CN1742370A - 电子部件和散热构件以及制造使用该部件和构件的半导体器件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于制造其中电子部件和热散发构件通过热传导构件连接的电子部件器件的方法。该用于制造半导体器件的方法特征在于包括以下步骤：在电子部件上通过气相沉积处理或电镀处理形成板形状金属构件和凹槽金属构件中的一个，在热散发构件上通过气相沉积处理或电镀处理形成板形状金属构件和凹槽金属构件中的另一个，以及在凹槽金属构件的凹槽部分中填充液态金属，以将液态金属、板形状金属构件和凹槽金属构件的一部分形成为固溶体。

Description

电子部件和散热构件以及制造使用该部件和构件的半导体器件的方法
技术领域
本发明一般地涉及电子部件以及热散发构件，以及通过使用他们的半导体制造方法。更具体地，本发明涉及连接电子部件和热散发构件的热传导构件。
背景技术
在这些年中，信息处理单元需要提供更高的功能和更高的性能。为了实现具有这些特性的单元，在单元中使用的电子部件在他们的功能和处理速度上也已经得到改进。
然而，因为所获得的改进增加了在电子部件中产生的热，所以产生的热已经易于在单元中引起不正确的操作并降低单元的性能。从而，需要对电子部件进行有效的热散发和冷却。
一种通常使用的冷却技术是这样的，在该技术中，电子部件中产生的热被通过将热传导至紧密连接到电子部件的散热器而被辐射到空气中。然而，在此技术中，电子部件和散热器之间的低程度接触导致低的热传导。
未经审查而公布的申请特开2002-30217公开了一种改进上述技术的缺陷的方法，在该方法中，通过利用由包括用于热传导的填充物的导热树脂而相互紧密连接来增加电子部件和散热器之间的热连接，提供有效的热传导。
未经审查而公布的申请特开昭63-102345公开了另一种冷却技术。在该公布中公开的冷却技术涉及通过紧密连接电子部件和散热构件，以增加通过导热合金从部件到散热构件的热传递，来改善热传导。导热合金是作为金属的铟和作为液态金属的镓的凝固状态的金属。
此外，专利申请2002-140316公开了用于冷却的方法，其采用通过用由金属铟和液态金属制成的导热合金来连接电子部件和散热构件来改进电子部件和散热构件之间的热传递率的方法。因为导热合金是液态的，所以导热合金被用于阻止合金溢出的堤岸(bank)包围。
然而，在未经审查而公布的申请特开2002-30217中的公开技术具有低导热率的不利效果，因为电子部件和作为热散发构件的散热器通过导热树脂粘接。此外，在未经审查而公布的申请特开昭63-102345中的公开技术是电子部件和散热器通过半凝固状态的金属粘着和连接的。因而，该方法具有这样的问题，即当金属流出或向周围喷溅时，半凝固状态的金属在印刷电路板或电子部件中引起短路。此外，专利申请2002-140316中公开的技术由于阻止液态金属流出的堤岸导致部件的数量和成本以及制造步骤的增加。
发明内容
本发明的目的在于通过增加热散发构件和热传导构件之间用于热传导的接触程度来增大电子部件和热散发构件之间的导热率。结果，改进了从电子部件的散热效果。此外，本发明提供了防止周围印刷电路板和/或电子部件中的短路以及可以在不增加部部件数量、部件成本和制造步骤的情况下制造的新电子部件器件。
本发明涉及电子部件器件，其中，电子部件和热散发构件通过热传导构件连接。更详细地，作为热传导构件的金属构件分别提供在电子部件和热散发构件的每个上，其中，金属构件通过气相沉积或金属电镀的方法形成。每个金属构件与液态金属形成固溶体并被相互固定。从而，电子部件和热散发构件通过作为包括金属构件和液态金属的固溶体的热传导构件连接。电子部件和热传导构件之间用于热传导的接触区域结果变大。此外，作为热传导构件的金属构件和液态金属之间的导热率增大。因为金属构件和液态金属的固溶体在室温下形成的，所以电子部件没有热应力。
此外，凹槽金属构件一体形成有底部部分和堤岸部分，其中所述堤岸是突出物形状并布置在底部的外周，液态金属填充在凹槽部分并形成固溶体。由此，液态金属密封在凹槽部分并且不能从凹槽部分流出。结果，凹槽金属构件周围的印刷电路或电子部件中的短路可以被防止。因为凹槽金属构件不需要使用多个部件而将堤岸和底部整合作为一个件，可以实现元件数量上的减少和抑制步骤的增加。
金属构件包括铟(元素符号：In)，而液态金属是Ga、Ga-In合金、Ga-In-Sn合金、Ga-In-Zn合金、Ga-Sn合金以及Ga-Zn合金中的至少一种。由此，形成热传导构件的金属构件和液态金属凝固并形成固溶体。此构造增加了用于热传导的接触的程度，并改进了导热系数。结果，电子部件中产生的热被有效地辐射。
此外，提供给电子部件或热散发构件的金属构件通过金属电镀处理或气相沉积处理形成。从而，此形成增加了电子部件和热传导部件的热传导的接触程度，并还增加了热散发构件和热传导构件之间接触程度。结果，此形成可以改进热散发效果。
附图说明
图1示出了关于本发明的电子部件器件的示图。
图2示出了制造关于本发明实施例的电子部件器件的电镀单元的示意示图。
图3示出了关于此实施例的电子部件的示意示图。
图4是关于此实施例的热散发构件的示意示图。
具体实施方式
本发明的实施例由附图进行说明。图1示出关于本发明的电子部件器件的结构。参考标号1表示电子部件器件，参考标号2表示诸如半导体部件的电子部件，参考标号3表示由诸如铝的具有高的导热率的金属制成的热散发构件，参考标号4表示热传导构件，参考标号41表示凹槽金属构件，参考标号411表示凹槽金属构件中的突出堤岸部分，参考标号412表示凹槽金属构件的底部，参考标号42是板形状金属构件，以及参考标号43表示液态金属。
在此电子部件器件1中，电子部件2和热散发构件3由热传导构件4连接。热传导构件4形成有凹槽金属构件41、板形状金属构件42以及液态金属43。凹槽金属构件41一体地形成有底部412以及布置在凹槽金属构件41外周部分的突出堤岸部分411。位于外周部分的突出堤岸部分411和底部412通过电镀处理形成。
具体地，热传导体4的凹槽金属构件41通过电镀形成在电子部件2的上面部分。热传导体4的板形状金属构件42通过电镀形成在散发构件3的下面部分。被凹槽金属构件41的突出堤岸部分411所包围的底部412填满有液态金属43。例如，包括具有高导热率的Ga的合金可以用作液态金属43。可以和上述液态金属43相互形成固溶体并且当该金属形成固溶体时不降低导热率的金属，优选地作为用于凹槽金属构件41和板形状金属构件42的材料，铟(元素符号：In)或包括铟的合金被选择作为该材料。
此电子部件器件1安装在电路板中，并工作。在电子部件器件1工作时，其产生热。由电子部件1产生的热通过热传导构件4传导，然后在热散发构件3散发。从而，电子部件被冷却并保持在适当温度，稳定工作。
用于制造电子部件器件的电镀单元用图2进行说明。电镀单元可以在电镀池中填充电镀液体，并可以在阳极中准备例如In的电镀物，以及可以在阴极中准备待电镀的物。在阳极和阴极之间提供需要的电流。
参照图3，说明用于电子部件的制造工艺。
(1)最初，准备电子部件2。然后，遮蔽不电镀的部分。例如，作为抗蚀剂的树脂被涂敷到该部分。此后，电子部件2被附接到电镀单元的悬挂器上。并且其处在电镀单元的电镀槽中。
(2)接着，进行酸浸渍处理。至于处理条件，酸溶液是浓度约10％的硫酸，溶液的温度保持在室温，例如，15℃。电子部件2在电镀槽内以在约30秒内约75mm行程的振幅轻微摆动。并且在电镀处理区域中去除油膜和污物后，电子部件2被冲洗，以除去酸溶液。
(3)电子部件2连续地镀镍。至于电镀环境，例如，瓦茨电镀浴的pH约为pH4.5，电流密度是4A/dm2，溶液温度约为50℃。并且，电子部件2以约为75mm行程的振幅轻微摆动，以便于形成底板，同时电镀溶液被搅动。电子部件被冲洗，以除去电镀溶液。
(4)接着，进行酸浸渍处理。至于处理条件的细节，酸溶液是浓度约为10％的Dainsilver(大和化成株式会社：商品名称为ACC)，溶液温度保持在室温。电子部件2以约30秒内在电镀槽中以约75mm行程的振幅轻微摆动。在电镀处理中油膜和污物被去除。然后，电子部件2被冲洗，以去除酸溶液。
(5)接着，进行冲击(strike)In电镀处理。至于电镀处理条件，例如，电镀溶液是DAIMIN-PL30(Yamato Kasei株式会社：主要成份是甲烷磺酸铟)，电流密度约7.5A/dm2，溶液温度约50℃。在电子部件2以约75mm行程的振幅轻微摆动以及搅拌电镀溶液的同时，进行冲击电镀。
(6)接着，进行In电镀处理。至于电镀处理条件，例如，电镀溶液是DAIMIN-PL30(大和化成株式会社：主要成份是甲烷磺酸铟)，电流密度约0.5A/dm2，溶液温度约50℃。在电子部件2以约75mm行程的振幅轻微摆动以及搅拌电镀溶液的同时，进行电镀。此In镀层的厚度是约01.mm。由此，在除了电子部件2上涂敷有作为抗蚀剂的树脂的部分之外的区域以板形状提供有镀层。
(7)接着，作为抗蚀剂的树脂被涂敷到此镀层的板上。作为抗蚀剂的树脂被涂敷到的区域是除了电子部件的外周部分的突出堤岸部分之外的区域。作为抗蚀剂的树脂是由Shinnittetsu-kagaku株式会社生产的PDF100(商品名称)。至于层压的条件，温度是约80℃，并且真空度约为0.3MPa。
(8)接着，进行In电镀处理。至于处理条件，例如，电镀溶液是DAIMIN-PL30(大和化成株式会社：主要成份是甲烷磺酸铟)，电流密度约0.5A/dm2，溶液温度约50℃。在通过鼓风搅拌溶液以及电子部件2以约75mm行程的振幅轻微摆动的同时，进行电镀。In镀层的厚度是约00.2mm。由此，热传导构件4的凹槽金属构件41已经形成于电子部件2中。所形成形状的尺寸是：底部厚度为约0.1mm；凹槽金属构件41中的突出堤岸部分411的内部高度为约0.02mm；以及宽度约为5mm。
因此，因为电子部件2具有通过电镀处理形成的凹槽金属构件41，所以用于热传导的接触程度是良好的。形成在该凹槽金属构件41的外周部分的突出堤岸部分411和底部412通过电镀处理形成为一体。因为这个原因，在不需要制备其余部件的情况下，可以完成部件的减少和防止制造过程的增加。
(9)接着，去除上述制造工艺中使用的作为抗蚀剂的树脂。如果使用剥离液体，那么其可以很容易地进行。
(10)接着，板形状金属构件42形成在热散发构件3中。热散发构件的制造方法参考图4进行说明。板形状构件42通过使用上述电镀技术的制造方法来形成。进行电镀处理，以及如上所述电镀热散发构件3，以形成热散发构件3的底部中的板形状金属构件42。由于此电镀处理，热散发构件3与板形状金属构件42的热传导接触程度良好。
(11)液态金属43，特别是液态镓(元素符号：Ga)，填满在由形成在电子部件2中的突出堤岸所包围的部分中。分配器装置执行填充方法。
(12)电子部件2和上述热散发部件3被堆叠。由此，金属构件41、42和液态金属43的每一个凝固，然后他们变成固溶体。固溶体在常温下10个小时形成。因为这个原因，没有热应力给电子部件。液态金属43是液化的直到其变成固溶体，但是因为其被突出堤岸部分411所包围，所以其不泄漏到周围。如果固溶体完成，那么金属构件41、42和液态金属43相互粘着，并且电子部件器件1完成。
其他实施例
上述实施例说明使用Ga为液态金属的示例。然而，即使使用75.5％Ga-24.5％In合金、62％Ga-25％In-13％Sn合金、67％Ga-29In-4％Zn合金、92％Ga-8％Sn合金、或者95％Ga-5％Zn合金作为液态金属，亦可以获得同样的效果。
在上述实施例中，凹槽金属构件41形成在电子部件2上，板形状金属构件42形成在热散发构件3上。然而，电子部件器件以各种状态安装在电路板中。根据安装电子部件器件的状态，板形状金属构件42可以形成在电子部件2中，凹槽金属构件可以形成在热散发构件3中。
工业应用性
如上所述，本发明提供的电子部件器件增大了电子部件和导热构件的热传导接触程度，并且增大了热散发构件和导热构件的热传导接触程度。结果，电子部件的散热效果可以提高。此外，接近于电子部件器件的电路板和电子部件中的短路被防止，用于制造的步骤和部件数量的增加被抑制。

Claims (4)

1.一种用于制造具有通过热传导构件与热散发构件连接的电子部件的半导体器件的方法，包括：
第一步骤，通过电镀处理或气相沉积处理将板形状金属构件或者凹槽金属构件形成到所述电子部件；
第二步骤，通过电镀处理或气相沉积处理将所述板形状金属构件或者所述凹槽金属构件中的另一个形成到所述热散发构件；
第三步骤，将液态金属填充到所述凹槽金属构件中；以及
第四步骤，用所述液态金属、所述板形状金属构件的一部分和所述凹槽金属构件的一部分形成固溶体。
2.根据权利要求1的用于制造半导体器件的方法，其中所述板形状金属构件和所述凹槽金属构件由铟形成，所述液态金属由镓、镓-铟合金、镓-铟-锡合金、镓-铟-锌合金、镓-锡合金或镓-锌合金中的至少一种形成。
3.一种电子部件，包括：
具有多个端子的第一表面；以及
用于热传导的第二表面，其中在所述第二表面上通过电镀处理或者气相沉积处理形成板形状金属构件或凹槽金属构件。
4.一种散热构件，包括：
具有用于散热的鳍的第一表面；以及
用于传递热的第二表面，所述第二表面具有通过电镀处理或气相沉积处理形成的板形状金属构件或凹槽金属构件。
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