專利名稱：熱互連系統(tǒng)及其制造和使用的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域是電子組件、半導(dǎo)體組件及其它相關(guān)分層材料應(yīng)用 中的熱互連系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電子組件用于不斷增多的消費(fèi)和商業(yè)電子產(chǎn)品中。這些消費(fèi)和商 業(yè)產(chǎn)品的一部分的實(shí)例是電視、個(gè)人計(jì)算機(jī)、因特網(wǎng)服務(wù)器、蜂窩電 話、尋呼機(jī)、掌上型組織器、便攜式無線電設(shè)備、汽車立體聲系統(tǒng)或 遠(yuǎn)程控制。隨著對這些消費(fèi)和商業(yè)電子設(shè)備的需求的增加，對于消費(fèi) 者和企業(yè)還存在使那些相同產(chǎn)品變得更小、更多功能、更節(jié)省成本且 高熱效以及更輕便的需求。
由于這些產(chǎn)品尺寸的減小，因此組成這些產(chǎn)品的組件也必須變得 更小、更好制造和更好設(shè)計(jì)。需要減小尺寸或縮小的那些組件的一部 分的實(shí)例是印刷電路或線路板、電阻器、線路、鍵盤、觸控板和芯片 封裝。
因此，組件被分解和研究，以便確定是否有更好的構(gòu)建材料及方 法使它們能夠被縮小和/或組合，以便適應(yīng)更小的電子組件的需求。在分層組件中， 一個(gè)目標(biāo)看來是減少層數(shù)，同時(shí)增加剩余層的功能性和 耐用性，減少生產(chǎn)步驟以及更大地節(jié)省成本。但是，假若不損失功能 性便無法輕易減少層數(shù)，則這些任務(wù)可能很難完成。
另外，隨著電子設(shè)備變得更小并且以更高速度工作，以熱量形式 發(fā)出的能量也急劇增加。本行業(yè)中一種常見的慣例是在這類裝置中單 獨(dú)使用或者在載體上使用熱油脂或油脂狀材料來轉(zhuǎn)移物理界面上散發(fā) 的余熱。最常見類型的熱界面材料是熱油脂、相變材料和人造橡膠帶。 熱油脂或相變材料因在極薄的層中擴(kuò)散并提供相鄰表面之間的密切接 觸的能力而具有比人造橡膠帶更低的熱阻。典型的熱阻抗值的范圍在
0.1-1.6。Ccm2/W。但是，熱油脂的一個(gè)嚴(yán)重缺點(diǎn)在于，在熱循環(huán)之后、 例如從65。C到150。C,或者在用于VLSI芯片時(shí)的動力循環(huán)之后，熱 性能明顯衰退。我們還發(fā)現(xiàn)，在與表面平面性的大偏離使得在電子設(shè) 備的配合面之間形成間隙時(shí)，或者由于其它原因、如制造容差等而存 在配合面之間的大間隙時(shí)，這些材料的性能會衰退。當(dāng)這些材料的熱 傳遞性被破壞時(shí)，使用它們的電子設(shè)備的性能受到不利影響。
有機(jī)膠和環(huán)氧樹脂也用于幫助從組件中散熱。這種使用的一個(gè)實(shí) 例是把有機(jī)膠和/或環(huán)氧樹脂涂敷到硅與散熱器、如鍍鎳銅散熱器之間 的界面。這些膠和環(huán)氧樹脂填充了金屬或其它導(dǎo)熱顆粒以改善熱傳遞。 隨著組件變得更小和更復(fù)雜，要排除的熱量增加到需要固體金屬熱界 面的程度。在大部分傳統(tǒng)應(yīng)用中，固體金屬熱界面為熔點(diǎn)140-200。C 的焊料。
隨著更多的焊料用于組件中散熱，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由于在焊料-鎳界面 上產(chǎn)生有害的氧化鎳，因而不使用諸如助焊劑之類的材料便難以焊接 到鎳上。近來不使用助焊劑來完成焊接點(diǎn)的一種方式是在要形成焊接 點(diǎn)的準(zhǔn)確位置上電淀積金點(diǎn)。在授予Deppisch等人的美國專利 6504242(2003年1月7日)中描述了這種方法。雖然這種方法在功能上 適用，但該點(diǎn)中包含的金的價(jià)值無益于節(jié)省組件成本。此外，為了完 成具有金點(diǎn)或金界面的焊點(diǎn)，至少需要兩個(gè)過程步驟-金的淀積和焊料 的涂敷。這些附加過程步驟不僅費(fèi)用大而且很緩慢。因此，不斷需要a)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)滿足消費(fèi)者規(guī)范的熱互連和熱界 面材料、分層材料、組件和產(chǎn)品，同時(shí)使裝置大小和層數(shù)最小；b)針 對材料、組件或成品的兼容性要求來生產(chǎn)更有效且更好的設(shè)計(jì)的材料、 產(chǎn)品和/或組件；c)開發(fā)產(chǎn)生所需熱互連材料、熱界面材料和分層材料 以及包含預(yù)期的熱界面和分層材料的組件/產(chǎn)品的可靠方法；d)開發(fā)具 有高導(dǎo)熱率和高機(jī)械順從性的材料；以及e)有效地減少封裝部件所需
的生產(chǎn)步驟的數(shù)量，這又產(chǎn)生優(yōu)于其它傳統(tǒng)分層材料和過程的更低的 所有權(quán)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本文描述熱傳遞材料，其中包括散熱器組件，其中，散熱器組 件包括頂面、底面和至少一個(gè)散熱器材料；以及至少一個(gè)焊料，其中，
焊料直接淀積到散熱器組件的底面。
形成分層熱界面材料和熱傳遞材料的方法包括a)提供散熱器組 件，其中，散熱器組件包括頂面、底面和至少一個(gè)散熱器材料；b)提 供以及至少一個(gè)焊料，其中，焊料直接淀積到散熱器組件的底面；以 及c)把至少一個(gè)焊料淀積到散熱器組件的底面。
具體實(shí)施例方式
適當(dāng)?shù)慕缑娌牧匣蚪M件應(yīng)當(dāng)適應(yīng)配合面(使表面"濕潤，，)，具有 低體積熱阻，并且具有低接觸電阻。體積熱阻可表示為材料或組件的 厚度、導(dǎo)熱率和面積的函數(shù)。接觸電阻是材料或組件能夠與配合面、 層或襯底進(jìn)行接觸的良好程度的量度。界面材料或組件的熱阻可表示 如下
0界面-t/kA+20tt 等式l 其中，0為熱阻， t為材料厚度， k為材料的導(dǎo)熱率 A為界面的面積項(xiàng)"t/kA"表示塊狀材料的熱阻，以及"2G)接觸，，表示兩個(gè)表面上 的熱接觸電阻。適當(dāng)?shù)慕缑娌牧匣蚪M件應(yīng)當(dāng)具有低體積電阻和低接觸 電阻，即在配合面上。
許多電子和半導(dǎo)體應(yīng)用要求界面材料或組件適應(yīng)因熱膨脹系數(shù) (CTE)不匹配而從組件的制造和/或翹曲產(chǎn)生的與表面平整度的偏離。 如果界面薄、即"t，，值低，則具有低k值的材料、如熱油脂表現(xiàn)良好。 如果界面厚度只不過增加0.002英寸，熱性能會顯著下降。另外，對 于這類應(yīng)用，配合組件之間的CTE的差異還使間隙隨溫度和動力循環(huán) 而膨脹及收縮。界面厚度的這種變化可能導(dǎo)致流體界面材料(例如油月旨) 被排出界面。
具有更大面積的界面更易于在制造時(shí)偏離表面平面性。為了優(yōu)化 熱性能，界面材料應(yīng)當(dāng)能夠適應(yīng)非平面表面、從而適應(yīng)更低的接觸電 阻。最佳界面材料和互連材料和/或組件具有高導(dǎo)熱率和高機(jī)械順從 性，例如在施加力時(shí)將彈性屈服。高導(dǎo)熱率減小等式1的第一項(xiàng)，高 機(jī)械順從性則減小笫二項(xiàng)。
如前面所述，本文所述的分層界面材料和各組件的若干目標(biāo)是 a)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)滿足消費(fèi)者規(guī)范的熱互連和熱界面材料、分層材料、組 件和產(chǎn)品，同時(shí)使裝置大小和層數(shù)最??；b)針對材料、組件或成品的 兼容性要求來生產(chǎn)更有效且更好的設(shè)計(jì)的材料、產(chǎn)品和/或組件；c)開 發(fā)產(chǎn)生所需熱互連材料、熱界面材料和分層材料以及包含預(yù)期的熱界 面和分層材料的組件/產(chǎn)品的可靠方法；d)開發(fā)具有高導(dǎo)熱率和高機(jī)械 順從性的材料；以及e)有效地減少封裝部件所需的生產(chǎn)步驟的數(shù)量， 這又產(chǎn)生優(yōu)于其它傳統(tǒng)分層材料和過程的更低的所有權(quán)成本。
本文所述的分層界面材料和分層界面材料的各組件實(shí)現(xiàn)這些目 標(biāo)。被適當(dāng)制造時(shí)，本文所述的散熱器組件將跨越熱界面材料的配合 面與散熱器組件之間的距離，從而允許從一個(gè)表面到另 一個(gè)表面的連 續(xù)高傳導(dǎo)性通路。
本文考慮的包括熱傳遞材料的組件和材料包括散熱器組件和焊 料。散熱器組件包括頂面、底面以及至少一個(gè)散熱器材料。焊料直接淀積到散熱器組件的底面。這些組件和材料一般通過消除諸如金等材 料的使用和費(fèi)用以及消除在傳統(tǒng)加工中存在的在組裝期間分發(fā)焊料的 額外過程步驟的方法來生產(chǎn)。焊料在散熱器組件的底面的淀積消除了 對于有效處理在施加焊料之前可能在散熱器組件的頂面形成的氧化物 的需要。另外，焊料可經(jīng)過制作，使得它通過改善的濕潤屬性或者通 過在焊料與襯底之間形成低溫硅化物和/或粘結(jié)劑來改善對襯底表面 的粘附。
在所考慮的實(shí)施例中，焊料直接淀積到散熱器組件的底側(cè)。在一 些所考慮的實(shí)施例中，焊料通過電淀積來淀積。在其它所考慮的實(shí)施 例中，焊料經(jīng)過絲網(wǎng)印制或直接分發(fā)到散熱器上。在又一些所考慮的 實(shí)施例中，焊料的薄膜^皮淀積并與構(gòu)建適當(dāng)焊料厚度的其它方法結(jié)合， 其中包括焊接膠的預(yù)制或絲網(wǎng)印制的直接附加。
設(shè)置層或超薄層的另一個(gè)方法是周期逆脈沖法(pulse periodic reverse method)或PPR。周期逆脈沖法通過在陰極表面實(shí)際對薄膜進(jìn) 行"倒轉(zhuǎn)"或消耗，超過脈動鍍法一個(gè)步驟。周期逆脈沖的一個(gè)典型 周期可能是5安培陰極、IO毫秒，之后跟隨10安培陽極、0.5毫秒， 之后再跟隨2毫秒的停止時(shí)間。PPR有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。首先，通過在每個(gè) 周期中對少量薄膜進(jìn)行"剝離"或消耗，PPR迫使每個(gè)連續(xù)周期的新 成核點(diǎn)引起孔隙率的進(jìn)一步減小。其次，周期可設(shè)計(jì)成通過在周期的
"消耗"或陽極部分中有選擇地剝離厚膜區(qū)域來提供極均勻的薄膜。 脈沖電鍍和周期逆脈沖系統(tǒng)可向任何適當(dāng)來源、例如象 Dvnatronix(www.dvnatronix.com)之類的7>司購買，或者3見場構(gòu)建(整體 或部分)。在2003年2月19日提交的美國臨時(shí)專利申請序號60/448722 中描述了這些淀積方法，它由Honeywell International Inc.共同所有，并 完整地結(jié)合于本文中。
這些層還可通過能夠產(chǎn)生具有最少量的氣隙、最好采用較高的淀 積率產(chǎn)生均勻?qū)拥娜魏畏椒▉碓O(shè)置。許多適當(dāng)?shù)姆椒霸O(shè)備可用于設(shè) 置這種類型的層或超薄層，但是，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)材料層的最佳設(shè)備及方法 之一是電淀積和/或相關(guān)技術(shù)，例如脈沖電鍍或直流電鍍，如本文所述。脈沖電鍍(它是間歇式電鍍，與直流電鍍相反)可設(shè)置無氣隙和/或砂眼 或者基本無氣隙和/或砂眼的層，并且通常對于無氣隙電淀積層是優(yōu)選 的。
如本文所述，熱界面材料及熱互連材料和層可包括Honeywell International Inc.制造的金屬和/或基于金屬的材料，例如鎳、銅、鋁、 硅、碳及其組合、如AlSiC，它們分類為散熱器、即用于散發(fā)熱量的 材料。熱互連材料和層也可包括滿足以下設(shè)計(jì)目標(biāo)中的至少一個(gè)的金 屬、金屬合金以及適當(dāng)?shù)膹?fù)合材料
-可設(shè)置為薄或超薄層或圖案；
-可比傳統(tǒng)熱粘合劑更好地傳導(dǎo)熱能；
-具有較高的淀積率；
-可淀積在表面或另外的層上而沒有在淀積層中形成氣隙；以及 -可控制材料的基礎(chǔ)層的遷移。
這些熱界面材料、熱互連材料、包括這些材料的組件及產(chǎn)品有利 地可以是預(yù)先附加/預(yù)先組裝熱解決方案和/或IC(互連)封裝。
形成所考慮的分層熱界面材料和熱傳遞材料的方法包括a)提供 散熱器組件，其中，散熱器組件包括頂面、底面和至少一個(gè)散熱器材 料；b)提供至少一個(gè)焊料，其中，焊料直接淀積到散熱器組件的底面； 以及c)把至少一個(gè)焊料淀積到散熱器組件的底面。其中包括襯底層、 表面、粘合劑、順從纖維組件或其它任何適當(dāng)?shù)膶踊驘峤缑娌牧显趦?nèi) 的至少一個(gè)附加層可耦合到分層熱界面材料和/或熱傳遞材料。
如上所述，熱互連材料、熱傳導(dǎo)互連系統(tǒng)和層可包括滿足以下設(shè) 計(jì)目標(biāo)中的至少一個(gè)的金屬、金屬合金以及適當(dāng)?shù)膹?fù)合材料a)可設(shè) 置為薄或超薄層或圖案，b)可比傳統(tǒng)熱粘合劑更好地傳導(dǎo)熱能，c)具 有較高的淀積率，d)可淀積在表面或另外的層上而沒有在淀積層中形 成氣隙，以及e)可控制基礎(chǔ)材料層的遷移。
適合使用的熱互連材料和層能夠設(shè)置為薄或超薄層或圖案。圖案 可通過使用掩模來產(chǎn)生，或者圖案可由能夠設(shè)置預(yù)期圖案的裝置來產(chǎn) 生。所考慮的圖案包括點(diǎn)或圓點(diǎn)的任何布置，而無論是孤立的還是組復(fù)合線條、填充空間等。因此，所考慮的圖案包括直線和曲線、線條 的相交、具有加寬或縮小面積的線條、帶狀、重疊線條。所考慮的熱 互連材料的薄層和超薄層(線條厚度和/或電鍍厚度)的范圍可從不到大
約1 ym到至少一埃甚至到材料的單一原子層的大小。
所考慮的焊料被選擇，以便提供預(yù)期熔點(diǎn)和熱傳遞特性。所考慮
的焊料選擇成在大約40°C到大約250。C的溫度范圍內(nèi)熔化。在一些所 考慮的實(shí)施例中，焊料包括諸如銦、錫、鉛、銀、銅、銻、碲、鉍之 類的純金屬或者包括前面所述金屬中的至少 一種的合金。本文所使用 的術(shù)語"金屬"表示處于元素周期表的d區(qū)和f區(qū)的那些元素以及具 有類似金屬的屬性的那些元素、如硅和鍺。本文所使用的詞語"d區(qū)" 表示具有填充元素的核周圍的3d、 4d、 5d和6d軌道的電子的那些元 素。本文所使用的詞語"f區(qū)"表示具有填充元素的核周圍的4f和5f 軌道的電子的那些元素，包括鑭系元素和4阿類元素。優(yōu)選金屬包括銦、 銀、銅、鋁、錫、鉍、鎵及其合金、鍍銀銅以及鍍銀鋁。術(shù)語"金屬" 還包括合金、金屬/金屬復(fù)合物、金屬陶瓷復(fù)合物、金屬聚合體復(fù)合物 以及其它金屬復(fù)合物。
在一些所考慮的實(shí)施例中，純銦被選作焊料，因?yàn)樗哂?56°C
的熔點(diǎn)。在這些實(shí)施例中，銦可易于從包含氰化銦、氟化銦、氨基磺 酸銦和/或硫酸銦的電解質(zhì)中被電淀積。 一旦銦被電鍍到散熱器上，一 層或多層材料、如貴金屬和/或低溫硅化物成型物-如銀、鉑或鈀-可覆 蓋銦層，以便控制在暴露于空氣時(shí)的銦氧化。鉑和鈀是這層材料的良 好選擇，因?yàn)樗鼈兪堑蜏毓杌锍尚臀?。具有低形成溫度的混合硅?物也可用于這些實(shí)施例，其中包括硅化鈀。該材料層可理解為成塊 (bulk)銦電鍍層之上的"閃光層"，以及這些"閃光層"中的至少 一個(gè)可耦合到電鍍層。當(dāng)焊料回流時(shí)，該材料層還可耦合到硅，以便 用作氧化物障礙物以及促進(jìn)硅表面的結(jié)合。
如前面所述，其它所考慮的焊料包括電鍍到散熱器上的合金。這 些所考慮的實(shí)施例中使用的合金材料可以是低合金和/或?qū)儆诠杌?成型物的那些合金，例如鈀、鉑、銅、鈷、鉻、鐵、鎂、錳、鎳以及一些實(shí)施例中的鈣。這些合金的所考慮濃度大約為100 ppm到大約5 %的合金。
在其它所考慮的實(shí)施例中，合金包括改善合金對散熱器的濕潤性 的元素、材料、化合物或復(fù)合物。改進(jìn)濕潤性的適當(dāng)元素是金、鈣、 鈷、鉻、銅、鐵、錳、鎂、鉬、鎳、磷、4巴、柏、錫、鉭、鈦、釩、 鴒、鋅和/或鋯。
一旦熱互連層^L淀積，大家理解，與傳統(tǒng)的熱粘合劑和其它熱層 相比，它將具有較高的導(dǎo)熱率。其它層、如敷金屬硅片可直接焊接到 熱互連層而無需使用可能需要除去用于產(chǎn)生散熱器的材料、如鎳的氧 化物的諸如腐蝕性焊劑之類的破壞性材料。
散熱器組件或散熱組件(散熱器和散熱在本文中交替使用，并且具 有同樣的共同含義)一般包括金屬或基于金屬的基礎(chǔ)材料，例如鎳、鋁、 銅或AlSiC。任何適當(dāng)?shù)慕饘?、基于金屬的基礎(chǔ)材料或熱傳導(dǎo)非金屬 在本文中可用作散熱器，只要金屬或基于金屬的基礎(chǔ)材料可傳遞電子 組件所產(chǎn)生的部分或全部熱量。
散熱器組件可根據(jù)電子組件、廠商的需要設(shè)置為任何適當(dāng)?shù)暮穸龋?只要散熱器組件能夠充分地執(zhí)行散發(fā)由周圍的電子組件產(chǎn)生的部分或 全部熱量的任務(wù)。所考慮的厚度包括范圍是大約0.25 mm到大約6 mm 的厚度。散熱器組件的特別優(yōu)選厚度在大約1 mm到大約5mm的范圍 內(nèi)。
分層界面材料和/或互連材料則可涂敷到襯底、另一個(gè)表面或另一 個(gè)分層材料上。本文所考慮的襯底可包括任何符合要求的實(shí)質(zhì)上固體 的材料。具體符合要求的襯底層將包括薄膜、玻璃、陶瓷、塑料、金 屬或涂覆金屬或者復(fù)合材料。在優(yōu)選實(shí)施例中，襯底包括硅或砷化 鍺片或晶片表面；封裝表面，例如見于銅、銀、鎳或金電鍍鉛框；銅 表面，例如見于電路板或封裝互連跡線，中間墻(viawall)或硬化劑 界面("銅，，包括棵銅及其氧化物的考慮)；基于聚合物的封裝或板界 面，例如見于基于聚酰亞胺的柔性封裝；鉛或其它金屬合金焊球表面； 玻璃和聚合物，如聚酰亞胺。當(dāng)考慮粘結(jié)界面時(shí)，"襯底"甚至可定義為另一個(gè)聚合材料。在更優(yōu)選的實(shí)施例中，襯底包括封裝和電路板 工業(yè)中常見的材料，例如硅、銅、玻璃和另一聚合物。
附加材料層可耦合到分層界面材料，以便繼續(xù)構(gòu)建分層組件。預(yù) 期附加層將包括類似于本文已經(jīng)描述的那些材料，其中包括金屬、金 屬合金、復(fù)合材料、聚合物、單體、有機(jī)化合物、無機(jī)化合物、有機(jī) 金屬化合物、樹脂、粘合劑和光波導(dǎo)材料。
疊層材料或覆層材料層可耦合到分層界面材料，取決于組件所需 的規(guī)范。疊層一般考慮為纖維加固樹脂介電材料。覆層材料是在金屬
和其它材料、如銅被結(jié)合到疊層時(shí)所產(chǎn)生的疊層的子集。(Harper、 Charles A:電子封裝和互連手冊，第二版(McGraw-Hill(New York), 1997
年)。)
旋壓層和材料也可添加到分層界面材料或后續(xù)層。Michael E. Thomas的"低keff電介質(zhì)的旋壓堆疊薄膜"(Solid State Technology(2001 年7月))中教導(dǎo)了旋壓堆疊薄膜，通過引用將其完整地結(jié)合于本文中。 旋壓層和材料也可考慮為見于PCT申請NO.PCT/US02/11927和美國 專利申請序號10/466652的那些材料，它們均為Honeywell International Inc.共同所有，并通過引用將其完整地結(jié)合于本文中。
本文所述的所考慮的熱解決方案、集成電路封裝、熱界面組件、 分層界面材料和散熱器組件的應(yīng)用包括把材料和/或組件結(jié)合到另一 個(gè)分層材料、介電組件或成品電子產(chǎn)品中。如本文所考慮的電子組件 一般被認(rèn)為包括可用于基于電子的產(chǎn)品的任何分層組件。所考慮的電 子組件包括電路板、芯片封裝、隔離片、電路板的介電組件、印刷線 路板以及電路板的其它組件，如電容器、電感器和電阻器。
基于電子的產(chǎn)品在它們準(zhǔn)備用于工業(yè)或者由其它消費(fèi)者使用的意 義上是"成品"。成品消費(fèi)產(chǎn)品的實(shí)例是電視、計(jì)算機(jī)、蜂窩電話、 尋呼機(jī)、掌上型組織器、便攜式無線電設(shè)備、汽車立體聲系統(tǒng)和遠(yuǎn)程 控制。另外還考慮的是"中間產(chǎn)品"，例如可能用于成品中的電路板、 芯片封裝以及鍵盤。
電子產(chǎn)品還可包括原型組件，在從概念模型到最終按比例擴(kuò)大/實(shí)體模型的開發(fā)的任何階段上。原型可能或者可能不包含成品中預(yù)計(jì) 的所有實(shí)際組件，以及原型可具有從復(fù)合材料中構(gòu)建的一些組件，以 便消除它們在最初測試時(shí)對其它組件的最初影響。
實(shí)例
在焊料被電鍍到表面的實(shí)例中，可采用傳統(tǒng)和商業(yè)出售的電鍍設(shè) 備。這種設(shè)備通常利用適應(yīng)掩模來隔離要電鍍的區(qū)域；但是，光致抗 蝕劑和其它掩蔽技術(shù)同樣適用。
實(shí)例1:
在這個(gè)實(shí)例中，鍍鎳銅散熱器采用硅橡膠掩模來屏蔽。掩模中包 含的區(qū)域采用適當(dāng)?shù)念A(yù)定厚度的焊料或焊接件來電淀積，取決于組件、 成品、消費(fèi)者和/或廠商的需要。薄膜厚度可以足夠預(yù)先濕潤表面(以及 其它方法提供的塊狀焊料)，或者整個(gè)焊接薄膜厚度可經(jīng)過電淀積。對 于薄膜厚度的判定也可基于完成部分的質(zhì)量(和所得產(chǎn)量)以及金屬淀 積的經(jīng)濟(jì)性。
實(shí)例2:
在一個(gè)實(shí)例中，在一個(gè)連續(xù)步驟，散熱器經(jīng)過掩蔽，以及電淀積 焊料的薄膜構(gòu)建為大約25至大約150微米的厚度。實(shí)現(xiàn)這種連續(xù)應(yīng)用 的設(shè)備是可向供應(yīng)商、如日本的ALF和EEJA和美國的SFT購買的。 電鍍材料(例如貴金屬或硅化物成型物)層可添加到這個(gè)分層材料的頂 部。在一些實(shí)例中，電鍍材料包括鈀。
實(shí)例3:
在另一個(gè)實(shí)例中，電淀積薄膜限于大約25微米或以下的薄膜厚 度。在這個(gè)實(shí)例中，將要求把總焊料厚度構(gòu)建為大約25至大約150微 米的第二步驟。第二步驟可包括絲網(wǎng)印制、預(yù)制的直接附加或者焊料 粉或流體的噴射。實(shí)例4:
所考慮的方法的一個(gè)實(shí)例包括
1. 形成銅散熱器；
2. 采用鎳或類似可焊接材料電鍍銅部分的至少一部分；
3. 電淀積焊料或者焊接系統(tǒng)的至少一個(gè)組件的薄膜，從而形成共 晶體；以及
4. 通過絲網(wǎng)印制、預(yù)制的直接附加或者焊料粉或流體的噴射，可 選地把焊料厚度構(gòu)建為適當(dāng)厚度。
在材料采用焊料薄膜來電鍍并且焊料塊以膠狀提供的情況下，由 于通過焊接膠對鎳板的預(yù)先濕潤而將改善產(chǎn)量。
實(shí)例5:
在又一個(gè)實(shí)例中，金屬被選擇，使得電鍍薄膜和分發(fā)薄膜形成焊 料。例如，錫薄膜被電鍍并與鉛膠結(jié)合使用，從而形成適當(dāng)且適合比 例的錫-鉛焊料。
這樣，公開了熱解決方案、IC封裝、熱互連和界面材料的具體實(shí) 施例和應(yīng)用。但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)非常清楚，除所公開以外 的另外許多修改是可行的，而沒有背離本發(fā)明的構(gòu)思。因此，本發(fā)明 的主題僅受到本公開的精神的限制。此外，在解釋本公開時(shí)，所有術(shù) 語應(yīng)當(dāng)以符合上下文的可能的最廣義方式來解釋。具體來說，術(shù)語"包 括，，應(yīng)當(dāng)解釋為表示非排他方式的元素、組件或步驟，表明所引用元 素、組件或步驟可存在或^皮使用或者與沒有明確提到的其它元素、組 件或步驟組合。
權(quán)利要求
1. 一種電子組件，包括熱傳遞材料，其中，所述材料包括散熱器組件，和至少一個(gè)焊料，其中，所述焊料直接淀積到所述散熱器組件。
2. 如權(quán)利要求1所述的電子組件，其特征在于，所述散熱器組件 包括頂面、底面以及至少一個(gè)散熱器材料。
3. 如權(quán)利要求2所述的電子組件，其特征在于，所述焊料直接淀 積到所述散熱器組件的所述底面。
4. 如權(quán)利要求1所述的電子組件，其特征在于，所述散熱器組件 的厚度大約為0.25mm到大約6mm。
5. 如權(quán)利要求1所述的電子組件，其特征在于，所述焊料還耦合 到襯底。
6. 如權(quán)利要求5所述的電子組件，其特征在于，所述襯底包括硅。
7. 如權(quán)利要求5所述的電子組件，其特征在于，所述襯底是金屬 化硅片。
8. 如權(quán)利要求1所述的電子組件，其特征在于，所述散熱器組件 包括金屬、基于金屬的材料或其組合。
9. 如權(quán)利要求8所述的電子組件，其特征在于，所述散熱器組件 包括鎳、鋁、銅或其組合。
10. 如權(quán)利要求8所述的電子組件，其特征在于，所述基于金屬 的材料包括硅、碳或其組合。
11. 如權(quán)利要求4所述的電子組件，其特征在于，所述厚度從大 約1 mm到大約5 mm。
12. 如權(quán)利要求1所述的電子組件，其特征在于，所述至少一個(gè) 焊料包括金屬、基于金屬的材料或其組合。
13. 如權(quán)利要求12所述的電子組件，其特征在于，所述金屬包 括過渡金屬。
14. 如權(quán)利要求13所述的電子組件，其特征在于，所述金屬包括銦、錫、鉛、銀、銅、銻、碲或鉍。
15. 如權(quán)利要求12所述的電子組件，其特征在于，所述基于金 屬的材料包括合金。
16. 如權(quán)利要求15所述的電子組件，其特征在于，所述合金包 括銦、錫、鉛、銀、銅、銻、碲、鉍或其組合。
17. 如權(quán)利要求13或14所述的電子組件，其特征在于，還包括 貴金屬的層或硅化物成型物。
18. 如權(quán)利要求17所述的電子組件，其特征在于，所述硅化物 成型物包4舌4艮、鉑或4巴。
19. 如權(quán)利要求18所述的電子組件，其特征在于，所述硅化物 成型物是閃光層。
20. 如權(quán)利要求1所述的電子組件，其特征在于，所述焊料采用 電淀積直接進(jìn)行淀積。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種熱互連系統(tǒng)及其制造和使用的方法。具體地，本文描述了一種電子組件，其中包括熱傳遞材料，其中所述熱傳遞材料包括散熱器組件；以及至少一個(gè)焊料，其中，所述焊料直接淀積到所述散熱器組件。
文檔編號H01L23/42GK101448382SQ20081014452
公開日2009年6月3日 申請日期2004年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月6日
發(fā)明者M·費(fèi)里, N·迪恩 申請人:霍尼韋爾國際公司