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KR930009314B1 - 열전도성 복합재 - Google Patents

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KR930009314B1
KR930009314B1 KR1019900009277A KR900009277A KR930009314B1 KR 930009314 B1 KR930009314 B1 KR 930009314B1 KR 1019900009277 A KR1019900009277 A KR 1019900009277A KR 900009277 A KR900009277 A KR 900009277A KR 930009314 B1 KR930009314 B1 KR 930009314B1
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KR
South Korea
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thermally conductive
thermally
sheet
conductive composite
metal
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KR1019900009277A
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야수유키 나까무라
켄지 히라노
Original Assignee
스미토모 토크슈 킨조크 가부시기가이샤
아오야기 테쓰오
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Publication date
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Abstract

내용 없음.

Description

열전도성 복합재
제 1a 도 및 제 1b 도는 본 발명의 열전도성 복합재의 투시도.
제 2a 도, 제 3a 도, 제 4a 도 및 제 6 도는 본 발명의 열전도성 복합재를 갖춘 반도체 패캐지의 예를 도시하는 단면도.
제 2b 도, 제 3b 도, 제 4b 도는 본 발명의 열전도성 복합재를 도시하는 투시도.
제 4c 도는 제 4a 도를 상세하게 도시하는 종방향 부분확대도.
제 4d 도 및 제 4e도는 본 발명의 다른 실시예로써 열전도성 복합재를 도시하는 종단면도.
제 5 도는 본 발명의 열전도성 복합재를 사용한 고출력 모듈의 부분을 도시하는 종단면도.
제 7a도, 제 7b 도 및 제 8 도는 본 발명의 복합재를 만드는 방법의 개요를 도시하는 투시도.
제 9a 도 및 제 9b 도는 종래의 열흡수 기재를 갖춘 패캐지를 도시하는 종단면도.
제 10 도는 반도체 패캐지의 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 복합재 12 : 코바시트
13 : 관통구멍 14 : 코어시트
16 : 금속박층 30 : 세라믹
31 : 칩 32 : Ag땜납
35 : 캡 40 : 강화물질
본 발명은 열전도성 복합재에 관한 것이며, 특히 반도체칩 또는 반도체 패캐지내에 있는 리드(lead) 프레임을 장착시키기 위해 기재(열 싱크)의 제작에 사용되는 열전도성 복합재에 관한 것이다.
이 복합재의 열팽창 계수 및 열전도는 어떠한 요구되는 수치로 자유롭게 변화됨으로써, 금속, 세라믹, 실리콘 등의 반도체 또는 플라스틱과 같은 상기 복합재에 용접되는 대향된 물질의 열팽창 계수에 상응되며 반도체 칩에 의해 발생되는 열이 외측면적으로 효과적으로 방출될 수 있도록 상기 물질로의 우수한 열전도를 만족하며 대향된 물질에 대한 우수한 용접성을 가지고 그리고 우수한 표면성분을 가진다.
특히 이 복합재는 두께방향으로 요구되는 관통구멍을 갖춘 낮은 열팽창되는 2개의 금속시트 사이에 끼워진 상태의 높은 열팽창되는 금속시트로 구성되는 코어시트를 구비하는 열전도성 복합재를 제공한다. 3개의 시트는 적층 및 일체화되어서 높은 열팽창되는 금속시트 부분은 낮은 열팽창되는 금속시트의 관통구멍을 통해 노출되며 코어시트의 양표면에 높은 열팽창 되는 금속박이 용접됨에 따라 여기에서 금속시트의 두께비와 관통구멍을 통해 노출되는 표면적비는 복합재가 어떠한 요구되는 열팽창 계수 및 열전도를 가질수 있도록 적절하게 선택된다.
따라서 본 발명에 의해서 제공되는 열전도성 복합재는 향상된 균일한 열 수용효과 및 우수한 열 발산효과를 가지며 추가로 상기 열전도성 복합재의 표면에는 미세한 기공이 발생되지 않으며 이에 따라 판코팅부 또는 납땜재의 얇은 필름과 용접성이 우수하다.
최근에 있어서 반도체 패캐지의 일체형 회로 칩(이하에서 칩이라 칭함)특히 높은 용량(슈퍼) 컴퓨터의 LSI 또는 ULSI는 일체정도 및 작동속도의 가속을 향상시킴에 따라 장치의 조작에 따라 발생되는 열량은 작동중에 전기출력이 증가하기 때문에 매우 크게된다. 측 칩의 용량이 크게되고 이에따라 조작중에 발생되는 열량도 크게된다. 따라서 기재물질의 열팽창 계수가 실리콘 또는 갈리움 비소화물로 구성되는 칩 물질의 열팽창 계수와 많이 다르다면 상기 칩이 기재로부터 벗겨지거나 파손되는 문제점이 있었다.
이러한 상태하에서, 반도체 패캐지를 설계함에 있어서는 열분산성이 고려됨으로써 칩이 장착되는 기재는 적절한 열분산성을 가져야 한다. 따라서 기재물질이 큰 열전도를 가지는 것이 필요하게 되며, 특히 상기 기재는 장착되는 칩의 열팽창 계수와 비슷한 열팽창 계수를 가지는 것이 요구될뿐 아니라 큰 열전도를 가지는 것이 요구되어진다. 지금까지 여러종류의 구성을 가진 반도체 패캐지가 제안되었는데 예를 들자면 제 9a 도 및 제 9b 도에 도시된 구성이 공지된다.
제 9a 도에서 칩(1)의 열팽창 계수와 비슷한 열팽창 계수를 갖춘 Mo물질(2)은 패캐지 기재를 구성하는 알루미나 물질(3)의 열팽창 계수와 비슷한 열팽창 계수를 갖춘 코바(Kovar)합금물질(4)에 땜납되고 적층된다. 칩은 Mo물질상에 장착되며 이 칩은 코바 합금물질(4)을 통해 패캐지 기재에 결합되고 그리고 열방출핀(5)은 상기 코바 합금물질(4)에 부착된다. 상기 구성에 있어서 알루미늄 물질(3)과 코바 합금물질(4)이 각각 유사한 열팽창 계수를 가지기 때문에 벗겨짐 또는 찢김의 위험이 작더라도 열방출성을 제어하는 물질이 낮은 열전도를 갖춘 코바 합금물질이기 때문에 열방출핀(5)의 설치에 의해서도 충분한 열방출성을 얻기 힘든 문제점이 있다. 이러한 상황하에서, 열 흡입을 위한 Cu-Mo 또는 Cu-W와 같은 클레드(clad)기판 및 복합재는 모순된 요구조건을 만족하는 물질로써 제안되며 칩의 열팽창 계수에 순응되며 큰 열전도를 갖춘다.
열흡입을 의한 클레드 기판처럼 구리시트 및 인바(Invar) 합금(Co-Ni-Fe 또는 Ni-Fe)시트를 구비하는 적층된 물질이 사용되며 엄밀하게는 구리는 우수한 열전도를 갖출뿐아니라 큰 열팽창 계수를 가지며, 이와같은 높은 열팽창 계수를 약화 시키기 위해서 상기 클레드 기판의 구성상에 인바합금이 압력하에서 구리에 적층되며 이에 따라서 기판의 종방향 열팽창은 여기에 장치된 칩에 순응하게 된다.
인바 합금시트는 샌드위치 구조를 제공하도록 압력하에서 구리시트의 양표면상에 적층되며 여기에서는 온도 상승에 의해 뒤틀림이 방지될 수 있다. 상기 형태의 클레드 기판은 여기에 장치되는 칩에 따른 동일한 열팽창 계수를 기질 수 있다하더라도 두께방향에서의 기판의 열전도는 제 9a 도의 구성과 같은 인바합금을 가지기 때문에 항상 충분한 것만은 아니다. 하나의 칩 지지부가 제안되었으며 여기에서 이 지지부상에 장착되는 칩의 열팽창 계수와 유사한 열팽창 계수를 갖춘 Ni-Fe의 펀치용 금속은 Cu와 같은 지지부의 칩 수행 표면으로 함입된다. 그러나, 상기 지지부는 펀치용 금속이 이 지지부의 한 표면으로 함입되는 구조를 가지기 때문에 바이메탈 효과에 의한 뒤틀림이 발생되는 문제점이 있게된다(일본국 특허공고 제 58-46073호).
또한 열방출 칩 지지부가 제안되며 여기에는 지지부상에 장착되는 칩의 열팽창계수와 유사한 열팽창 계수를 갖춘 Ni-Fe의 격자가 Cu와 같은 칩 수행 지지부로 함입되고 그리고 적층된다(미합중국 특허 제 3, 399, 332호). 그러나 여기에서는 이것의 제작시에 지지부로 가스 또는 먼지가 유입될 위험성이 있으며 이에 따라 지지부는 가열될때, 상기 지지부가 팽창되며 또한 상기 지지부는 두께의 중앙부분에 Cu와 같은 지지부의 두께 중심에 열팽창 조절용 Ni-Fe격자를 가지기 때문에 지지부 표면의 열팽창 계수가 격자의 열팽창 계수와 유사하게 되도록 Cu지지부의 두께를 얇게하는 것이 필요하게 된다. 그러나 이러한 구성에 있어서는 표면의 두께방향의 열전달은 꽤 양호하더라도 지지부 표면에 평행한 방향으로의 열전달은 불량하게 된다.
열전도성 금속판이 또한 제안되었는데 여기서 Cu 또는 Al이 관통구멍을 갖춘 열원의 열팽창 계수와 유사한 열팽창 계수를 각각 갖춘 한쌍의 Co-Ni-Fe 또는 Ni-Fe시트 사이에서 첨가되고, 그리고 Cu 또는 Al은 관통구멍을 통해 충입된다(일본국 특허공고 제 63-3741호). 그러나 여기에서는 열전도성 금속판의 종류가 사용되고 또는 가공됨에 따라 벗겨질 위험이 존재하게 된다. 또한 땜질 가능하게 판의 표면이 Ni판 코팅부로 코팅되며 상기 Ni판 코팅부는 불평활이 발생되도록 구리와 반응되거나 또는 가스 혹은 먼지가 가열상태에서 금속판을 팽창시키기 위해 Ni판 코팅부와 금속판 표면 사이의 경계면에 유입된다.
상기와 같은 종류의 열전도성 금속판의 구성에 있어서는 열발생원으로 부터의 열은 Cu가 아래층인 경우와 Co-Ni-Fe 또는 Ni-Fe시트가 국소적인 관점에서 아래층인 경우 사이에서 서로 다르며 엄밀하게 말하면 Co-Ni-Fe 또는 Ni-Fe상의 열이 종종 잔유된다는 문제점이 있게 되며, 따라서 금속판은 열을 균일하게 수용할 수 없게 된다.
달리말하면 Cu-Mo 또는 Cu-W합금기재는 Cu 및 Mo 또는 W의 복합체로 만들어지며 이것은 Mo 또는 W파우더를 소결시킴에 의해 제작될 수 있으며 상기 파우더는 대체로 동일한 열팽창 계수를 갖추며 큰공극률을 갖추고 용융된 구리에 적용되는 소결된 시트를 제공하도록 칩은 지지부상에 장착된다(일본국 특허공개공보 제 59-141247호). 또는 합금기재는 Mo 또는 W파우더 및 구리 파우더를 소결시킴에 의해 제작된다(일본국 특허공개공보 제 62-294147호).
이런 종류의 복합재 기재의 구성에 있어서, 이러한 복합재는 제 9b 도에 도시된 것처럼 반도체 패캐지에 적용된다. 여기에서 복합재 기재(6)는 표면에 대향된 축부에서 패캐지를 구성하는 알루마나 물질(3)과 결합 되도록 플랜지(7)를 가진다. 여기에서 칩(1)은 장착되고 그리고 열방출은 플래지 부분에서 발생된다.
상기 복합재는 열팽창 계수 및 열전도를 고려할때 실질적으로 만족한 조건을 가지더라도 Mo 및 W 각각이 고밀도 및 고중량을 가짐에 따라 복합재는 결정된 차원을 가질 수 있도록 얇게 가공되어야만 한다. 이러한 가공작업은 단가가 많이 들게되고 분야가 좁다는 문제점이 있게 된다. 또한 상술한 열흡입 기재에 있어 리드프레임은 또한 여기에 용접되는 대향된 부분의 열팽창 계수에 향상된 순응성을 가지고, 그리고 향상된 열전도를 가지는 것이 필요하게 된다.
제 10 도에 도시된 것과 같이 수지-밀봉된 반도체 패캐지의 구성에 있어서, 리드프레임은 외측부분에 전기적으로 결합된 라인일뿐 아니라 칩으로부터 발생되는 열을 방출하기 위한 라인으로써 중요한 역활을 가진다. 자세하게 설명하면 반도체 패캐지에 있어서 칩(84)은 리드프레임(80)의 중앙부에 형성된 고립부(81)상에 장착된다. 그리고 땜납물질, 접착재 또는 땜납으로써 이 고립부위에 고정되며, 상기 칩은 결합 와이어(85)를 통해 스티치(82) (내부리드)에 전기적으로 결합되고 그 주위의 수지(86)에 의해 밀봉된다.
칩(84)으로부터 발생되는 열은 바깥쪽으로 방출되도록 고립부(81), 수지(86) 및 스티치(82)를 통해 리드프레임(80)의 리드(83)에 도달된다. 따라서 리프프레임(80)은 칩으로부터 발생된 열이 외측으로 잘 방출될 수 있도록 높은 열전도를 갖춘물질로 제작되는 것이 요구된다. 달리말하면 경계면의 접착부에서 발생되는 고립부(81)로 부터의 칩(84)의 벗겨짐 그리고 수지(86)내에서의 크랙은 칩(84), 밀봉성 수지(86) 및 리드프레임(80)사이의 열팽창 계수의 차이로 인해 발생된다. 이와같은 벗겨짐 또는 크랙을 방지하기 위해서는 칩(84), 수지(86) 및 리드프레임(80)사이에 열팽창 계수를 순응시키는 것이 필요하게 된다.
상술한 것처럼 플라스틱 반도체 패캐지를 위한 리드프레임에 있어서 훌륭한 열전도를 갖춘 구리합금으로 제작되는 것은 합금의 양호한 열방출성을 고려한 여러경우를 참작하여 지금까지 사용되었었다. 그러나 요구되는 높은 용이성을 고려할때 구리합금은 바람직하지 못하며 그 이유로는 이 구리합금이 낮은 기계적 강도를 가지고 열팽창 계수에 있어서 칩과 잘 순응되지 못함으로써 용접된 경계부에 있는 고립부로부터 칩이 벗겨지는 위험성이 따르기 때문이다. 이러한 상황하에서 반도체 패캐지는 42% Ni-Fe합금과 같은 낮은 열팽창 계수를 갖춘 Ni-Fe합금으로 만들어지고 칩과 합금의 열팽창 계수의 순응성을 고려하여 제안되었다.
그러나 Ni-Fe합금이 빈약한 열전도를 가짐에 따라 이와같은 합금으로 만들어지는 리드프레임은 최고의 요구조건에 충분히 부응할 수 있는 열 방출성을 가질 수 없었다. 또한 칩과 밀봉성 수지 사이 열팽창의 차이는 매우 크기 때문에 리드프레임과 칩 사이의 열팽창 계수의 순응성이 만족스럽다하더라도 리드프레임과 수지 사이의 순응성은 빈약함에 따라 밀봉성 수지의 크랙을 완전히 방지하는 것은 어렵게 된다.
세라믹 반도체 패캐지에 있어서, 리드프레임은 Ni-Fe합금으로 만들어지고 그리고 패캐지가 유리로 밀봉 되기 때문에 밀봉위치에서 Al으로 장치된다. 그러나 Ni-Fe형태의 합금은 낮은 열용이성을 가지며 상술한 것처럼, 이들 사이에서 열팽창 계수에 대한 세라믹과의 순응성에 문제점이 있게 된다.
본 발명의 목적은 사용 및 목적에 따라 적절하게 선택되는 어떠한 요구되는 열팽창 계수 및 열전도를 갖출 수 있는 열전도성 복합재를 제공하는 것이며 예를들자면 복합재의 열팽창 계수는 여기에 용접되는 칩 또는 밀봉성 수지같은 대향된 물질에 잘 순응되도록 선택되며 이 복합재는 반도체 패캐지로 부터의 열 용이성상의 문제를 고려할때 우수한 열전도를 가진다.
본 발명의 다른 목적은 물질에 의해 발생되는 열의 수용을 균일하게 하고 그리고 열 분산효과가 향상되도록 반도체 칩상에 장치되며, 제어가능한 열팽창 계수 및 열전도를 가질 수 있는 열전도성 복합재를 제공하는 것이다. 또한 이와같은 특징을 갖춘 복합재는 판 코팅부 또는 땜납물질의 얇은 필름부에 대한 우수한 용접성을 가지며 그 이유는 물질의 표면에 미소한 기공이 발생되지 않기 때문이다. 본 발명의 또다른 목적은 실질적인 조작에 있어서 우수한 가공성 및 제작성을 가지며, 낮은 단가로 제작 할 수 있는 열전도성 복합재를 제공하는 것이며, 이 복합재는 반도체 패캐지를 위한 열흡입 기재로써 특별하게 사용될 수 있다. 대향된 물질에 따른 열팽창 계수 및 열 용이성 둘다를 만족하기 위해 그리고 제작효율을 향상시키기 위해 본 발명자는 여러가지의 시도를 했으며 그 결과 코어시트의 양표면에서 높은 열팽창이 되는 압착 용접되는 금속박에 의해 만들어질 수 있는 5층의 복합재를 발견하였다. 이것은 두께방향에서 여러개이 관통구멍을 각각 갖춘 낮은 열팽창되는 두개의 금속시트 사이에 끼워진 높은 열팽창되는 금속시트로 구성된다. 높은 열팽창되는 금속시트 부분이 낮은 열팽창되는 금속시트의 관통구멍을 통해 낮은 열팽창되는 금속표면에 노출되도록 코어시트를 구성하는 3개의 시트는 적층되고 일체화된다. 여기에서 코어시트를 구성하는 금속시트의 두께비와 관통 구멍을 통한 노출표면적비는 상기 복합개가 요구되는 열팽창 계수 및 열전도를 가질 수 있도록 적절하게 선택된다.
또한 복합재의 열수용성은 균일화된다는 것을 발견하였으며 여기에서 열 분산성은 향상되고 이 복합재의 표면에는 미소한 기공이 없으며, 판코팅부 또는 땜납물질의 얇은 필림에 대한 용접성은 코어시트에 적층됨에 따른 높은 열팽창되는 금속박표면의 설치로 인해 증가된다. 더우기 요구되는 열 전도성 복합재는 두께방향에 여러개의 관통구멍을 각각 갖춘 낮은 열팽창되는 2개의 금속시트 사이에 끼워짐에 따라서 높은 열팽창 되는 내부의 금속시트를 압착용접 및 로울링 시킴에 의해 쉽게 제작될 수 있다. 높은 열팽창되는 외부의 금속박을 따라 코어시트를 구성하는 3개의 금속시트는 코어시트 사이에서 끼워진다.
특히 본 발명을 따라서 두께방향에서 여러개의 관통구멍을 각각 갖춘 낮은 열팽창되는 2개의 금속시트사이에 끼워짐에 따라 높은 열팽창되는 금속 시트로 구성되는 코어시트를 구비하는 열전도성 복합재가 제공된다. 3개의 시트들은 높은 열팽창되는 금속시트 부분이 낮은 열팽창되는 금속시트의 관통구멍을 통해 낮은 열팽창되는 금속표면에 노출되도록 적층되고 일체화된다. 그리고 높은 열팽창되는 금속박층이 코어시트의 양 표면상에 용접됨에 따라 이 금속박층은 코어시트를 구성하는 높은 열팽창되는 금속과 동일하거나 또는 다르게 된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 낮은 열팽창되는 금속에 낮은 열팽창되는 금속시트의 표면이 노출됨에 따라 코어시트를 구성하는 금속시트의 두께비 그리고/또는 높은 열팽창되는 금속스폿의 표면적비는 본 발명의 상술한 열전도성 복합재의 구성내에서 적절하게 선택된다. 따라서, 열팽창 계수 그리고/또는 복합재의 열전도는 요구되는 수치로 제어된다. 더우기 본 발명에 따라서 Cu, Cu합금 Al, Al합금 또는 강중 어느 하나로 구성되며 높은 열팽창되는 금속 시트를 구비하는 열전도성 복합재가 제공되며, 두개의 낮은 열팽창되는 금속시트는 Mo, Ni의 30-50중량%를 함유하는 Ni-Fe합금, Ni의 25-35중량%를 함유하는 Ni-Co-Fe합금, Co의 4-20중량%를 함유하는 Ni-Co-Fe합금 또는 Cu, Cu합금, Al, Al합금, Ni 또는 Ni합금의 어느 하나로 구성되는 높은 열팽창되는 W 및 금속박중 어느 하나로 구성된다. 여기에서 코어시트를 형성하며 높은 열팽창되는 금속시트의 두께 t1, 코어시트를 형성하며 낮은 열팽창되는 금속시트의 두께 t2, 그리고 높은 열팽창되는 금속판의 두께 t3는 t1=1t2내지 3t2및 t3=1/10t2를 만족한다. 상술한 열전도성 물질은 예정된 위치에 Cu, Al, Ni 또는 Sn의 어느 하나로 구성되는 금속으로 도금된 적어도 하나의 주표면을 가진다.
예를들자면, Cu, 또는 Al과 같은 높은 열팽창되는 금속시트는 두께방향에서 여러개의 관통구멍을 갖춘 Ni-Fe합금 또는 Ni-Co-Fe합금과 같이 낮은 열팽창되는 2개의 금속시트에 끼워진다. 그리고 상기 금속시트는 2개의 금속 시트 사이에서 끼워짐에 따라서 높은 열팽창되는 금속의 한 부분은 관통구멍 및 Cu, Al 또는 Ni과 같은 높은 열팽창되는 금속박의 외층을 통해 낮은 열팽창되는 금속시트의 표면에 노출되며 상기 금속의 한부분은 본 발명의 열전도성 복합재를 제공하기 위해 일체화된 코어시트의 양표면에 압력이 가해진 상태로 용접된다. 이와같은 구성을 갖춘 본 발명의 복합재는 여기에 칩을 장착시키고 그리고 세라믹 패캐지 또는 금속 패캐지를 위한 리드프레임을 장착시키기 위해 열흡입 기재를 만들수 있도록 도금 또는 땜질에 의해 적층 또는 코팅되거나 또는 압축현상이 된다.
본 발명의 열전도성 복합재는 5개의 층이 만들어짐에 의해 특징 지워지며, 여기에서 높은 열팽창되는 금속시트는 두께의 방향에서 여러개의 관통-구멍을 각각 갖춘 낮은 열팽창되는 금속시트 사이에 끼워지며, 여기에서 코어시트를 제공하도록 금속시트 사이에서 일체화된다. 높은 열팽창되는 금속부분은 관통구멍을 통해 낮은 열팽창되는 금속표면에 노출되고 그리고 코어시트의 양표면은 5개의 층구조를 제공하도록 압력하에서 용접에 의해 높은 열팽창되는 금속박으로 고팅된다. 특히 5개층의 복합재의 열팽창 계수는 코어시트를 구성하는 3개의 금속시트의 두께비를 적절하게 선택함에 의해 자유롭게 변화된다. 복합재의 열전도는 또한 코어시트를 구성하는 높은 열팽창되는 금속에 따라 높은 열팽창되는 금속을 사용하고 그리고 낮은 열팽창되는 금속시트에 노출된 높은 열팽창되는 금속의 표면적비를 적절하게 선택함에 의해 자유롭게 변화 될 수 있다.
따라서 여러종류의 사용 및 목적에 따라 어떠한 요구되는 열팽창 계수 및 열전도를 갖춘 여러종류의 복합재는 높은 열팽창되는 금속시트와 낮은 열팽창되는 금속시트 재질을 적절하게 선택하고 두 금속시트를 조합시키고 그리고 상술한 두께비 및 노출된 표면적비를 적절하게 선택함에 의해서 본 발명에 따라 제작될 수 있다. 또한 열수용 성분은 균일하게되고 열방출효과는 높은 열팽창되는 외측의 금속박층의 설치에 의해 향상될 수 있으며 이에 따라서 용접되는 대향된 물질에 탁월한 용접성을 갖춘 여러종류의 사용을 위한 복합재가 제공되며 이 복합재는 미세한 기공이 없는 탁월한 표면성분과 도금코팅부 또는 땝납물질과 같은 얇은 필름에 우수하게 부착되는 부착성을 가진다.
본 발명의 열전도성 복합재를 제작함에 있어서, 높은 열팽창되는 금속시트의 양표면은 낮은 열팽창되는 금속시트로 적층되고 그리고 낮은 열팽창되는 금속시트는 예정된 간격 및 형상으로 두께방향에서 시트의 완전한 표면상에 여러개의 관통구멍을 가지도록 미리 천공된다. 낮은 열팽창되는 금속시트를 통해 관통구멍을 형성함에 있어서, 기공의 크기, 형상 및 배열형태는 여러종류로 변화되거나 또는 천공 혹은 천공되지 않은 노치는 로울링시의 변형을 고려하여 금속시트의 두께방향에서 형성된다. 이러한 여러종류의 수단은 낮은 열팽창되는 금속시트의 표면이 낮은 열팽창되는 금속에 노출됨에 따라 코어시트를 형성하는 금속시트의 두께비 그리고 또는 높은 열팽창되는 금속의 표면적비를 적절하게 제어하기 위해 조합되어 사용될 수 있다.
따라서 요구되는 열팽창 계수 및 열전도는 복합재 전체 또는 부분을 위해서 결정될 수 있으며 그 결과 금속, 세라믹, Si 또는 반도체와 유사한것 또는 플라스틱과 같은 대향된 물질의 열팽창 계수에 순응하는 본 발명에 따른 복합재의 열팽창 계수를 결정한다. 상기 물질은 복합재에 용접되며 또한 본 발명에 따른 복합재는 요구되는 열전도를 가진다. 예를들자면 상기 물질에 장착되는 칩에 순응되는 복합재의 열팽창 계수는 상기 물질에 적용되는 밀봉용 수지에 순응되는 열팽창 계수와는 다르며 낮은 열팽창되는 금속시트의 두께상에 칩이 장치되는 낮은 열팽창되는 금속시트 표면상에서의 높은 열팽창 되는 금속시트의 표면적비의 조건과 금속시트 뒤의 표면에 있는 밀봉용 수지에 직접적으로 접촉되는 표면의 조건은 상술한 것처럼 변화될 수 있으며, 따라서 개별적인 주표면의 온도특성은 요구되는 수치와 유사하게 제작될 수 있다.
또한 대향된 부분의 물질을 사용함에 따라 높은 열팽창되는 외측 금속박층의 물질을 적절하게 선택함에 의해 대향된 부분에의 용접성 및 금속박층에 걸쳐 코팅되는 얇은 필름의 강도는 요구하는 대로 제어될 수 있으며 낮은 열팽창되는 2개의 금속 시트에 끼워지는 높은 열팽창되는 금속시트를 구성하는 코어 시트의 구성에 있어서, 높은 열팽창되는 여러종류의 금속을 구비하는 적층시트는 낮은 열팽창되는 2개의 금속시트 사이에 끼워진 높은 열팽창되는 금속시트로써 사용될 수 있으며 여기에서 관통구멍을 통해 낮은 열팽창되는 금속시트의 표면에 노출된 높은 열팽창되는 종류의 금속은 표면이 각각 달라질 수 있으며 따라서 이와같은 종류의 구성은 본 발명에서 사용될 수 있다.
높은 열팽창되는 금속시트와 본 발명의 복합재의 코어시트를 구성하는 낮은 열팽창되는 금속시트 사이의 열팽창 계수의 차이는 반드시 클 필요가 없으며 금속시트의 어떠한 요구되는 조합이 복합재의 사용에 따라서 적용될 수 있으며 서로 다른 금속시트의 열팽창 계수가 제공된다. 본 발명에 따른 복합재의 열팽창 계수는 코어시트를 구성하는 높은 열팽창되는 금속시트와 낮은 열팽창되는 금속시트의 체적비를 적절하게 제어하고 또는 동일한 구성상의 적층된 개별적인 시트의 두께비를 적절하게 제어함에 의해 높은 열팽창되는 금속시트의 열팽창 계수와 낮은 열팽창되는 금속시트의 열팽창 계수 사이에서 자유롭게 선택될 수 있다. 예를들자면 전형적인 칩의 30℃ 내지 200℃의 평균 열팽창 계수가 3×10-6-8×10-6℃의 열팽창 계수를 가지는 것이 요구되며 보다 바람직하게는 4×10-6내지 6×10-6℃의 열팽창 계수를 가지는 것이 요구된다.
칩을 장착하기 위한 열흡입 기재의 제작에 있어서 30℃ 내지 200℃에서 10×10-6/℃또는 그 이하의 평균 열팽창 계수를 갖춘 낮은 열팽창되는 Ni-Fe합금 또는 Ni-Co-Fe합금과 같은 금속시트와 30℃ 내지 200℃에서 10×10-6/℃ 이상의 평균 열팽창 계수를 갖춘 높은 열팽창되는 금속시트는 조합으로 사용될수 있으며, 또한 낮은 열팽창되는 금속시트 표면상의 높은 열팽창되는 금속시트의 표면적비는 20 내지 80% 범위에서 선택된다. 표면적비의 변화는 적절한 효과를 가지게 된다. 예를들자면 관통구멍의 직경, 관통구멍의 크기, 및 관통구멍의 배열내피치를 변화시키고 제어함에 의해 적절한 효과를 가진다.
코어시트를 구성하는 높은 열팽창되는 금속시트가 압축용접 또는 단조에 의해 압력하에서 낮은 열팽창되는 금속시트의 관통구멍으로 충입되기 때문에 높은 열팽창되는 금속시트는 Cu, Cu합금, Al, Al합금 또는 강과 같은 전연성 및 유연성을 갖춘 물질로 만들어지는 것이 바람직하다. 낮은 열팽창되는 금속시트에 있어서, 30-50중량% Ni을 함유하는 Mo, Ni-Fe합금, 25-35중량% Ni 및 4-20중량% Co, 및 W를 함유하는 Ni-Co-Fe합금과 같은 높은 전연성을 갖춘 물질이 사용될 수 있다. 높은 열팽창되는 금속박이 코어시트의 양표면에 용접됨에 따라 외층에는 Cu, Cu함금, Al, Al합금 Ni 및 Ni합금물질이 선택될 수 있다. 외층 금속박의 물질은 외층 금속박층에 걸쳐서 겹쳐지는 얇은 층 필름의 물질 및 복합재의 사용을 고려하여 코어시트를 구성하는 높은 열팽창되는 금속시트재와 동일하거나 또는 다르게 될 수 있다.
본 발명의 열전도성 복합재는 상술된 5층의 구성에 의해 특정지워지며, 또한 땜납율 및 내부식성을 향상시키고 복합재의 사용에 따라 Au판 코팅부 또는 Ag판 코팅부의 코팅성을 향상시킬 목적으로 Cu, Al, Ni 또는 Sn이 금속도금, 증발도금, 이온도금CVD(화학증기용착) 또는 공지된 코팅수단 또는 납땜등으로 외측 금속박층에 적용될 수 있다. Ag-땜납물질, 세라믹물질 또는 유리층이 표면에 걸쳐 코팅될 수 있거나 또는 표면의 결정된 위치에 적용될 수 있다.
본 발명의 복합재를 위한 코어시트에 제작을 위하여 예를들자면 많은수의 관통구멍이 우선 두께방향에서 예정된 위치로 낮은 열팽창되는 금속시트에 펀치되고 이렇게 펀치된 금속시트의 표면은 높은 열팽창되는 금속시트에 용접되며 산 또는 브러쉬 작업에 의해 세척된다. 따라서 펀치되고 세척된 금속시트는 높은 열팽창되는 금속시트의 양표면에 적용되고 그리고 냉각 로울링 또는 열간 로울링 또는 고운 로울리에 의해 용접된다. 임의적으로는 용접된 시트는 시트 사이의 용접을 향상시키기 위해서 확산 열처리를 받는다. 즉 공지된 압착용접 로울링 또는 단조 기술등이 코어시트를 만드는데 사용될 수 있다.
그후에 높은 열팽창되는 금속박은 냉각 로울링 또는 열간 로울링 또는 고온 로울링에 의해 제작되는 코어시트의 양표면에 용접되며 그 이후에 용접된 복합재는 선택적으로 열처리를 받게된다. 따라서 본 발명의 복합재는 큰 스케일의 산업 플랜드에서 대량 생산될 수 있고 그리고 대량 생산되는 모든 물질은 항상 안정된 특성을 가진다.
또 달리 상술한 5개층을 위한 각각의 물질은 분리되어 세척될 수 있고 그리고 5개층을 위한 모든 물질은 냉각로울링 또는 열간 로울링 또는 고온 로울링에 의해 순간적으로 용접될 수 있으며 그후에 열처리를 받는다. 이러한 경우에 있어서, 냉각로울링 또는 열간로울링 또는 고온로울링의 수단 및 롤직경, 로울링 스테이지수 및 감축비는 5개층의 물질의 조합과 그리고 두께방향에서 낮은 열팽창되는 금속시트에 형성된 관통구멍 또는 노치의 차원 및 상기 관통구멍 또는 노치의 배형형상에 따라서 적절하게 선택 결정된다.
예를들자면 5개의 층이 냉각로울링에 의해 용접되는 곳에서 코어시트내에서 높은 열팽창되는 금속시트는 압착용접 바로전에 가열된다. 아뭏든 냉각로울링 또는 열간로울링 또는 고온로울링의 조건 및 불활성 가스의 대기분위기, 비산화성 가스 또는 감소된 압력가스는 용접되는 5개층 물질 개별적인 층의 두께와 다른 여러 가지 요소에 따라서 적절하게 선택될 수 있다. 대량 생산되는 본 발명의 열전도성 복합재 제작에 있어서, 상술한 것처럼 냉각로울링 또는 고온로울링을 위해 압착롤을 사용하는 압착용접 및 로울링 기술을 적용하는 것이 가장 효과적이다. 특히 최종적인 제품의 두께가 비교적 크고(예를들자면 약 1mm 또는 그 이상) 최종적인 제품이 개별적인 요소로써 제작될 때 필요한 물질이 다이의 내부에 적층되고, 열간-압력하에서(즉 개별적인 물질의 재결정 온도보다 낮은 온도에서 압력이 적층된 물질에 적용됨) 또는 고운-압력하에서(즉, 개별적인 물질의 용융 온도보다 낮은 온도에서 압력이 적층된 물질에 적용됨) 일체화되는 방법이 사용될 수 있다.
임의적으로 상술한 코어시트의 양표면은 2-5㎛두께로 Cu 또는 Ni의 두꺼운판으로 도금될수 있고 그후에 종래의 침액처리에 의해 열처리된다. 그후에 양표면은 롤링작업 및 열분산을 위한 어닐링되며 외층이 얻어짐에 따라 본 발명의 5개층의 열전도성 복합재는 높은 열팽창되는 금속박층을 갖춘다. 본 발명의 복합재에 있어서, 낮은 열팽창되는 금속시트의 표면에 노출되는 높은 열팽창되는 금속의 형상 및 배열은 상술한 것처럼 복합재 제작목적 및 방법에 따라 여러 가지로 변화될 수 있다.
예를들자면 물질의 폭방향에서 균일한 기계적 강도를 얻기 위해서는 동일한 크기 및 형상을 가지고 관통 구멍이 반복되지 않도록 이 관통구멍을 배열하고 또 압착용접 및 로울링된 후에 이 관통구멍들이 코어시트의 두께방향에서 순응되지 않도록 이 관통구멍들을 경사지게 하고 또는 시트의 전방표면과 뒤표면 사이에서 서로 관통구멍의 크기가 다르게 그리고 인접한 관통구멍의 크기가 다르게 이 관통구멍을 테이터 지게하는 것이 요구되어진다.
관통구멍 사이의 거리는 제품의 분산을 감소시키기 위해 좁게하는 것이 바람직하다. 일반적으로 이 거리는 3mm 또는 그 이하가 되며 바람직하게는 1mm 또는 그 이하, 더욱 바람직하게는 0.5mm 또는 그 이하가 된다. 두께방향에서 낮은 열팽창되는 금속시트내에 관통구멍을 형성하기 위해서는 압착펀칭과 같은 기계적인 작업 및 에칭과 같은 화학적 공정이 사용될 수 있다. 관통구멍의 형상에 있어서 상기 단면은 원형, 타원형 또는 다각형이고 그리고 종단면은 직선 또는 경사단면이 될 수 있다. 따라서 상기 관통구멍은 상술한것처럼 여러 가지 형상을 가질 수 있다. 경사진곳에서는 압력하에서 이와같이 테이퍼진 관통구멍으로의 높은 열팽창되는 금속의 유입이 용이하며 그 결과 코어시트의 용접강도는 향상된다. 하옇든 두께방향에서 낮은 열팽창되는 금속시트에 형성된 관통구멍은 압착용접 및 로울링 후 높은 열팽창되는 금속시트로 채워지는 것이 될 수 있으며 예를 들자면 여러형태의 관통구멍은 두께의 요구되는 방향에서 낮은 열팽창되는 로울링 되지 않는 금속시트내에 형성되거나 또는 관통구멍전에 노치가 형성되거나 혹은 여러형태를 가진 여러종류의 노치가 여러방향에서 금속시트의 양표면에 형성된다.
따라서, 낮은 열팽창되는 금속시트내에 형성된 관통구멍은 상술한 것처럼 배열되도록 여러가지 선택될 수 있다. 형성되는 노치의 형상에 있어서, "-", "+" 또는 "〈"의 여러형상이 사용될 수 있으며 이와같이 쐐기(▶)와 같은 삼각형 피라미드의 노치는 두께의 어떠한 요구되는 방향에서 금속시트에 형성되며 상술한 특별한 구성을 갖춤에 따라, 본 발명의 복합재는 고유의 열팽창 계수 및 고유의 열전도를 가지며 또한 각각 다른 열팽창 계수 및 열전도를 갖춘 여러개의 복합체는 요구되는 열팽창 계수 및 열전도를 갖춘 적층된 복합재로 만들어질 수 있도록 두께방향에서 적층될 수 있다.
더우기 2개 또는 그 이상의 상술한 코어시트는 또한 적층될 수 있고 그리고 높은 열팽창되는 금속박층은 본 발명에 따른 다른 구성의 복합재를 얻을 수 있도록 최종 적층된 코어시트에 용접된다. 본 발명의 복합재에 있어서 물질의 외층을 형성하는 높은 열팽창되는 금속박층이 물질의 열수용 성분을 균일화, 열방출효과, 대향물질에의 용접성 및 물질에 걸쳐서 얇은 필름층의 코팅율을 위해 제공되며 이와같은 효과를 얻기 위해서, 외측 금속박층의 두께는 2㎛ 또는 그 이상이 필요하게 된다. 그러나 100㎛ 이상이 된다면 열팽창 계수의 순응성은 매우 얻기가 힘들게되며, 이에따라 두께는 2 내지 100㎛가 된다.
코어시트의 두께는 사용 및 목적에 따라 변화되며 적어도 0.1mm가 되는 것이 필요하다. 그러나 30mm 이상이 된다면 로울링에 의한 복합재의 제작이 매우 어려워진다. 코어시트를 구성하는 높은 열팽창되는 금속시트와 낮은 열팽창되는 금속시트의 두께비에 있어서, 높은 열팽창되는 금속시트의 두께(t1)와 낮은 열팽창되는 금속시트의 두께(t2), 그리고 높은 열팽창되는 외측 금속박층의 두께(t3)는 t1=1t2내지 3t2및 t3
Figure kpo00002
(1/10)t2를 만족한다. 다음의 실시예에서 보다 상세하게 기술되는 것처럼 본 발명의 열전도성 복합재는 여러가지 형태로 가공될 수 있다. 예를들자면, 상기 복합재는 평평한 판형상으로 절단되고 그리고 사용전에 땜질되거나 또는 어떠한 요구되는 형상으로 스탬핑되고 2개 또는 그 이상의 스탬핑된 요소는 적층되거나 혹은 상기 요소가 어떠한 다른 열전도성 복합재와 적층되거나 또는 캡형상의 압착되거나 또는 유연한 열전도성 복합재를 제작할 수 있도록 어떠한 요구되는 형상으로 구부려질 수 있다.
더우기 본 발명의 복합재는 또한 상술한 금속판 코팅부 또는 Ag-땜납물질, 세라믹 또는 유리층으로 코팅되거나 용접될수 있다. 다음으로 본 발명은 첨부된 도면을 참고로 보다 상세하게 설명될 것이다. 다음의 설명에 있어서는 코어시트를 위한 높은 열팽창되는 금속시트는 Cu시트로 그리고 낮은 열팽창되는 금속시트는 코바(Fe-Co-Ni 합금)시트로 기술된다.
제 1a 도 및 제 1b 도의 구성에 있어서 열전도성 복합재(10)는 두께방향에 여러개의 관통구멍(13)을 각각 갖춘 코바시트(12) (12)와 이 시트 사이에 끼워진 Cu 시트(11)를 구비한 코어시트(14)를 구비한다. 3개의 시트는 압력하에서 용접되고 그리고 높은 열팽창되는 금속박층 (16) (16)은 압력하에서 코어시트(14)의 양표면에 용접된다. 코어시트(14)의 양표면상에서 표면(15)에서 노출된 구리가 형성되며 여기에서 Cu는 관통구멍(13)을 통해 코바시트(12)의 표면에 노출되며, 제 1a 도의 구성에 있어서, 여러개의 관통구멍(13) (13)은 시트의 두께방향에서 형성된 동일크기를 각각 갖추고 그리고 긴 타원형상을 갖춘다. 표면(15)(15)에 노출된 Cu는 이에따라 정렬된다. 제 1b 도의 구성에 있어서, 상기 관통구멍은 전방표면 및 후방표면 사이에서 서로 크기가 다르게 테이퍼지고 그리고 이러한 관통구멍들은 이 구멍에 인접된 구멍의 크기가 서로 다르게 배열된다. 이와같은 각각의 구성에 있어서, 코어시트(14)를 형성하기 위해 Cu시트(11)의 양표면에 압착 용접되는 2개의 코바시트(11)의 두께 및 표면(15) (15)에 노출된 구리의 비 및 분산상태는 개별적인 주표면의 열특성의 요구되는 특성과 유사하게 되도록 적절하게 선택된다. 코어시트(14)의 양표면에 높은 열팽창되는 외측 금속박층이 압착 용접됨에 따라 어떠한 요구되는 것은 복합재 및 외측박층에 걸쳐 겹쳐지는 얇은 필름층의 물질의 사용을 고려하여 Cu, Cu 합금, Al, Al합금, Ni 및 Ni 합금의 박으로부터 선택된다. 따라서 복합재의 열수용 성분은 균일화되며 열분산 성분은 향상되며 대향된 물질에로의 용접성이 향상되고, 그리고 복합재에 걸쳐 얇은 필름층의 코팅율이 향상된다. 이 다음으로 본 발명의 전형적인 실시예가 설명될 것이다.
[구성 1]
제 2a 도 및 제 2b 도는 하나의 예로서 세라믹 패캐지를 위해 열흡입 기재로써 사용되는 본 발명의 열전도성 복합재(20)를 도시하며 이 물질은 패캐지의 크기에 따라서 직사각형판으로 절단되고 그리고 Ag땜납(32)은 도면에서 도시되는 것처럼 예정된 표면부분에 적용되며 열전도성 복합재(20)로는 예를 들자면 제 1a 도 및 제 1b 도에서 도시된 열전도성 복합재(10)이며 여기에서 Cu시트(11)와 코바시트(12)의 두께비 및 노출된 표면(15)구리와 코바시트(12)의 비는 재질(20)과 칩(31) 사이의 요구되는 열순응성을 얻기위해 코어시트(14)의 구성에서 적절하게 선택된다. 그리고 금속박층(16)은 Ni박으로 만들어진 Ni판 코팅으로 코팅된 Cu박으로 만들어진다. 따라서 Ag 땜납으로의 땜질성은 향상되고 세라믹에로의 용접율도 향상된다. 엄밀하게 말하면 열전도성 복합재의 표면은 Cu박이며, Ag땜납(32)은 용융될때 Cu박과 반응되지 않는다. 그 결과 물질의 열전도는 반응된 표면의 형성으로 인해 낮아지며, 따라서 구리에 걸쳐 약 2-10㎛의 두께를 가지는 Wi 판코팅부의 형성은 이러한 경우에 필요하며 특히 Cu박에 걸쳐서 Ni판 코팅부의 코팅율을 향상시키기 위해서는 Cu박층의 표면에 걸쳐서 Ni판 코팅으로 코팅된 열전도성 복합재는 2분 내지 1시간의 시간주기와 750℃ 내지 950℃온도 조건하에서 H2와 같은 대기를 감소기킨 Ar 또는 N2와 같은 불활성 분위기내에서 침액처리(재결정 및 어닐링을 위한)된다.
제 2 도의 구성은 열전도성 복합재(20)의 한 표면에서만 결정된 위치상에 Ag땜납이 코팅되는 한 예를 나타내며 이와같이 복합재의 사용에 따라서 Ag땜납 같은 것이 열전도성 복합재(20)의 한 표면의 전표면 또는 양표면에 적용될 수 있다.
이와같은 구성과 같은 경우에 있어서, Ag땜납이 표면에 적용되기 전에 열전도성 복합재의 표면에 걸쳐서 Ni판 코팅부가 코팅되는 것이 바람직하며, Ni판 코팅은 Ag땜납 및 Cu가 서로 반응하는 것을 방지시키고 그리고 패캐지내의 공기밀폐가 향상될 수 있도록 Ag땜납의 유동을 향상시킨다. 제 2 도에서 도시되는 것처럼 Ag땜납이 열전도성 복합재(20)에 이미 적용되는 곳에서 Ag땜납의 두께는 패캐지로의 땜납의 용접율 및 패캐지로의 복합재의 가공성을 고려하여 약 30-120㎛으로 되는 것이 바람직하고, 그리고 도면에 있어서 칩(31)은 Au-Si 땜납이 있는 물질(20)에 적용된다.
[구성 2]
제 3a 도 및 제 3b 도는 또다른 예로서 세라믹 패캐지를 위한 열흡입 기재로 사용되는 본 발명의 열전도성 복합재(21)를 도시하며 이 복합재(21)는 제 2a 도 및 제 2b 도에 도시된 열전도성 복합재와 동일하나 다른점이 있다면 동일 구성을 갖춘 또다른 열전도성 복합재(22)가 땜질에 의해 물질의 중앙부상에 적층된다. 이 칩(31)은 Au-Si땜질에 의해 적층된 물질에 용접된다. 이 경우에 있어서, 코어시트(14)의 물질 및 구성 그리고 금속박층의 물질은 열전도성 복합재(21), (22)를 제작하도록 선택되고 제어된다. 주된 복합재(21)는 열특성에 있어서 세라믹과 유사하고 적층된 복합재(22)는 열특성에 있어서 칩과 유사하다.
제 3 도의 구성에 있어서 한쌍의 열전도성 복합재는 Ag-땜질에 의해서 일체화되며 적어도 개별적인 열전도성 복합재의 표면이 제 2 도에서와 같이 미리 Ni-도금되는 것이 바람직하다. 그러나 복합재의 표면에 이와같은 칩이 장착되는 Ag-땜납의 도포는 바람직하지 못하며, 이에 칩이 장착되는 곳에서 표면이 거칠게되며 장착되는 칩 위치의 정확도가 떨어진다. 따라서 칩이 장치되는 측부에서의 열전도성 복합재(22)의 외측원주표면은 땜납의 유동성을 향상시키는 Ni 도금 코팅부로 코팅되지 않게된다. 그러나 상시 표면상의 Ag땜납의 유동성에 낮게되는 것이 바람직하다.
또한 도면에서 도시되는 것처럼 적층된 열전도성 복합재는 세라믹 패캐지내에 배열되며 여기에서는 한쌍의 열전도성 복합재(21) (22)는 Ag-땜질에 의해 미리 일체화되고, 그후 하나의 열전도성 복합재(1)는 Ag-땜질에 의해 추가로 일체화되는 방법이 사용된다. 그러나 칩의 위치를 정확하게 하기 위해서는 Ag땜납이 한 열전도성 복합재의 주표면상에 미리 적용되고 다른 열전도성 복합재(22)는 그후에 기계적인 압력수단에 의해 Ag땜납 코팅된 표면에 순간적으로 부착되며 그리고 물질(21) (22) 사이의 Ag-땜질은 동일한 Ag땜질에 의해 물질(21)과 세라믹(30)의 동일한 용접시간에 완성되는 방법이 사용된다.
[구성 3]
제 4a 도 및 제 4b 도는 또다른 예로서 세라믹 패캐지를 위한 열흡입 기재로 사용되는 본 발명의 열전도성 복합재(23)를 도시하며 상기 물질은 제 2a 도 및 제 2b 도에 도시된 열전도성 복합재(20)와 동일하나 다른점이 있다면 패캐지의 크기에 따른 차원을 갖추며 압착형상화된 캡을 가진다는 것이며 이 경우의 구성에서, 물질의 원주부분은 세라믹(30)으로 땜질되고 그리고 상기 칩(31)은 Au-Si-땜질에 의해 물질이 돌출된 표면에 용접되며 제 2 도에 의한 구성이 있어서, 캡-형상된 물질은 압축형상에 의해 쉽게 만들수 있으며 열전도성 복합재(23)는 고유의 열특성을 가질뿐만 아니라 세라믹 패캐지 사이의 열팽창 차이에 의해 영향을 끼치는 추가적인 효과를 가진다. 칩과 열전도성 복합재(23)는 캡 형상화된 실린더부분(231)의 형성으로 인해 대폭 감소될 수 있으며 이와같은 구성의 사용에 있어서, 열전도성 복합재의 두께는 압축형상을 위한 가능한 범위내에서 제어되는 것이 바람직하며, 특히 열전도성 복합재의 두께는 요구되는 열특성을 만족시키기 위해 확장되며 접혀진 부분(232)의 치수(R)는 제 4c 도에서 도시되는 것처럼 커지는 것이 불가피하며 그결과 세라믹 패캐지의 구멍 직경은 커지게 되며 이러한 문제를 방지하기 위해서는 노치부분(301)이 세라믹 패캐지의 개방 가장자리 부분의 내부 직경에 형성되는 것이 바람직하다. 제 4d 도에 있어서, 열전도성 복합재(23)의 두께는 물질의 압축-성형성 또는 다른 성분을 고려하여 조그마하게 만들며 이 물질은 칩을 용접시키는 단계에서 적용되는 응력으로 인해 변형이 발생되며 그 결과 물질상에 칩을 적절하게 배열시키는 것이 어려워지며 또한 요구되는 열 방출효과(특히, 물질의 표면에 평행방향으로의 열 방출효과)가 얻어지지 못하게 된다.
이러한 문제를 방지하기 위해서는 제 4d 도의 구성이 추천되며 여기에서 강화물질(40)은 Cu, Cu 합금, Al 또는 Al합금과 같은 높은 열전도성 물질로 만들어지며 이 물질은 캡형상 열전도성 복합재(23)과 결합 및 일체화되는 중앙부에 돌출부(401)를 가진다. 강화물질(40)은 적절한 형상 및 차원을 가지도록 적절하게 제어되며 제 9a 도에 도시된 것과 같은 종래의 예를 나타내는 열 방출핀(5)은 필요하지 않게된다.
또달리 강화물질(40)이 얇다면 열전도성 복합재(23)와의 바이메탈 효과 때문에 뒤틀림이 고려되는데 강화 물질(40)의 한 표면은 (즉 열전도성 복합재(23)에 용접되는 표면에 대향된 다른 주표면) Ni-Fe 합금과 같은 낮은 열팽창되는 합금으로 코팅되는 것이 바람직하다.
제 4e 도에 있어서 본 발명의 복합재에 칩을 용접시키는 단계에서의 변형을 방지시키기 위해 그리고 칩과 복합재 사이의 열팽창의 차이를 고려할때 제 4e 도의 구성이 바람직하며 여기에서 예를 들자면 Mo, Cu-Mo 합금 또는 Cu-W 합금의 추가되는 열전도성 복합재 또는 강화물질(42)는 예정된 두께를 가지며 칩이 장착되는 열전도성 복합재(23)의 표면에 미리 도포된다. 상술한 것처럼 본 발명자는 압축형상화된 캡형상처럼 열전도성 복합재(23)에 효과적으로 적용되는 여러종류의 구성을 제안하였다. 또한 본 발명의 열전도성 물질은 대략 0.2-0.3mm의 두께를 가진다는 것을 추가로 확인했으며 그것은 압축 형상화된 어떠한 요구되는 캡형상이 되고 양호한 열특성을 가진다.
상술한 모든 구성에 있어서, 칩이 장치되는 복합재의 표면에 Ag-땜납의 도포는 제 3 도의 구조와 같이 바람직하지 않으며 캡형상 물질의 내부실린더형 부분 및 물질의 표면은 Ni-도금 코팅으로 코팅되지 않는 것이 바람직하다. 상기 Ni-도금 코팅은 Ag땜납의 유동성을 향상시키나 Cu와 같은 높은 열팽창되는 금속 박표면이 된다.
[구성 4]
제 5 도는 한 예로써 높은 출력모듈로 사용되는 본 발명의 열전도성 복합재(24)를 도시하며 이 물질(24)은 U형으로 구부러지고 땜납층은 예정된 부분에 덮혀지며 칩(31)은 물질(24)과 그리고 또다른 열전도성 복합재 사이에서 땜질에 의해 끼워져서 수지로 주형된다. 본 발명에 있어서 한쌍의 열전도성 복합재(24) (25)는 칩으로부터 발생된 열을 반사시키는 기능을 가지도록 많이 양의 흐름으로 유동되는 것이 필요하다. 특히 물질(24)은 U형으로 구부러져서 외부로부터 전달되는 진동과 같은 것을 흡수하도록 탄성부재의 기능을 가진다.
열전도성 복합재(24) (25)는 제 1a 도 및 제 1b 도에서 도시된 열전도성 복합재와 마찬가지로 동일한 구성을 가지며 여기에서 Cu시트(11)와 코바시트(12) 사이의 두께비 및 Cu 노출된 표면과 코바시트(12)의 비는 물질의 열특성에 있어서 칩(31)과 수지에 잘 순응될 수 있도록 코어시트(14)의 구성에서 선택 제어된다. 또한 Cu박은 금속박층(16)으로 사용되며 이에따라 물질의 땜질성은 향상되고 또한 칩의 용접율도 향상된다. 특히 제 5 도에 도시되는 것처럼 땜질에 의해 칩(31)이 열전도성 복합재(24) (25)로 일체화되는 곳에서 열전도성 복합재의 전표면은 Cu로 만들어짐으로써 땜납 유동은 좋게되고 부분의 용접은 유효하게 된다. 특히 본 발명의 열전도성 복합재가 땜납등과 같은 낮은 용융점을 갖추는 용접재의 사용에 의해 어떠한 다른 부분과 일체화되는 경우의 구성에 있어서, 땜질물질인 Ag등과 Cu사이에서의 반응되는 문제점이 없으며 이것은 제 2 도, 제 3 도 및 제 4 도의 구성에서 발생된다. 따라서 이 경우에서는 Cu의 표면에 걸쳐 추가적으로 Ni도금 코팅시키는 것이 필요하지 않게 된다.
열전도성 복합재의 예정된 위치에서만 땜납층을 코팅시키는 것이 상술된 제 5 도의 구성에서 예로써 기술되더라도 땜납층이 열전도성 복합재의 한 주표면에 또는 양표면에 미리 전체가 도포되는 어떠한 다른 구성이 사용 및 목적에 따라 사용될수 있다.
[구성 5]
제 6 도는 한 예로써 금속 패캐지를 위한 열흡입 기재로써 사용되는 본 발명의 열전도성 복합재를 도시하며 이 물질(26)은 칩(34)을 감싸도록 선박바닥 형상으로 형상화되며, 이 칩(34)은 땜질에 의해 물질이 중앙바닥부 상에서 장치되며, 원주부분은 금속 캡(37)으로 덮혀지며 여기에서 리드프레임(35)은 물질(26)과 캡(35) 사이에 삽입되고 그리고 부분(26), (35)은 유리(36)로 밀봉된다. 열전도성 복합재(26)는 제 1a 도 및 제 1b 도에서 도시된 열전도성 복합재(10)와 동일한 구성을 가지며 여기에서 Cu시트(11)와 코바시트(12)의 두께비와 그리고 Cu노출된 표면(15)과 코바시트(12)의 비는 물질이 열특성에 있어서 칩(34)에 잘 순응될수 있도록 코어시트(14)의 구성에서 적절하게 선택 제어된다. 또한 Al박은 금속박층(16)으로 사용되며 따라서 유리에 대한 밀봉성은 향상되고 그리고 Ag땜납 등의 땜납으로 용접성 역시 향상된다.
구성에 있어서 Al박은 열흡입 기재의 금속박층(16)으로 사용되기 때문에 칩(34)은 절연층을 통해 기재에 부착된다. 또한 금속박층의 외부표면은 알루미나와 같은 세라믹으로 코팅되거나 또는 밀봉된 제품의 내침식성을 향상시키기 위해 알루마이트 처리된다. 상기 구성 1의 열흡입 기재에 있는 요구되는 밀봉부분에 있어서 Al코팅이 Cu박인 금속박층(16)에 도포되는 곳에서 유리-밀봉성분은 탁월하고 Ag납땜 또는 납땜으로의 코팅율 역시 향상된다.
[제작 방법]
제 1a 도 및 제 1b 도에서 도시되는 것과 같은 구성을 갖춘 복합재(1)의 제작방법은 제 7a 도를 참고로 설명되어지며 한쌍의 코바시트(12) (12)는 네트와 같은 형태로 조그마한 관통구멍을 많이 가지도록 압착펀치 기계로 미리 펀치된다. 어닐링된 후에 펀칭된 시트는 표면 처리되고 코일이 감겨진다. 예정된 두께 및 차원을 갖춘 Cu시트코일(11)은 상술한 코바시트(12) (12) 사이에서 끼워짐에 따라 풀려지며 이에 따라 끼워진 3개 시트는 냉각, 열간 또는 고운 롤을 통해 통과되어 로울링 작업되고 용접된다. 용접된 후에 필요하다면 용접된 시트는 개별적인 시트의 용접을 향상시키기 위해 분산 어닐링된다. 압착용접의 결과에 따라 Cu는 제 1 도에서 도시되는 것처럼 코바시트(12)(12)의 여러개 형성된 관통구멍(13)으로 유입된다. 따라서 Cu 노출된 표면 (15)(15)가 부분적으로 코바시트(12)(12)의 요구되는 부분에 배열되는 곳에서 코어시트(14)는 얻어지며 분산 어닐링후에 제작되는 코어시트는 표면처리 및 코일이 감겨진다. 그 다음에 제 7b 도에서 도시되는 것처럼 코어시트 (14)는 Cu 또는 Al과 같은 풀려진 금속박(16) (16) 사이에 끼워질 때 풀려지고 그리고 끼워진 3 개층은 냉각 또는 열간 또는 고온 롤(41) (41)을 통해 통과되고 그리고 압력하에서 로울링 작업되어 용접된다. 그 이후에 제작되는 복합재는 임의적으로 분산 어닐링을 받게되며 필요하다면 그 이후에 예정된 두께로 로울 작업된다.
제 8 도에서 설명되는 또다른 실시예처럼 어닐링되고 표면처리된 예정된 두께 및 차원을 가지는 Cu시트코일(11)은 코바시트코일(12) (12) 사이에 끼워짐에 따라 풀려지고 이에따라 코바시트 각각은 미리 압축펀치되고, 어닐링되며 표면 처리된다. 그리고 3개의 시트는 풀려짐에 따라 금속박 코일(16) (16) 사이에 추가로 끼워지며 금속박 각각은 미리 표면 처리되고 그리고 5개층은 요구되는 스테이지의 롤(52)를 갖춘 로울링 장치를 통해 통과되며 이에따라 로울링되어 용접되어 일체화된다. 상술한 것처럼 본 발명의 열전도성 복합재는 로울링 또는 압착용접 수단에 의해 요구되는 차원을 갖춘 시트형태로 얻어질 수 있으며 요구되는 두께로 최종 가공을 하기 위한 다른 어떤 복잡한 기계적인 가공수단을 불필요하게 된다. 따라서 본 발명의 열전도성 복합재는 값싸게 제작될수 있으며 또한 상기 물질은 우수한 기계성 및 장점을 가지며 패캐지 또는 칩에 따라 요구되는 형상으로 쉽게 가공될 수 있다.
다음의 실시예는 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위함이며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
[실시예 1]
1mm의 구멍직경을 각각 갖춘 여러개의 관통구멍은 0.5mm의 두께와 30mm의 폭을 각각 갖춘 한쌍의 코바시트(29Ni-16Co-Fe 합금)내에 구멍 사이에 1.5mm의 간격을 두고 펀칭되며 이 시트는 900℃에서 어닐링되며 그 이후에 와이어 브러슁된다. 코바시트 각각을 30℃ 내지 200℃에서 평균 열팽창 계수 5.2×10-6/℃를 가지며 또 달리 1.0mm의 두께 및 30mm의 폭을 갖춘 Cu시트는 유사하게 어닐링되고 와이어 브러슁된다. 사용된 Cu시트는 30℃ 내지 200℃ 에서 17.2×10-6/℃ 의 평균 열팽창 계수를 가진다.
상기 코바시트 및 Cu시트는 제 7a 도에서 도시되는 것처럼 0.85mm의 두께를 갖춘 코어시트를 형성하기 위해 냉각 압축 용접기계의 사용에 의해 압력하에서 용접되며 보다 상세하게 설명하면 냉각 압축-용접중에 구리는 코바시트의 관통 구멍으로 침투되며 그 결과 제 1 도에 도시된 코어시트가 얻어지며 여기에서 구리표면은 예정된 위치에서 코바시트의 표면에 부분적으로 노출된다. 따라서 코어시트가 만들어지고 그리고 용접되어 일체화된 코어시트가 형성되도록 5분간 800℃에서 분산 어닐링된다.
얻어지는 코어시트의 주표면에 있는 Cu 노출된 부분은 로울링 방향에서 주축을 갖춘 타원형상이며, 구멍사이의 간격은 로울링 방향에서 1.0mm이며, 코바시트에 구리 노출된 부분의 비는 35%이다. 따라서 얻어지는 코어시트는 두께방향에서 230W/m.k 열전도를 가지고 그리고 8×10-6/℃의 열팽창 계수를 가진다. 0.05mm의 두께를 갖춘 Cu박은 0.85mm의 두께를 갖춘 코어시트의 양표면에 부착되고 그리고 2스테이지 냉각 압축 용접기계의 사용에 의해 압착 용접된다. 따라서 0.37mm의 두께를 갖춘 열전도성 복합재가 얻어진다.
얻어지는 열전도성 복합재에 있어서, 코어시트를 구성하는 Cu시트의 두께(t1)는 0.166mm이며 코바시트 각각의 두께(t2)는 0.095mm이며 외측 Cu박 각각의 두께(t3)는 0.007mm이다(제 1a 도 참고).
0.37mm의 두께를 갖춘 열전도성 복합재는 여러가지 크기로 절단되며 절단요소의 2개는 제 3a 도에 도시되는 것처럼 열흡입 기재를 형성하도록 적층되며 제작된 열흡입 기재의 사용에 있어서 세라믹 패캐지가 만들어지며 그 결과 패캐지의 열 방출성은 우수하고 그리고 기재와 패캐지 사이의 열순응도는 매우 좋게된다. 그 이후에 0.37mm 두께를 갖춘 열전도성 복합재는 어닐링되고, 0.15mm의 두께로 냉각 로울링된다. 얻어지는 열전도성 복합재에 있어서, 코어시트를 구성하는 Cu시트의 두께(t1)는 0.068mm이고, 코바시트 각각의 두께(t2)는 0.038mm이고, 외측 Cu박의 두께(T3)는 0.003mm이다. 그후에 냉각 로울링된 물질은 공지된 방법에 의해 리드프레임으로 가공되며 그후에 이것은 부착된 경계부인 칩과 고립부 사이에서 벗겨지거나 또는 밀봉성 수지의 크랙이 발생되지 않는 반도체 패캐지로 형성된다. 또한 리드프레임은 구리합금으로 만들어지는 종래의 리드프레임과 같이 훌륭한 열방출 성분을 가진다.
[실시예 2]
실시예 1에서의 것과 동일한 물질을 사용함에 있어서, 0.37mm의 두께를 갖춘 열전도성 복합재는 실시예 1과 동일한 방법 및 동일한 조건에 의해 만들어진 다른점이 있다면 Cu시트는 코어시트를 만들기 위해 코바시트로 압착 용접되기 전에 미리 가열된다는 것이다. 이와같이 제작된 열전도성 복합재에 있어서, 코어시트를 구성하는 Cu시트의 두께(t1)는 0.158mm이고, 각각의 코바시트 두께(t2)는 0.100mm이고, 그리고 외측 Cu박 각각의 두께(t3)는 0.006mm이다. 0.37mm의 두께를 갖춘 열전도성 복합재는 어닐링되고 그후에 0.25mm로 냉각 로울링되며 이렇게 제작된 열전도성 복합재에 있어서, 코어시트를 구성하는 Cu시트의 두께(t1)는 0.106mm이며, 코바시트 각각의 두께(t2)는 0.068mm이고, 그리고 외측 코일박 각각의 두께(t3)는 0.004mm이다. 따라서 로울링 가공된 열전도성 복합재는 압축 성형되어 캡과 같은 형상이 되며 제 4a 도에서 도시되는 것처럼 열흡입 기재로써 사용된다.
복합재의 캡과 같은 형상의 성형에 있어서, 여러가지 형상의 깊은 인발이 가능하게 되고 그리고 복합재의 압축 성형성은 우수하게 된다. 그 이후에 상술된 흡입 탱크기재를 사용하여 세라믹 패캐지가 제작되며 그 결과 패캐지의 열방출성은 좋게되고 그리고 기재와 패캐지 상의 열순응성은 훌륭하게 된다.
[실시예 3]
1.0mm 또는 0.5mm의 폭을 갖춘 여러개의 가장자리와 같은 노치는 0.5mm의 두께와 30mm의 폭을 갖춘 한쌍의 코바시트(29Ni-16Co-Fe 합금) 각각의 양 표면상에 형성되며 그후에 노치 가공된 시트는 900℃에서 어닐링되고 와이어 브러쉬된다. 또다르게 1.0mm의 두께 및 30mm의 폭을 갖춘 Cu시트는 유사하게 어닐링되고 와이어 브러쉬된다. Cu시트는 코바시트 사이에 끼워지고 그리고 0.05mm 두께의 세척된 Al박 표면은 코바시트의 양표면에 부착된다.
그후에 적층된 5개의 층은 다중 스테이지롤로 장치되는 열간 압착 용접기계의 사용에 의해 압착 용접된다. 따라서 제 1b 도에서 도시되는 0.4mm의 두께를 갖춘 열전도성 복합재가 얻어지며 열전도성 복합재에 있어서, 코어시트를 구성하는 Cu시트의 두께(T1)는 0.178mm이며, 코바시트 각각의 두께(t2)는 0.105mm이고, 그리고 외측 Al박 각각의 두께는 0.006mm이다. 따라서 얻어지는 복합재는 두께방향에서 230W/m.k의 열전도를 가지고 개별적인 주 표면에서 8×10-6/℃의 열팽창 계수를 가진다.
복합재는 0.25mm의 두께로 냉각 로울링되며 얻어지는 열전도성 복합재에 있어서, 코어시트를 구성하는 Cu시트의 두께(t1)는 0.110mm이며, 코바시트 각각의 두께(t2)는 0.067mm이고 외측 Al박 각각의 두께(t3)는 0.003mm이다. 그후에 냉각 로울링된 물질은 공지된 방법에 의해 열흡입 기재로 가공되며 이것은 반도체 패캐지로 형성된다. 이것은 탁월한 열방출성을 가지고 그리고 유리밀봉성을 가진다.
본 발명이 특별한 실시예에 대해 기술되었더라도 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도내에서 변경이 가능하다.

Claims (34)

  1. 두께방향에 여러개의 관통구멍을 각각 갖춘 낮은 열팽창되는 2개의 금속시트 사이에서 끼워지는 높은 열팽창되는 금속시트로 구성되는 코어시트를 구비하는 열전도성 복합재에 있어서, 높은 열팽창되는 금속시트 부분이 낮은 열팽창되는 금속시트의 관통구멍을 통해 낮은 열팽창되는 금속표면에 노출되도록 3개의 시트는 적층되어 일체화되며, 높은 열팽창되는 금속박층이 코어시트의 양표면에 용접됨에 따라 금속박층은 코어시트를 구성하는 높은 열팽창되는 금속과 동일하거나 또는 다르게 되는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합재.
  2. 제 1 항에 있어서, 코어시트를 구성하는 금속시트의 개별적인 두께비 그리고/또는 낮은 열팽창되는 금속에 낮은 열팽창되는 금속시트의 표면이 노출됨에 따른 표면적비는 제어되어 복합재의 열팽창 계수 그리고/또는 열전도는 요구되는 수치(S)로 변화되는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합재.
  3. 제 1 항에 있어서, 코어시트를 구성하는 낮은 열팽창되는 금속시트 각각은 30℃ 내지 200℃에서 10×10-6/℃ 또는 그 히아의 평균 열팽창 계수를 가지고 코어시트를 구성하는 높은 열팽창되는 금속시트는 30℃ 내지 200℃에서 10×10-6/℃ 이상의 평균 열팽창 계수를 가지는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합재.
  4. 제 3 항에 있어서, 코어시트를 구성하는 높은 열팽창되는 금속시트는 높은 열전도되는 금속인 것을 특징으로 하는 열전도성 복합재.
  5. 제 4 항에 있어서, 높은 열전도되는 금속시트는 20℃에서 140W/m.k 또는 그 이상의 열전도를 가지는 것을 특징으로하는 열전도성 복합재.
  6. 제 2 항에 있어서, 낮은 열팽창되는 금속시트의 표면에 노출되는 높은 열팽창되는 금속시트의 표면적비는 코어시트의 구성에 있어서 20% 내지 80%인 것을 특징으로 하는 열전도성 복합재.
  7. 제 3 항에 있어서, 코어시트를 구성하는 높은 열팽창되는 금속시트는 Cu, Cu 합금, Al, Al 합금 및 강중 어느 하나로 만들어지는 것을 특징으로하는 열전도성 복합재.
  8. 제 3 항에 있어서, 코어시트 각각은 구성하는 낮은 열팽창되는 금속시트는 Mo, Ni의 30 내지 50의 중량%를 함유하는 Ni-Fe 합금, Ni의 25 내지 35중량% 및 Co W의 4 내지 20중량%를 함유하는 Ni-Co-Fe 합금중 어느 하나로 만들어지는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합재.
  9. 제 1 항에 있어서, 높은 열팽창되는 금속박 각각은 Cu, Cu 합금, Al, Al 합금, Ni 및 Ni 합금중 어느 하나로 만들어지는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합재.
  10. 제 1 항에 있어서, 코어시트를 구성하는 높은 열팽창되는 금속시트는 Cu 및 Cu합금중 어느 하나로 만들어지며, 코어시트 각각을 구성하는 낮은 열팽창되는 금속시트는 Ni의 30 내지 50중량%를 함유하는 Ni-Fe 합금 및 Ni의 25 내지 35중량%와 Co의 4 내지 20중량%를 함유하는 Ni-Co-Fe 합금중 어느 하나로 만들어지고 그리고 높은 열팽창되는 금속박은 Cu 및 Cu합금중 어느하나로 만들어지는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합재.
  11. 제 1 항에 있어서, 물질의 적어도 하나의 주표면의 예정된 위치사에 Cu, Al, Ni 및 Sn중 어느 하나로 추가로 금속 도금되는 것을 특징으로하는 열전도성 복합재.
  12. 제 1 항에 있어서, 물질의 적어도 하나의 주표면의 예정된 위치에서 아래층인Ni도금코팅부를 통해 Ag땜질물질로 추가로 코팅되는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합재.
  13. 제 1 항에 있어서, 물질의 적어도 하나의 주표면의 예정된 위치상에 세라믹 또는 유리층으로 추가로 코팅되는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합재.
  14. 제 1 항에 있어서, 코어시트를 구성하는 높은 열팽창되는 금속시트의 두께(t1)와 코어시트를 구성하는 낮은 열팽창되는 금속시트의 두께(t2)와 그리고 높은 열팽창되는 금속박의 두께(t3)는 t1=1t2내지 3 t2및 t3=(1/10) t2를 만족하는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합재.
  15. 제 14 항에 있어서, 높은 열팽창되는 금속박의 두께는 2 내지 100마이크론이고, 그리고 코어시트의 두께는 0.1 내지 30mm인 것을 특징으로 하는 열전도성 복합재.
  16. 두께방향에서 제 1 항에 따른 여러개의 열전도성 복합재를 적층시켜 제작되는 열전도성 복합재 적층체.
  17. 제 1 항에 따른 열전도성 복합재를 압축 형상화시켜 제작되는 캡형 열전도성 복합재.
  18. 제 1 항에 따른 열전도성 복합재로 만들어지는 반도체 세라믹 패캐지용 열흡입 기재.
  19. 제 1 항에 따른 열전도성 복합재로 만들어지는 반도체 금속 패캐지용 열흡입 기재.
  20. 제 1 항에 따른 열전도성 복합재로 만들어지는 리드프레임용 물질.
  21. 두께방향에서 여러개의 관통구멍을 갖춘 낮은 열팽창되는 2개의 금속시트에 끼워지는 높은 열팽창되는 금속시트로 구성되는 코어시트를 구비하는 열전도성 복합재를 제작하는 방법에 있어서, 낮은 열팽창되는 금속시트의 관통구멍을 통해서 낮은 열팽창되는 주표면에 높은 열팽창되는 금속시트의 한부분이 노출되도록 3개의 시트는 적층되어 일체화되며, 높은 열팽창되는 금속박층이 코어시트의 양표면에 용접됨에 따라 금속박층은 코어시트를 구성하는 높은 열팽창되는 금속과 동일하거나 또는 다르며 여러개의 관통구멍은 두께방향의 예정된 위치에서 낮은 열팽창되는 한쌍의 금속시트내에 펀칭되며 용접되는 금속시트의 대면하는 표면은 세척되며 코어시트를 형성하기 위해 일체화되도록 높은 열팽창되는 금속시트는 낮은 열팽창되는 펀칭되고 세척된 한쌍의 금속시트 사이에 끼워지고 냉각 로울링 또는 열간 로울링 또는 고온 로울링되며 높은 열팽창되는 금속박은 5개층의 복합재를 형성하도록 냉각 로울링 또는 열간 로울링 또는 고온 로울링에 의해 코어시트의 양표면에 용접되는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합재의 제작방법.
  22. 제 21 항에 있어서, 낮은 열팽창되는 금속시트와 높은 열팽창되는 금속시트를 압착 용접시킴에 의해 형성된 코어시트는 분산 열처리 되고 그리고/또는 높은 열팽창되는 금속박을 코어시트에 압착 용접시킴에 의해 제작되는 5개층의 복합재는 개별적인 층의 용접성을 향상시키기 위해 분산 열처리 되는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합재의 제작방법.
  23. 제 22 항에 있어서, 분산 열처리는 2분 내지 1 시간의 시간 주기로 750℃ 내지 950℃의 온도조건하에서 행해지는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합재의 제작방법.
  24. 제 21 항에 있어서, 낮은 열팽창되는 금속시트에 형성되는 관통구멍은 동일한 차원 및 동일한 형상이 반복되지 않는 구멍형태로 배열되는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합재의 제작방법.
  25. 제 21 항에 있어서, 낮은 열팽창되는 금속시트에 형성되는 관통구멍은 이 구멍들이 시트의 두께에 다르지 않도록 경사지는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합재의 제작방법.
  26. 제 21 항에 있어서, 낮은 열팽창되는 금속시트에 형성된 관통구멍은 구멍직경이 시트 각각의 양표면 사이에서 서로 다르도록 테이퍼지고 그리고 이 구멍에 인접된 구멍의 직경은 서로 다르게 배열되는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합재의 제작방법.
  27. 제 21 항에 있어서, 낮은 열팽창되는 금속시트에 형성된 관통구멍은 원형, 타원형 또는 다각형의 단면을 가지고 그리고 종단면은 직선 또는 테이퍼진 형상인 것을 특징으로 하는 열전도성 복합재의 제작방법.
  28. 제 21 항에 있어서, 여러종류의 관통구멍은 요구되는 두께 방향에서 낮은 열팽창되며 로울링되지 않는 금속시트내에 형성되거나 또는 관통구멍이 형성되기전에 형성되며 혹은 여러형상을 지닌 여러종류의 노치는 여러 방향에서 금속시트의 양표면에 형성되는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합재의 제작방법.
  29. 제 21 항에 있어서, 코어시트를 구성하는 높은 열팽창되는 금속시트는 Cu, Cu합금, Al, Al 합금 및 강중에 어느 하나로 만들어지는 것을 특징으로 하는 높은 열전도성 복합재의 제작방법.
  30. 제 21 항에 있어서, 코어시트를 구성하는 낮은 열팽창되는 금속시트 각각은 Mo, Ni의 30 내지 50중량%를 함유하는 Ni-Fe 합금, Ni의 25 내지 35중량%와 Co의 4 내지 20중량% 및 W 를 함유하는 Ni-Co-Fe합금중 어느 하나로 제작되는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합재의 제작방법.
  31. 제 21 항에 있어서, 높은 열팽창되는 금속박 각각은 Cu, Cu 합금 Al, Al 합금, Ni 및 Ni 합금중 어느 하나로 제작되는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합재의 제작방법.
  32. 제 21 항에 있어서, 코어시트의 양표면에 용접되는 높은 열팽창되는 금속박의 적어도 하나의 주표면은 예정된 위치에서 Ni도금되는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합재의 제작방법.
  33. 제 32 항에 있어서, 도금된 물질은 1분 내지 15분의 시간주기와 750℃ 내지 950℃의 온도 조건하에서 불활성 분위기 또는 대기가 감소된 분위기하에서 침액 처리되는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합재의 제작방법.
  34. 두께방향에서 여러개의 관통구멍을 갖춘 낮은 열팽창되는 2개의 금속시트 사이에 끼워지는 높은 열팽창되는 금속시트가 구성되는 코어시트를 구비하는 열전도성 복합재의 제작방법에 있어서, 낮은 열팽창되는 금속시트의 관통구멍을 통해서 낮은 열팽창되는 금속표면에 열팽창되는 금속시트의 한부분이 노출되도록 3개의 시트는 적층되어 일체화 되며 높은 열팽창되는 금속박층이 코어시트의 양표면에 용접됨에 따라 금속박층은 코어시트를 구성하는 높은 열팽창되는 금속과 동일하거나 또는 다르며 높은 열팽창되는 금속시트, 낮은 열팽창되는 금속시트 그리고 높은 열팽창되는 금속박은 세척되고 그리고 그후에 5개층은 일체화된 복합재를 형성하도록 냉각로울링 또는 열간로울링 또는 고온로울링에 의해 순간적으로 용접되는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합재의 제작방법.
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