(57)【要約】【課題】  デバイスパッケージ用のソルダーを提供する。【解決手段】  コア（１２０）と、コア（１２０）の表面にコーティングされるコーティングソルダー（１３０）とを含み、コア（１２０）は、コーティングソルダー（１３０）より高い熱伝導度を有する物質からなるデバイスパッケージ用のソルダーである。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコアと、
前記コアと混合されるコーティングソルダーと、を含み、
前記コアは、前記コーティングソルダーより高い熱伝導度を有する物質からなることを特徴とするデバイスパッケージ用のソルダー。
【請求項２】
前記コーティングソルダーは、前記コアの表面を覆うように前記コアの表面に所定の厚さで形成されることを特徴とする請求項１に記載のデバイスパッケージ用のソルダー。
【請求項３】
前記コアは、５０Ｗ／ｍＫ〜１０００Ｗ／ｍＫの熱伝導度を有する物質からなることを特徴とする請求項１に記載のデバイスパッケージ用のソルダー。
【請求項４】
前記コアは、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、窒化ホウ素（ＢＮ）及びダイアモンドからなる群から選択される少なくとも一つの物質からなることを特徴とする請求項３に記載のデバイスパッケージ用のソルダー。
【請求項５】
前記コーティングソルダーは、金（Ａｕ）−スズ（Ｓｎ）合金、スズ（Ｓｎ）−銀（Ａｇ）合金、鉛（Ｐｂ）−スズ（Ｓｎ）合金及び銀（Ａｇ）からなる群から選択される少なくとも一つの物質からなることを特徴とする請求項１に記載のデバイスパッケージ用のソルダー。
【請求項６】
前記デバイスパッケージ用のソルダーは、熱放出が必要なデバイスとサブマウントとの接合に使われることを特徴とする請求項１に記載のデバイスパッケージ用のソルダー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デバイスパッケージ（ｄｅｖｉｃｅ  ｐａｃｋａｇｉｎｇ）用のソルダーに係り、さらに詳細には、熱放出を向上させる高温−高出力デバイスパッケージ用のソルダーに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅ）、レーザダイオード（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）のようなデバイスをパッケージングするためのソルダーは、一般的に、可能な限り低い温度でデバイスをサブマウント（ｓｕｂｍｏｕｎｔ）に接合できるように設計されている。このため、デバイスパッケージ用のソルダーは、溶融温度を低くすることのできる共晶合金が使われている。このような共晶合金としては、低い共晶温度を有するＡｕ−Ｓｎ合金、Ｓｎ−Ａｇ合金などが挙げられる。
【０００３】
しかし、前記のような共晶合金は熱伝導度が低いため、デバイスから発生した熱を放出させる上で好ましくない。特に、高温、高出力デバイスパッケージには、溶融特性及び熱伝導度を満足させることのできる新たな材質のソルダーが必要となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする目的は、高い熱伝導度を有することによってデバイスから発生する熱を効果的に放出させることができるデバイスパッケージ用のソルダーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するために、本発明によるデバイスパッケージ用のソルダーは、複数のコアと、前記コアと混合されるコーティングソルダーとを含み、前記コアは前記コーティングソルダーより高い熱伝導度を有する物質からなる。
【０００６】
前記コーティングソルダーは、前記コアの表面を覆うように前記コアの表面に所定の厚さで形成されることが望ましい。
【０００７】
前記コアは、５０Ｗ／ｍＫ〜１０００Ｗ／ｍＫの熱伝導度を有する物質からなることが望ましい。ここで、前記コアは、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、窒化ホウ素（ＢＮ）及びダイアモンドからなる群から選択される少なくとも一つの物質からなる。
【０００８】
前記コーティングソルダーは、金（Ａｕ）−スズ（Ｓｎ）合金、スズ（Ｓｎ）−銀（Ａｇ）合金、鉛（Ｐｂ）−スズ（Ｓｎ）合金及び銀（Ａｇ）からなる群から選択される少なくとも一つの物質からなる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、デバイスパッケージ用のソルダーを熱伝導度の高い物質からなるコアと前記コアの表面を覆うコーティングソルダーとで構成することによって、デバイスから発生する熱を効果的に放出させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付された図面を参照して、本発明によるデバイスパッケージ用のソルダーを詳細に説明する。
【００１１】
本発明では、ＬＥＤ、ＬＤのようなデバイスをサブマウントに接合させるために使われるデバイスパッケージ用のソルダーであって、前記デバイスから発生する熱を前記サブマウントに効果的に放出させるソルダーが使われる。具体的には、熱伝導度を向上させるために、既存のソルダー物質と熱伝導度に優れる物質とを混合した形態のデバイスパッケージ用のソルダーを使用する。
【００１２】
本発明によるデバイスパッケージ用のソルダーは、高い熱伝導度を有する物質からなる複数のコアと前記コアと混合されるコーティングソルダーとからなる。前記コーティングソルダーは、前記コアの表面を覆うように前記コアの表面に所定の厚さで形成されるものであって、前記コアより低い熱伝導度を有する物質からなる。ここで、前記デバイスパッケージ用ソルダーは、前記コアとコーティングソルダーとの含有量を調節することによって、所望の溶融点、接合性、及び熱伝導度を有するデバイスパッケージ用のソルダーを設計することができる。また、本発明によるデバイスパッケージ用のソルダーは、既存ソルダーの使用条件と同じ条件で使用することができる。
【００１３】
このように、デバイスパッケージ用のソルダーを熱伝導度の高い物質からなるコアと前記コアを取り囲むコーティングソルダーとで構成すれば、デバイスから発生する大部分の熱がコアを通じて抜け出るので、従来のソルダーより熱を放出させる効果が向上する。そして、前記コーティングソルダーは、既存のソルダーのように、接触特性及び溶融特性を向上させる役割を担う。
【００１４】
前記コーティングソルダーは、既存のソルダー物質と同じ物質からなる。したがって、前記コーティングソルダーは、金（Ａｕ）−スズ（Ｓｎ）合金、スズ（Ｓｎ）−銀（Ａｇ）合金、鉛（Ｐｂ）−スズ（Ｓｎ）合金及び銀（Ａｇ）からなる群から選択される少なくとも一つの物質からなる。
【００１５】
前記コアは、前記コーティングソルダーをなす物質より高い熱伝導度を有する物質からなる。ここで、前記コアは、約５０Ｗ／ｍＫ〜１０００Ｗ／ｍＫの熱伝導度を有する物質からなることが望ましい。
【００１６】
表１は、各物質の熱伝導度を表す。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
表１を参照すれば、前記コアは、熱伝導度が５０Ｗ／ｍＫ以上であるパラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、窒化ホウ素（ＢＮ）またはダイアモンド（Ｄｉａｍｏｎｄ）の内の少なくとも１つの物質からなることができるまた、前記コアは、前記物質が混合された物質からなることもできる。
【００１９】
図１は、熱源が付着された本発明の実施形態によるデバイスパッケージ用のソルダーを示す図面である。図２は、図１に示したデバイスパッケージ用のソルダーの断面図である。図３は、図１に示したデバイスパッケージ用のソルダーの単位構造を示す断面図である。
【００２０】
図１から図３を参照すれば、本発明の実施形態によるデバイスパッケージ用のソルダーは、高い熱伝導度を有する複数のコア１２０とそれぞれのコア１２０の表面を覆うように形成されるコーティングソルダー１３０とで構成される。本発明の実施形態では、シミュレーション実験のために、便宜上、コア１２０が正六面体の形状を有しているが、本発明ではこれに限定されず、コア１２０は、多様な形状を有することができる。図３は、コーティングソルダー１３０のサイズを１０μｍとした場合のコア１２０のサイズ（‘Ｃ’）を示している。
【００２１】
デバイスパッケージ用のソルダーの上面には、熱源１００が付着されている。熱源１００は、ＬＥＤ、ＬＤのような熱放出を必要とするデバイスに該当する。
【００２２】
熱源１００を前記デバイスパッケージ用のソルダーに付着した後、ソルダーの内部の温度分布をシミュレーション実験によって測定した。このとき、熱源１００には、０．５Ｗのエネルギーが入力され、前記デバイスパッケージ用のソルダーの下面の温度は、２５℃で一定に維持した。コーティングソルダー１３０は、熱伝導度が５０Ｗ／ｍＫである物質が使われた。
【００２３】
図４Ａから図４Ｆは、コア１２０の熱伝導度がそれぞれ５０Ｗ／ｍｋ、１００Ｗ／ｍｋ、２００Ｗ／ｍｋ、３１５Ｗ／ｍｋ、４００Ｗ／ｍｋ、５００Ｗ／ｍｋである場合の本発明の実施形態によるデバイスパッケージ用のソルダーの内部の温度分布を示すシミュレーション結果である。なお、コーティングソルダー１３０のサイズを１０μｍ、コア１２０のサイズ‘Ｃ’を８μｍとした。
【００２４】
図５は、図４Ａから図４Ｆに示した結果に基づき、コア１２０の熱伝導度に対するコア１２０、コーティングソルダー１３０、及び熱源１００の温度のグラフを示したものである。図５で、コアＡは、図２に示した‘Ａ’の部分のコアを表す。
【００２５】
図４Ａから図４Ｆ、及び図５を参照すれば、コア１２０の熱伝導度が高くなるにつれて、熱源１００の温度は急に低下することが分かる。したがって、本発明によるデバイスパッケージ用のソルダーでは、コア１２０の熱伝導度が高いほど、デバイスから発生した熱が効果的に放出されることが分かる。
【００２６】
図６は、コア１２０の種々のサイズにおけるコア１２０の熱伝導度に対する熱源１００の温度のグラフを示したものである。図６は、コーティングソルダー１３０のサイズが１０μｍ及びコア１２０のサイズＣをそれぞれ３μｍ、４μｍ、５μｍ、７μｍ、８μｍ、９μｍとした場合におけるコア１２０の熱伝導度に対する熱源１００の温度のグラフを示したものである。図６を参照すれば、コーティングソルダー１３０に対するコア１２０のサイズが大きいほど、熱源１００の温度が急に低下することが分かる。例えば、コアの熱伝導度が４００Ｗ／ｍＫであり、コア１２０のサイズが３μｍである場合には、熱源１００の温度が４７６．４５℃になるが、コア１２０のサイズが８μｍである場合には、熱源１００の温度が２５３．５６℃になる。本発明の実施形態によるデバイスパッケージ用のソルダーでは、コーティングソルダー１３０に対するコア１２０の含有量比率が高いほど、デバイスから発生した熱が効果的に放出されることが分かる。
【００２７】
図７は、コア１２０の種々のサイズにおけるコア１２０の熱伝導度に対する本発明の実施形態によるデバイスパッケージ用のソルダーの熱伝導度のグラフを示したものである。
【００２８】
図７は、コーティングソルダー１３０のサイズを１０μｍとしコア１２０のサイズをそれぞれ３μｍ、４μｍ、５μｍ、７μｍ、８μｍ、９μｍとした場合におけるコア１２０の熱伝導度に対する本発明の実施形態によるデバイスパッケージ用のソルダーの熱伝導度のグラフを示したものである。
【００２９】
図７を参照すれば、コーティングソルダー１３０に対するコア１２０のサイズが大きく、コア１２０の熱伝導度が高いほど、本発明の実施形態によるデバイスパッケージ用のソルダーの熱伝導度は高まることが分かる。例えば、１０μｍのコーティングソルダー１３０に対して、９μｍのＣｕをコア１２０として使用した場合、本発明の実施形態によるデバイスパッケージ用のソルダーの熱伝導度は１６１Ｗ／ｍＫとなる。したがって、熱伝導度が５０Ｗ／ｍＫであるＰｂ−Ｓｎ合金からなる既存のソルダーが使われる場合は、熱源の温度が１５１．７１℃になるのに対し、熱伝導度が１６１Ｗ／ｍＫである本発明の実施形態によるデバイスパッケージ用のソルダーが使われる場合は、熱源の温度が１３８．５６℃になり、従来よりも熱源の温度を約９％低下させることができる。
【００３０】
以上、本発明による望ましい実施形態が説明されたが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者ならばこれから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であることが分かる。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲によって決定されなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、デバイスパッケージ用のソルダーに関連した技術分野に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態によるデバイスパッケージ用のソルダーを示す斜視図である。
【図２】図１に示したデバイスパッケージ用のソルダーの断面図である。
【図３】図１に示したデバイスパッケージ用のソルダーの単位構造を示す断面図である。
【図４Ａ】コアの熱伝導度が５０Ｗ／ｍｋである時、本発明の実施形態によるデバイスパッケージ用のソルダーの内部の温度分布を示すシミュレーション結果である。
【図４Ｂ】コアの熱伝導度が１００Ｗ／ｍｋである時、本発明の実施形態によるデバイスパッケージ用のソルダーの内部の温度分布を示すシミュレーション結果である。
【図４Ｃ】コアの熱伝導度が２００Ｗ／ｍｋである時、本発明の実施形態によるデバイスパッケージ用のソルダーの内部の温度分布を示すシミュレーション結果である。
【図４Ｄ】コアの熱伝導度が３１５Ｗ／ｍｋである時、本発明の実施形態によるデバイスパッケージ用のソルダーの内部の温度分布を示すシミュレーション結果である。
【図４Ｅ】コアの熱伝導度が４００Ｗ／ｍｋである時、本発明の実施形態によるデバイスパッケージ用のソルダーの内部の温度分布を示すシミュレーション結果である。
【図４Ｆ】コアの熱伝導度が５００Ｗ／ｍｋである時、本発明の実施形態によるデバイスパッケージ用のソルダーの内部の温度分布を示すシミュレーション結果である。
【図５】図４Ａないし図４Ｆに示した結果に基づくコアの熱伝導度に対するコア、コーティングソルダー及び熱源の温度を示すグラフである。
【図６】種々のコアのサイズにおけるコアの熱伝導度に対する熱源の温度を示すグラフである。
【図７】種々のコアのサイズにおけるコアの熱伝導度に対する本発明の実施形態によるデバイスパッケージ用のソルダーの熱伝導度を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３３】
１００    熱源、
１２０    コア、
１３０    コーティングソルダー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
2006186308.tif 000013
【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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