일반기술

다이아몬드 필름이 코팅된 마이크로파 반도체용열방산체 및 그의 제조방법

본 기술은 수 내지 수십 GHz 대역의 마이크로파 반도체, Gbps 수준의 레이저 다이오드 등의 이동통신, 위성통신 및 광통신용 고전력 반도체의 패키징에 사용되는 고열전도성 복합재료 열방산체 및 그의 제조방법에 관한 것이다.기존의 열방산체 제조 방법인 분말 사출 성형법에 요구되는 실형상화를 위한 소결조건 및 균일한 미세조직을 얻기 위해 용침 또는 열처리 조건은 제조하고자 하는 형상과 원료분말의 평균입도, 입도분포 및 구리의 조성에 따라서 달라진다. 예를 들면, 열전도도를 향상시키기 위하여 구리의 함량을 높이는 경우 액상량이 많아져 형상조절이 어렵고, 평균 분말 입도가 큰 텅스텐 원료분말을 사용하여 용침용 고상 골격구조를 제조하는 경우 높은 소결 온도를 요구한다. 또한, 소결 온도를 낮추기 위하여 니켈을 첨가하는 경우는 첨가한 니켈과 구리 사이에 고용이 일어나 구리의 열전도도를 저해시키는 단점이 있다.반면, 본 기술에서는 반도체 소자의 작동시 발생되는 열을 효율적으로 방산시키고, 이들 소자 또는 모듈을 구성하는 회로를 수분과 수 내지 수십 GHz 대역의 전자파 장애들의 외부환경으로부터 보호하기 위하여, 고전력 반도체에 사용될 수 있는 낮은 열팽창계수를 가지면서 높은 열전도도를 갖는 열방산체를 제공하고, 고전력 반도체 또는 레이저 다이오드의 열방산체용 재료로서 텅스텐-구리 복합재료를 실형상화시키고, 이의 열전도성을 향상시키기 위하여 칩이 올려질 표면에 또는 열 방출 부위에 다이아몬드 필름을 코팅하는 기술을 제공한다.본 기술에 의한 고전력 반도체용 열방산체는 텅스텐-구리 복합재료로 실형상화된 열방산체와, 열방산체의 열전도성을 향상시키기 위하여 열방산체의 표면에 코팅되는 다이아몬드 필름으로 이루어져 있다.본 기술에 의한 고전력 반도체용 열방산체의 제조방법은 분말 사출 성형법과 용침법으로 실형상화된 텅스텐-구리의 복합재료 열방산체를 제조하는 단계와, 열방산체의 표면으로부터 구리를 용출시켜 표면을 개질시키는 단계와, 열방산체의 개질된 표면에서의 열전도성을 향상시키기 위하여 다이아몬드 필름을 코팅시키는 단계와, 열방산체를 열처리하여 코팅의 접착력을 향상시키는 단계로 이루어져 있다.이와 같이 이루어진 본 기술에 의하면, 분말 사출 성형법으로 실형상화된 텅스텐 골격구조를 만들고 이에 대하여 액상 구리를 용침시키는 방법으로 텅스텐-구리 복합재료 열방산체를 제조하며 그 표면을 화학적, 물리적으로 개질하여 열전도도가 우수한 다이아몬드 필름을 제공함으로서, 열전도성을 보다 향상시킬 수 있다. 동시에, 다이아몬드는 그 자체가 절연성을 갖기 때문에 플라스틱 패키징 공정에서 외부 결선을 위한 단자 또는 결선의 제공시 필요한 절연층이 요구되지 않아 패키징 밀도를 낮출 수 있는 효과가 있다.