순 구리 층의 총 두께 비) x (순 구리 층 재료의 열 팽창률)

실시예 7

Cu 용침된 Cr 소결체와 6 개의 Cu 판 (각 판은 3.0 mm 의 두께를 가짐) 으로서 준비된 2 개의 비압연 Cr-Cu 합금 판 (각 판은 6.0 mm 의 두께를 가짐) 은 위에서부터 Cu 판 - (Cr-Cu) 판 - 4 개의 Cu 판 - (Cr-Cu) 판 - Cu 의 순서로 적층되었고 SPS 에 의해 결합되거나 확산 접합되었다. 이 확산-접합은 900 ℃, 40 분의 유지 시간 및 20 MPa 의 가압력 조건하에 실시예 1 에서 기술된 SPS 기기를 사용하여 수행된 후, 제품은 22 ℃/분의 평균 냉각 속도로 냉각되었다. 그 후, 제품은 냉간 압연 (압하율: 96.7 %) 을 거쳐서, 1.0 mm 의 두께를 가지는 압연된 Cr-Cu 합금 판이 얻어졌다.

이렇게 얻어진 "확산-접합 압연판" 에서 잘라낸 시험편의 두께 방향으로 열 전도율이 레이저 플래시법에 의해 분석되었는데, 시험편은 열 처리되지 않았다. 두께 방향으로 열 전도율은 210 W/mK 이었고 면 내 방향으로 열 전도율은 310 W/mK 이어서, "확산-접합 압연판" 은 우수한 히트 싱크 특성을 가졌음을 보여준다. 하지만, "확산-접합 압연판" 의 시험편의 50 ~ 200 ℃ 에서 평균 열 팽창률은 14.5 x 10^-6/K 인데, 이것은 반도체와 함께 사용하기에 너무 높다. 한편, 동일한 "확산-접합 압연판" 에서 잘라낸 다른 시험편은 600 ℃ 에서 열 처리되었고 (유지 시간: 120 분), 그 후 시험편의 두께 방향으로 열 전도율이 레이저 플래시법에 의해 측정되었다. 두께 방향으로 열 전도율은 246 W/mK 이었고 면 내 방향으로 열 전도율은 326 W/mK 이어서, 열 처리된 "확산-접합 압연판" 이 열 처리되지 않은 동일한 판보다 더 우수한 히트 싱크 특성을 가졌음을 보여준다. 또한, "확산-접합 압연판" 의 제 2 시험편의 50 ~ 200 ℃ 에서 평균 열 팽창률은 12.3 x 10^-6/K 이었고, 이것은 제 1 시험편의 대응하는 값 (14.5 x 10^-6/K) 보다 훨씬 낮아서, 열 처리된 "확산-접합 압연판" 은 납땜시 어떠한 문제도 피하기에 충분히 낮은 열 팽창률을 가지고 있음을 보여준다.

실시예 8

Cu 용침된 Cr 소결체와 7 개의 Cu 판 (각 판은 2.0 mm 의 두께를 가짐) 으로서 준비된 2 개의 비압연 Cr-Cu 합금 판 (각 판은 8.0 mm 의 두께를 가짐) 은 위에서부터 Cu 판 - (Cr-Cu) 판 - 5 개의 Cu 판 - (Cr-Cu) 판 - Cu 의 순서로 적층되었고 실시예 7 과 동일한 조건하에서 SPS 에 의해 결합되거나 확산 접합되었다. 그 후, 제품은 냉간 압연 (압하율: 96.7 %) 을 거쳐서, 1.0 mm 의 두께를 가지는 압연된 Cr-Cu 합금 판이 얻어졌다.

이렇게 얻어진 "확산-접합 압연판" 에서 잘라낸 시험편의 두께 방향으로 열 전도율이 레이저 플래시법에 의해 분석되었는데, 시험편은 열 처리되지 않았다. 두께 방향으로 열 전도율은 175 W/mK 이었고 면 내 방향으로 열 전도율은 280 W/mK 이어서, "확산-접합 압연판" 은 우수한 히트 싱크 특성을 가졌음을 보여준다. 또한, "확산-접합 압연판" 의 시험편의 50 ~ 200 ℃ 에서 평균 열 팽창률은 12.0 x 10^-6/K 이어서, 이 판은 납땜시 어떠한 문제도 피하기에 충분히 낮은 열 팽창률을 가지고 있음을 보여준다. 또한, 동일한 "확산-접합 압연판" 에서 잘라낸 다른 시험편은 600 ℃ 에서 열 처리되었고 (유지 시간: 120 분), 그 후 시험편의 두께 방향으로 열 전도율이 레이저 플래시법에 의해 측정되었다. 두께 방향으로 열 전도율은 190 W/mK 이었고 면 내 방향으로 열 전도율은 300 W/mK 이어서, 열 처리된 "확산-접합 압연판" 이 열 처리되지 않은 동일한 판보다 더 우수한 히트 싱크 특성을 가졌음을 보여준다. 또한, "확산-접합 압연판" 의 제 2 시험편의 50 ~ 200 ℃ 에서 평균 열 팽창률은 11.0 x 10^-6/K 이었고, 이것은 제 1 시험편의 대응하는 값 (12.0 x 10^-6/K) 보다 낮아서, 열 처리된 "확산-접합 압연판" 은 납땜시 어떠한 문제도 피하기에 충분히 낮은 열 팽창률을 가지고 있음을 보여준다.

실시예 9

실시예 6 에서 얻어진 적층체 히트 싱크는 판 (60 mm x 40 mm) 으로 프레스 가공되었다. 유사하게, 비교예 2 에서 얻어진 적층체 히트 싱크는 판 (60 mm x 40 mm) 으로 프레스 가공되었다. 각각의 판은 5 ㎛ 만큼 전해 Ni 도금을 구비하였다. 각각의 판에 대해, DBA 기판 (50mm x 35mm x 1.5mm) 이 그 면에 배치된 후 리플로우 납땜에 의해 면에 부착되어서 (납땜 재료: Sn-3 질량% Ag-0.5 질량% Cu, 및 도달 온도: 245 ℃), 도 7 에 나타낸 것과 같은 전자 기기용 히트 싱크 기판 부재가 제조되었다.

다음에, 이렇게 얻어진 각각의 히트 싱크 기판 부재는 열 충격 시험을 거치는데 여기에서 히트 싱크 기판 부재는 5 분 동안 -40 ℃ 액체조 (liquid bath) 에서 유지된 후 5 분 동안 120 ℃ 액체조에서 유지된다. 이 시험은 Kusumoto Chemicals 사에 의해 제조된 액체조 유형의 열 충격 시험 장비 "WINTECHLT 20" 을 사용하여 수행되었다.

열 충격 시험 후, 각각의 샘플은 균열 등의 발생 여부를 조사하기 위해서 초음파 시험을 거쳤다.

결과적으로, 1000 사이클의 열 충격 시험을 실시한 후 비교예 2 의 적층체를 이용하는 히트 싱크 기판 부재에서 히트 싱크 적층체와 알루미늄 냉각기 사이의 결합된 계면에서 박리가 관찰되었다. 반면에, 3000 사이클의 열 충격 시험을 종료한 후에도 실시예 6 의 적층체를 이용하는 히트 싱크 기판 부재에서 박리 및/또는 균열이 관찰되지 않았다.

실시예 10

실시예 3 과 동일한 방식으로 준비된 0.15 mm (최종 압하율: 95.0 %) 의 두께를 가지는 압연된 Cr-Cu 합금 판 피스와 10 개의 Cu 판을 위에서부터 Cu 판 - 압연된 (Cr-Cu) 합금 판 - 9 장의 Cu 판의 순서로 적층되었고 실시예 1 에서처럼 확산 접합되고 열 처리되어서, Cr-Cu 합금/Cu 적층체를 얻었다. 시험편은 Cr-Cu 합금/Cu 적층체에서 잘라내었고 시험편의 두께 방향으로 열 전도율은 레이저 플래시법에 의해 측정되었다. 두께 방향으로 열 전도율은 340 W/mK 이어서, Cr-Cu 합금-Cu 적층체가 우수한 히트 싱크 특성을 가졌음을 보여준다.

실시예 11

전술한 대로 Cu 용침된 Cr 소결체로서 준비된 1 개의 비압연 Cr-Cu 합금 판 재료 (두께: 3.0 mm) 와 12 개의 Cu 판 (각각의 두께: 1.0 mm) 이 위에서부터 Cu 판 - (Cr-Cu) 판 - 11 개의 Cu 판의 순서로 적층되었고 SPS 에 의해 결합 또는 확산 접합되었다. 그 후, 결합된 제품은 냉간 압연되어서 (압하율: 92.7 %), 1.1 mm 의 두께를 가지는 압연된 Cr-Cu 합금 판이 얻어졌다. 이렇게 얻어진 "확산-접합 압연판" 에서 잘라낸 시험편은 600 ℃ (유지 시간: 120 분) 에서 열 처리되었다. 그 후, 시험편의 두께 방향으로 열 전도율은 레이저 플래시법에 의해 측정되었다. 두께 방향으로 열 전도율은 320 W/mK 이어서, "확산-접합 압연판" 은 우수한 히트 싱크 특성을 가졌음을 보여준다.

실시예 12

실시예 10 과 11 에 의해 얻어진 각각의 히트 싱크 적층체는 60 mm x 40 mm 의 크기를 가지는 판으로 프레스 가공되었다. DBA 기판 (50 mm x 35 mm x 1.5 mm) 은, 실시예 7 에서처럼, 프레스 가공판의 Cr-Cu 합금 층에 가까운 일면에 납땜에 의해 부착되었고, 냉각 팬을 가지는 알루미늄 냉각기는 프레스 가공판의 타면 또는 반대 면에 부착되어서, 전자 기기용 히트 싱크 기판 부재가 제조되었다. 또한, 비교예 1 에서 얻은 히트 싱크 제품은 60 mm x 40 mm 의 크기를 가지는 판으로 프레스 가공되었다. DBA 기판과 알루미늄 냉각기는 전술한 바와 유사하게 이 비교예에 따른 판의 각각의 면에 부착되어서, 비교예에 따른 히트 싱크 기판 부재가 제조되었다.

다음에, 이렇게 얻어진 각각의 히트 싱크 기판 부재는, 실시예 9 와 동일한 방식으로, 히트 싱크 기판 부재가 -40 ℃ 액체조에서 5 분 동안 유지된 후 120 ℃ 액체조에서 5 분 동안 유지되는 열 충격 시험을 거쳤다.

결과적으로, 1000 사이클의 열 충격 시험을 실시한 후 비교예 1 의 적층체를 이용하는 히트 싱크 기판 부재에서 히트 싱크 적층체와 알루미늄 냉각기 사이의 결합된 계면에서 박리가 관찰되었다. 반면에, 심지어 3000 사이클의 열 충격 시험을 종료한 후에, 실시예 10 과 실시예 11 의 적층체를 이용하는 히트 싱크 기판 부재에서 DBA 기판 측 또는 알루미늄 냉각기 측에서 박리 및/또는 균열은 관찰되지 않았다.

산업상 이용 가능성

본 발명에 따른 히트 싱크는 비교적 낮은 열 팽창률과 비교적 높은 열 전도율을 특징으로 하여서, 특히 반도체 케이스, 하이브리드 차량의 인버터 등에 적절히 사용된다.

1 : 히트 싱크
2 : 알루미늄 냉각기

Claims

Cu 매트릭스와, 30 질량% 초과, 80 질량% 이하의 Cr 을 포함하는 Cr-Cu 합금 층; 및
Cr-Cu 합금 층의 상면과 후면에 구비된 Cu 층을 포함하는 전자 기기용 히트 싱크.
Cu 매트릭스와, 30 질량% 초과, 80 질량% 이하의 Cr 을 포함하는 적어도 하나의 Cr-Cu 합금 층, 및 적어도 하나의 Cu 층으로 구성되고, 이 층들이 교대로 적층된 적층체를 포함하고,
적층체의 상면과 후면 각각의 최외층은 Cu 층으로 구성되는 전자 기기용 히트 싱크.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 적층체의 상면과 후면 중 하나의 최외층으로서 Cu 층은 적층체의 상면과 후면 중 나머지 하나의 최외층으로서 Cu 층보다 두꺼운 전자 기기용 히트 싱크.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 Cr-Cu 합금 층의 Cr 상은 애스펙트비가 10 을 초과하는 평평한 층 모양의 구조체를 가지고, 두께 방향으로 평평한 Cr 상의 밀도는 10 상/mm 이상 ~ 1000 상/mm 이하의 범위에 있는 전자 기기용 히트 싱크.
제 4 항에 있어서,
상기 Cr-Cu 합금 층은, 평평한 Cr 상 이외에, Cu 매트릭스에 Cr 입자를 포함하는데 각각의 Cr 입자는 100 nm 이하의 장경과 10 미만의 애스펙트비를 가지고, Cr 입자의 밀도는 적어도 20 입자/㎛²인 전자 기기용 히트 싱크.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 Cr-Cu 합금 층 내 불가피한 불순물로서 O, N, C, Al, 및 Si 의 함유량은 각각 O: 0.08 질량% 이하, N: 0.03 질량% 이하, C: 0.03 질량% 이하, Al: 0.05 질량% 이하, 및 Si: 0.10 질량% 이하로 억제되는 전자 기기용 히트 싱크.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
Cr-Cu 합금 층과 Cu 층 사이의 접합은 확산-접합인 전자 기기용 히트 싱크.
Cu 매트릭스와, 30 질량% 초과, 80 질량% 이하의 Cr 을 가지는 Cr-Cu 합금 판을 Cu 판에 결합하는 단계; 및
결합물을 압연하여서, Cr-Cu 합금 층과 Cu 층을 가지는 적층체를 제조하는 단계를 포함하는, 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 전자 기기용 히트 싱크를 제조하는 방법.
Cu 매트릭스와, 30 질량% 초과, 80 질량% 이하의 Cr 을 함유하는 Cu 용침된 (infiltrated) Cr 소결체를 준비하는 단계;
Cr-Cu 압연 판을 얻기 위해서 Cu 용침된 Cr 소결체를 압연하는 단계; 및
Cr-Cu 압연 판을 Cu 판에 결합하여서, Cr-Cu 합금 층과 Cu 층을 가지는 적층체를 제조하는 단계를 포함하는, 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 전자 기기용 히트 싱크를 제조하는 방법.