(57)【要約】【課題】  本発明は放熱装置に適用され、かつ放熱装置及び製造方法と、応用に寄与するものの提供。【解決手段】  融点金属合金材に接合可能な装置及び製造方法と、低融点金属合金材の応用は、主として低融点金属合金材（半田材）を利用し、熱伝達の媒体とし、当該半田材が当該放熱板の表面に定着され、放熱装置の組合によりチップ等の熱ソース上に取付けされ、放熱に寄与し、当該半田材の熱伝達係数が高いので、チップが発生された熱量は有効に放熱板へ伝達され、よい放熱効果を生じさせる。なお、低融点金属合金の特性により、チップ等の熱ソース上に放熱伝達性能を有効に高める。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低融点金属合金材が接合する装置であって、
該装置は、
少なくとも一つの表面を有する放熱板と、
低融点金属合金材を備え、
前記放熱板の表面上の少なくとも一面に前記低融点金属合金材が、半田材として定着されることを特徴とする低融点金属合金材が接合する装置。
【請求項２】
前記放熱板の表面が第一表面であり、
前記半田材が第一半田材であり、
該第一半田材が前記放熱板の前記第一表面に定着されることを特徴とする請求項１に記載の低融点金属合金材が接合する装置。
【請求項３】
前記放熱板が基板のチップ上に被覆され、
前記第一半田材が、前記チップ及び前記放熱板の間に配され、高温により前記チップ及び前記放熱板の前記第一表面の間に溶接されることを特徴とする請求項２に記載の低融点金属合金材が接合する装置。
【請求項４】
前記放熱板の表面が第一表面と第二表面であり、
前記半田材が第一半田材と第二半田材であり、
前記第一半田材及び前記第二半田材のそれぞれが、前記放熱板の前記第一表面及び前記第二表面に定着されることを特徴とする請求項１に記載の低融点金属合金材が接合する装置。
【請求項５】
前記放熱板が基板のチップ上に被覆され、
前記第一半田材が、チップ及び放熱板の間に配され、高温により前記チップ及び前記放熱板の第一表面の間に溶接され、
前記第二半田材の上部に放熱装置が設置され、
前記第二半田材が前記放熱装置及び前記放熱板の間に配され、高温により、前記放熱装置及び前記放熱板の前記第二表面の間に溶接されることを特徴とする請求項４に記載の低融点金属合金材が接合する装置。
【請求項６】
前記放熱板の表面にニッケルを鍍金することを特徴とする請求項１に記載の低融点金属合金材が接合する装置。
【請求項７】
前記放熱板の表面はバンクが設けられ、
該バンクが半田材の外部を取り囲むことを特徴とする請求項１に記載の低融点金属合金材が接合する装置。
【請求項８】
低融点金属合金材が接合する装置の製造方法であって、
放熱板を形成する工程と、
少なくとも一つの半田材を、テスト装置により、前記放熱板の表面上に定着させる工程と、
リフロー炉に前記放熱板を進入させ、前記半田材を前記放熱板の表面上に高温溶接する工程と、
前記半田材を室温まで冷却し、前記放熱板及び前記半田材が一体的に定着される工程と、を含むことをすることを特徴とする低融点金属合金材が接合する装置の製造方法。
【請求項９】
前記放熱板の表面にニッケルを鍍金することを特徴とする請求項８に記載の低融点金属合金材が接合する装置の製造方法。
【請求項１０】
前記テスト装置が前記半田材とは溶着不能な材料により構成されることを特徴とする請求項８に記載の低融点金属合金材が接合する装置の製造方法。
【請求項１１】
更に前記放熱板を基板のチップ上に被覆し、
前記半田材が前記チップ及び前記放熱板の間に配され、前記放熱板の表面及び前記チップの間で高温溶接され、
前記半田材を室温まで冷却し、前記放熱板、前記半田材及び前記チップが一体的に定着されることを特徴とする請求項８に記載の低融点金属合金材が接合する装置の製造方法。
【請求項１２】
更に放熱装置を有し、
前記半田材が前記放熱装置及び前記放熱板の間に配され、前記放熱装置及び前記放熱板の表面の間に高温溶接され、
前記半田材を室温まで冷却し、前記放熱板、前記半田材及び前記放熱装置が一体的に定着されることを特徴とする請求項８に記載の低融点金属合金材が接合する装置の製造方法。
【請求項１３】
低融点金属合金材が接合する装置の製造方法であって、
放熱板を形成する工程と、
少なくとも一つの半田材をテスト装置により、前記放熱板の表面上に定着させる工程と、
前記半田材をヒーターにより加熱し、該半田材が、前記放熱板の表面上に高温溶接される工程と、
前記半田材を室温まで冷却し、前記放熱板及び前記半田材が一体的に定着される工程と、を含むことをすることを特徴とする低融点金属合金材が接合する装置の製造方法。
【請求項１４】
低融点金属合金材の応用であって、低融点金属合金材が導熱インタフェス材料に応用されることを特徴とする低融点金属合金材の応用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は低融点金属合金材が接合する装置及び製造方法と、低融点金属合金材の利用形態の応用に関し、特に放熱装置に適用され、放熱装置及び製造方法と、その応用に寄与するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１を参照して、従来の半導体チップパッケージの放熱装置を示す。放熱装置は、基板８と、放熱板９を備える。チップ８１は、該基板８に設置される。該放熱板９は、導熱性の良い金属材からなり、該放熱板９は該基板８におけるチップ８１を覆う。該放熱板９は、周辺部９１を有し、該周辺部９１がゴムにより基板８に粘着される(例えば、特許文献１参照)。
【０００３】
チップ８１が発生する熱量を、放熱板９へ確実に伝達可能とするために、一般的にチップ８１と放熱板９の間に、導熱材７が配され、放熱板９が導熱材７を介してチップ８１と接触し、導熱材７と放熱板９によりチップ８１が発生された高温を、導熱材７と放熱板９へと伝熱させ、チップ８１を放熱させ、かつチップ８１の外部損害を保護できる。
【０００４】
【特許文献１】台湾特許第５８１３８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記した放熱装置は、導熱材７を伝熱媒体としている。しかしながら、導熱材７の熱伝導係数TCが低い（約２−３）であるため、チップ８１から発生した高温が、放熱板９へ有効に伝達し難く、良好な放熱効果を得ることができない。
【０００６】
本発明者は前記した欠点を鑑みてなされたものであり、本発明者の鋭意の研究を合わせて、合理的な設計で且つ前記の欠点を有効に改善する本発明を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の主な目的は、低融点金属合金の高熱伝達と熔融状態の無熱応力の特性によりチップの放熱効果を高めると共に、低融点金属合金材が接合する装置及び製造方法を提供することである。
【０００８】
前記の課題を解決するために、本発明は、低融点金属合金材が接合する装置を提供し、該装置は、少なくとも一つの表面を有する放熱板と、低融点金属合金材を備え、前記放熱板の表面上の少なくとも一面に前記低融点金属合金材が、半田材として定着される。
【０００９】
本発明は、更に別の低融点金属合金材が接合する装置の製造方法を提供し、該方法は、放熱板を形成する工程と、少なくとも一つの半田材を、テスト装置により、前記放熱板の表面上に定着させる工程と、リフロー炉に前記放熱板を進入させ、前記半田材を前記放熱板の表面上に高温溶接する工程と、前記半田材を室温まで冷却し、前記放熱板及び前記半田材が一体的に定着される工程とを含む。
【００１０】
本発明は、更に別の低融点金属合金材の応用形態を提供し、低融点金属合金材を備える導熱インタフェース材料を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、低融点金属合金材（半田材）を熱伝達の媒体とし、発泡を避けるだけではなく、熱伝達の係数を高め、チップから発生した熱を放熱板へ有効に伝達することが可能であり、最高の放熱効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の特徴及び技術内容を更に明瞭とするために、以下に本発明に係る詳細な明細書と添付図面を参照し説明する。しかし、添付図面の参照と説明は、本発明を限定するものではない。
図２を参照する。本発明は低融点金属合金材が接合する装置を提供する。
本実施例において、当該装置は放熱装置であり、該放熱装置は、放熱板１、第一半田材２及び第二半田材３を含む。当該放熱板１は熱伝達がよい金属により構成される。放熱板１は、第一表面１１と第二表面１２を備え、当該第一表面１１と第二表面１２のそれぞれは、放熱板１の底面及び上面をなす。
当該放熱板１の外縁は、下方へ延伸され、周辺部１３を形成する。当該放熱板１は周辺部１３が形成された後に、第一表面１１と第二表面１２に、ニッケルを含有する材料により鍍金され、第一半田材２及び第二半田材３を放熱板１に容易に接合可能にする。
【００１３】
当該第一半田材２及び第二半田材３は低融点金属合金材により構成される。テスト装置において、第一半田材２及び第二半田材３は、当該放熱板の第一表面１１と第二表面１２上に夫々に定着され、テスト装置により第一半田材２及び第二半田材３の寸法が制御される。これにより、半田材２、３が面方向に広がることを防止する。なお、当該放熱板１の第一表面１１と第二表面１２上に、バンク１４を設け（図３の如く）、バンク１４が半田材２、３の外縁を取り囲み、バンク１４は、半田材２、３の漏れ、拡張を防止する。
【００１４】
当該装置をリフロー炉に進入させる場合は、当該第一半田材２及び第二半田材３は高温で夫々に放熱板１の第一表面１１と第二表面１２上に溶接され、その後、第一半田材２及び第二半田材３は、室温まで冷却され、放熱板１、第一半田材２及び第二半田材３が一体的に定着される。前記の工程により形成された本発明が、低融点金属合金材に接合可能な放熱装置とする。
【００１５】
図４を示すように、当該放熱装置の放熱板１は基板４のチップ４１上を被覆可能であり、当該放熱板１の周囲部１３は、粘着物(ゾル)により基板４に定着され、かつ、第一半田材２をチップ４１上に設置し、第一半田材２は、チップ４１及び放熱板１の間に配される。
また、第二半田材３の上に放熱装置５を設置し、第二半田材３は、放熱装置５及び放熱板１の間に配される。当該装置をリフロー炉に進入させる場合は、当該第一半田材２は高温でチップ４１と放熱板１の第一表面１１の間に溶接され、当該第二半田材３は高温で放熱装置５と放熱板１の第二表面１２の間で溶接され、室温まで冷却され、放熱板１、第一半田材２、第二半田材３、チップ４１及び放熱装置５が一体的に定着される。
【００１６】
図５を参照して、本発明に係る低融点金属合金材が接合する製造方法を説明する。
この実施例において、当該方法は放熱装置の製造方法であり、以下のステップが含まれる（図２及び図４を同様に参照する）。
（ａ）放熱板１を形成する工程と、
（ｂ）当該放熱板１の表面にニッケル材を鍍金する工程と、
（ｃ）第一半田材２と第二半田材３をテスト装置６により、それぞれに当該放熱板１の第一表面１１及び第二表面１２に定着される工程である（６図を参照）。
即ち、テスト装置６により、第一半田材２と第二半田材３の寸法（長さ、幅、厚さ）を精度よく制御し、半田材２、３の拡張を防止する。
【００１７】
当該テスト装置６は下金具６１、中金具６２及び上金具６３からなる。当該下金具６１と中金具６２上に、半田材２、３を収納するための金具用の穴が適当に形成される。これらの下金具６１と中金具６２と上金具６３は、半田材２、３とは溶着しない材料（アルミの如く）により構成され、こうして、半田２、３がテスト装置６に溶着することを避けるようにする。その後、
（ｄ）テスト装置６をリフロー炉に進入させ、当該第一半田材２と第二半田材３のそれぞれを高温により放熱板１の第一表面１１と第二表面１２上に高温溶接させる工程と、
（ｅ）第一半田材２と第二半田材３を室温まで冷却し、当該放熱板１、第一半田材２及び第二半田材３が一体的に定着される工程と、
（ｆ）ウェーハパッケージ工場へ運搬し、ウェーハ４１のパッケージを行う工程が行われる。
つまり、当該放熱装置の放熱板１を基板４のチップ４１上に被覆し、当該放熱板１の周辺部１３はゾルを利用し基板４に定着されるとともに、当該第一半田材２をチップ４１の上に設置し、第一半田材２がチップ４１と放熱板１との間に配される。
当該装置がリフロー炉に進入される場合は、当該第一半田材２が高温を利用し、放熱板１の第一表面１１とチップ４１の間に溶接され、その後、放熱装置は、室温まで冷却され、当該放熱板１、第一半田材２及びチップ４１が一体的に定着される。
【００１８】
その後、
（ｇ）放熱装置５をシステム工場へ運んで組合せる工程が行われる。
即ち、当該放熱装置５が第二半田材３の上に置かれ、第二半田材３を、放熱装置５と放熱板１との間に配する。
当該装置がリフロー炉に進入される場合は（或いはヒーターガン等に合う半田材を適当作業の加熱機器により加熱し）、第二半田材３が放熱装置５と放熱板１の第二表面１２の間で高温溶接され、その後、該装置が、室温まで冷却され、放熱板１、第二半田材３及び放熱装置５が一体的に定着される。
【００１９】
本発明は低融点金属合金材（半田材２、３）を伝熱媒体として使用され、当該半田材２、３は、導熱係数TCが高い（１０乃至５０に達し）ので、チップ４１から発生する熱は放熱板１と放熱装置５へ有効に伝達し、より良い放熱効果がある。
【００２０】
更に、本発明は低融点金属合金材として半田材２、３を用いても、発泡（ホール）を発生することを避けることが可能である。一般的なペースト、半田バー類等の半田付け方法を使用する欠点は発泡（ホール）の発生であり、この発泡は、半田溶剤を使用する必要があることに起因する。低融点金属合金材として使用する材料は純金属合金であり、有機物を含まないので発泡或いはホールを発生することはない。
【００２１】
前記したように、本発明は真に新しい発明技術であり、産業上の利用可能性、新規性及び進歩性を有し、発明の特許要件を完全に備える発明を出願するものである。したがって、特許性を備える発明であり、保護するに値するものである。
【００２２】
上記説明は本発明の最良の実施可能な例だけであり、本発明の請求項に記載の発明を限定するものではない。本発明の明細書と図面による説明がなされたものに対する代替技術、応用技術或いは改良技術も、共に本発明の範囲に含まれることを言明する。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は主として低融点金属合金材の応用を提供し、低融点金属合金材を導熱インタフェース材料とすることに応用されている。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来の放熱装置の断面図を示す。
【図２】本発明に係る装置の断面図を示す。
【図３】本発明に係る装置の別の実施例の断面図を示す。
【図４】本発明に係る装置の使用状態の断面図を示す。
【図５】本発明に係る製造方法のフローチャートを示す。
【図６】本発明に係る製造方法の使用テスト装置の概略図を示す。
【符号の説明】
【００２５】
１・・・・放熱板（本発明）
１１・・・第一表面（本発明）
１２・・・第二表面（本発明）
１３・・・周辺部（本発明）
１４・・・バンク（本発明）
２・・・・第一半田材（本発明）
３・・・・第二半田材（本発明）
４・・・・基板（本発明）
４１・・・チップ（本発明）
５．．．．放熱装置（本発明）
７・・・導熱板（従来技術）
８・・・・基板（従来技術）
８１・・・チップ（従来技術）
９・・・・放熱板（従来技術）
９１・・・周辺部（従来技術）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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