TWI782462B

TWI782462B - 晶片用複合式散熱蓋板

Info

Publication number: TWI782462B
Application number: TW110110998A
Authority: TW
Inventors: 張有諒
Original assignee: 張有諒; 大陸商深圳市光鼎智能精密科技有限公司; 蔡約瑟
Priority date: 2021-03-26
Filing date: 2021-03-26
Publication date: 2022-11-01
Also published as: TW202238872A

Abstract

一種晶片用複合式散熱蓋板，包括有鋁合金本體以及銅分子鍵合層，鋁合金本體在內表面設置具有深度的粗糙面；銅分子鍵合層利用銅熔射噴覆固著成型於鋁合金本體之粗糙面，銅分子鍵合層附著於粗糙面上之附著力為99.8kgf/cm²~150kgf/cm²，並且銅分子鍵合層之孔隙率為1~5%，以構成防銹、高導熱與抗氧化膜層構造；散熱蓋板藉由銅分子鍵合層配合導熱膠覆蓋貼合於晶片上，以利用銅分子鍵合層快速往外傳導晶片運作所產生之熱量，再經由鋁合金本體朝外散熱，而達到優異的導熱與散熱效果。

Description

晶片用複合式散熱蓋板

本發明有關於散熱蓋板技術領域，特別是涉及一種專供晶片封裝使用的複合式散熱蓋板。

按，半導體晶片是結合在基板上，且經由封裝製程後，再結合於電路板上使用。惟，半導體晶片的功能日趨複雜，且製程愈微縮精密，而半導體晶片在運算過程中所產生的高熱，即直接影響到半導體晶片的運算速度。因此，目前的半導體晶片在封裝製程中，通常利用散熱蓋板貼覆於半導體晶片頂面，並結合於電路板上固定，透過散熱蓋板將半導體晶片在運算中所產生之高熱傳導散出，使半導體晶片可於正常工作溫度下進行運算，而讓半導體晶片維持正常的運作效能。

目前的半導體晶片專用散熱蓋板大多是採用銅片構造，銅片具有高導熱性，並且能夠結合導熱膏或導熱膠使用。但是，銅片表面容易產生氧化，而影響到導熱效能。雖然，目前的散熱蓋板大多在銅片表面設有鍍鎳層，以降低銅片之氧化程度。惟，鍍鎳層相對降低銅片的導熱與散熱效果，而相對影響半導體晶片的運作效能。因此要如何解決上述問題，即為此行業相關業者所亟欲研究之課題所在。

本發明之主要目的在於，散熱蓋板在鋁合金本體內側的粗糙面熔射噴覆固著有銅分子鍵合層，以構成防銹、高導熱與抗氧化構造，並且鋁合金本體材質能夠有效結合封裝膠，讓散熱蓋板利用銅分子鍵合層快速往外傳導晶片運作所產生之熱量，再經由鋁合金本體朝外散熱，而達到優異的導熱與散熱效果，使晶片能夠提高運作效能。

為達上述目的，本發明晶片用複合式散熱蓋板，包括有鋁合金本體以及銅分子鍵合層，其中：該鋁合金本體具有一側之內表面以及相對側之外表面，該鋁合金本體在該內表面設置具有深度的粗糙面；該銅分子鍵合層係利用銅熔射噴覆固著成型於該鋁合金本體之該粗糙面，該銅分子鍵合層附著於該粗糙面上之附著力為99.8kgf/cm²~150kgf/cm²，並且該銅分子鍵合層之孔隙率為1~5%，以構成防銹、高導熱與抗氧化膜層構造；該散熱蓋板藉由該銅分子鍵合層配合導熱膠覆蓋貼合於該晶片上，以利用該銅分子鍵合層快速往外傳導該晶片運作所產生之熱量，並且經由該鋁合金本體朝外散熱。

前述之晶片用複合式散熱蓋板，其中該鋁合金本體材質為5AL系列鋁合金。

前述之晶片用複合式散熱蓋板，其中該粗糙面之表面粗糙度為0.2~1.1，且粗化深度為0.01~0.12mm。

前述之晶片用複合式散熱蓋板，其中該銅分子鍵合層係利用常溫氣壓熔射法噴覆固著於該鋁合金本體之該粗糙面上。

前述之晶片用複合式散熱蓋板，其中該鋁合金本體一側設有凹入區域，且該凹入區域在該內表面設置該粗糙面。

1:鋁合金本體

11:內表面

12:外表面

13:凹入區域

14:粗糙面

2:銅分子鍵合層

第一圖係本發明晶片用複合式散熱蓋板頂面之立體圖；

第二圖係本發明晶片用複合式散熱蓋板底面之立體圖；

第三圖係本發明晶片用複合式散熱蓋板之剖視圖；

第四圖係本發明晶片用複合式散熱蓋板之鋁合金本體底面之立體圖；

第五圖係本發明晶片用複合式散熱蓋板之鋁合金本體底面設製粗糙面之立體圖。

有關本發明為達成上述目的，所採用之技術手段及其功效，茲舉出可行實施例，並且配合圖式說明如下：

首先，請參閱第一圖至第五圖所示，由圖中可清楚看出，本發明晶片用複合式散熱蓋板，包括有鋁合金本體1以及銅分子鍵合層2，其中：

該鋁合金本體1材質為5AL系列鋁合金，該鋁合金本體1可設為矩形片狀，其具有一側之內表面11以及相對側之外表面12，該鋁合金本體1一側設有凹入區域13，並在該凹入區域13利用雷射光束進行表面加工，以將該內表面11加工設置成粗糙面14，且該粗糙面14的表面粗糙度(RA)為0.2~1.1，而粗化深度為0.01~0.12mm。

該銅分子鍵合層2係利用銅熔射噴覆固著成型於該鋁合金本體1之該粗糙面14，該銅分子鍵合層2附著於該粗糙面14上之附著力為99.8kgf/cm²~150kgf/cm²，並且該銅分子鍵合層2之孔隙率為1~5%，以構成防銹、高導熱與抗氧化膜層構造。

藉上，本發明散熱蓋板將該銅分子鍵合層2配合導熱膠覆蓋貼合於晶片(圖未示)上，再配合封裝膠進行封裝，而且該鋁合金本體1能夠有效結合封裝膠，並不會影響到封裝膠之固化作用，讓散熱蓋板利用該銅分子鍵合層2快速往外傳導該晶片運作所產生之熱量，再經由該鋁合金本體1之外表面12朝外散熱，而達到優異的導熱與散熱效果，使晶片能夠提高運作效能。

本發明散熱蓋板係利用常溫氣壓熔射法，將該銅分子鍵合層2噴覆固著成型於該鋁合金本體1之粗糙面14上，而常溫氣壓熔射法所使用之噴塗氣壓為3~12Bars；使用之熔射機器能依據不同之導熱性材料而調整熔融溫度，熔射機器使用之電壓為20~50V，使用之電流為185~295安培，以利用電弧方式熔融銅材，再利用加壓氣體吹送形成銅粒子，使該銅粒子噴覆固著於該粗糙面14上，而形成該銅分子鍵合層2，並且該銅粒子溫度瞬間降低為常溫，也就是攝氏約24~40度。本發明之銅分子鍵合層2附著於該粗糙面14上之附著力為99.8kgf/cm2~150kgf/cm2，並且該銅分子鍵合層2之孔隙率為1~5%，以提高鍵合力及細緻度。

以上所舉實施例僅用為方便說明本發明，而並非加以限制，在不離本發明精神範疇，熟悉此一行業技藝人士所可作之各種簡易變化與修飾，均仍應含括於以下申請專利範圍中。

1:鋁合金本體

12:外表面

13:凹入區域

2:銅分子鍵合層

Claims

一種晶片用複合式散熱蓋板，包括有鋁合金本體以及銅分子鍵合層，其中：該鋁合金本體具有一側之內表面以及相對側之外表面，該鋁合金本體在該內表面設置具有深度的粗糙面；該銅分子鍵合層係利用常溫氣壓熔射法，將銅熔射噴覆固著成型於該鋁合金本體之該粗糙面，並且讓銅粒子溫度瞬間降低為常溫，也就是攝氏約24~40度，該銅分子鍵合層附著於該粗糙面上之附著力為99.8kgf/cm²~150kgf/cm²，並且該銅分子鍵合層之孔隙率為1~5%，以構成防銹、高導熱與抗氧化膜層構造；該散熱蓋板藉由該銅分子鍵合層配合導熱膠覆蓋貼合於該晶片上，以利用該銅分子鍵合層快速往外傳導該晶片運作所產生之熱量，並且經由該鋁合金本體朝外散熱。
如申請專利範圍第1項所述之晶片用複合式散熱蓋板，其中該鋁合金本體材質為5AL系列鋁合金。
如申請專利範圍第1項所述之晶片用複合式散熱蓋板，其中該粗糙面之表面粗糙度為0.2~1.1，且粗化深度為0.01~0.12mm。
如申請專利範圍第1項所述之晶片用複合式散熱蓋板，其中該鋁合金本體一側設有凹入區域，且該凹入區域在該內表面設置該粗糙面。