CN1306675A - 具有纤维接合层的电子器件 - Google Patents

具有纤维接合层的电子器件 Download PDF

Info

Publication number
CN1306675A
CN1306675A CN99807741A CN99807741A CN1306675A CN 1306675 A CN1306675 A CN 1306675A CN 99807741 A CN99807741 A CN 99807741A CN 99807741 A CN99807741 A CN 99807741A CN 1306675 A CN1306675 A CN 1306675A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fiber
adhesive
sealer
semiconductor
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN99807741A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1213476C (zh
Inventor
查尔斯·史密斯
迈克尔·M·乔
南希·F·迪安
罗杰·A·埃米格
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Johnson Matthey Electronics Inc
Original Assignee
Johnson Matthey Electronics Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Johnson Matthey Electronics Inc filed Critical Johnson Matthey Electronics Inc
Publication of CN1306675A publication Critical patent/CN1306675A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1213476C publication Critical patent/CN1213476C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/433—Auxiliary members in containers characterised by their shape, e.g. pistons
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3733—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon having a heterogeneous or anisotropic structure, e.g. powder or fibres in a matrix, wire mesh, porous structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32245—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73253—Bump and layer connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01019—Potassium [K]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/102—Material of the semiconductor or solid state bodies
    • H01L2924/1025—Semiconducting materials
    • H01L2924/10251—Elemental semiconductors, i.e. Group IV
    • H01L2924/10253—Silicon [Si]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/161—Cap
    • H01L2924/1615—Shape
    • H01L2924/16195—Flat cap [not enclosing an internal cavity]

Abstract

一种具有柔顺性纤维接合层的电子器件。此种接合层含有:以基本上直立的取向嵌入胶合剂中的植入的导热纤维,部分纤维伸出胶合剂。并且在伸出胶合剂的纤维部分之间的空间并于纤维的游离尖端之下,填入封闭剂。

Description

具有纤维接合层的电子器件
随着体积减小并且高速运转，以热的形式发出的能量急剧增加。工业上的一种普遍采用的技术是用导热油脂，或者油脂样的材料，在这样的器件中单独地或者涂在载体上，跨物理接合层传导过剩的热量。然而，在表面的平滑性出现的大的偏差导致半导体器件中配合面之间出现缝隙，或者在由于其它的原因，例如组件高度的变化、生产公差等，在配合表面存在大的缝隙时，这些材料的性能受到破坏或者说变差。当这些材料的导热能力受破坏时，装置的性能就受到不利的影响。本发明提供带纤维介面的半导体组件，所述纤维介面能够有效地处理在电子装置中发散的过多热量。
在本发明的一个方面提供有一种电子器件，例如一种半导体组件，含有：一个基片，例如一个热扩散器或者帽；和半导体芯件，它有一个纤维接合层，即一个在基片和芯件之间的游离纤维尖端结构。游离尖端结构包含以基本上直立地取向植入的，例如电、机械、气动等植入的导热纤维，一端嵌入在基片，例如胶合剂中，同时纤维部分地伸出胶合剂。在伸出胶合剂的纤维部分之间填塞封闭材料。在纤维之间填塞封闭材料以减少或者避免纤维脱离接合层结构。
本发明的另一个方面是一种电子器件，含有一个半导体组件，例如，一个半导体组件，包括：一个半导体封装，它有一个例如是散热帽的帽部；如散热芯帽，一个放置在此封装中的半导体芯件；和一个在半导体芯件和封装帽之间的含有一种游离纤维尖端结构的接合层。所述组件可以进一步含有一个散热器和一个在封装的帽和散热器之间的接合层。在两个情况下，接合层都含有如上所述嵌入在胶合剂中的植入的导热纤维。
本发明的又一个方面是一种电子器件的制造方法。在此方法中，提供要求长度的导热纤维，并且在需要时，对之进行清洁。在一种基片上涂以胶合剂然后把纤维的一端植入基片中，从而把纤维嵌入到胶合剂纤维的一部分伸出胶合剂。然后固化胶合剂并且在纤维之间的空间中填入可固化的封闭剂。并且在纤维之间的空间中带封闭剂的胶合剂中，纤维被压缩到比标称纤维长度小的一个高度，夹持在被压缩的高度。其后，在受压缩的同时把封闭剂固化，以得到一个游离纤维尖端结构，以纤维尖端的尖端伸出胶合剂和封闭剂(另外也可以同时固化胶合剂和封闭剂，见后文所述)。
图1是一种半导体组件的示意图，一个散热器进行所述的散热，并且示第Ⅰ级和第Ⅱ级接合层。
图2A、2B和2C是示意图，示出胶合剂中植入的纤维，被压入胶合剂，造成从胶合剂伸出的大致纤维长度；大致均匀地从胶合剂伸出的纤维；
和图3是示意图，示出纤维和游离纤维尖端之间的封闭剂。
半导体芯件一般地安装在封装内，并且装有一个外部的散热装置为接合层以吸走热能。在半导体芯件和封装和/或热接合层之间的一个热接合层和/或封装与散热装置之间的热接合层，用于散掉热量，从而保持器件的性能最好。半导体芯件和封装之间的接合层称作“Ⅰ级”封装或接合层。对于外部散热装置，例如散热片的连接称为“Ⅱ级”封装。这种安排见图1，此图示一个具有封装10的半导体器件，封装中封入了一个半导体芯件12，封装还包括一个散热帽13。一个Ⅰ级接合层14在半导体芯件和帽13之间的位置，而一个Ⅱ级接合层16在帽13和散热器20之间的位置。半导体器件可以如图所示用钎焊8附着在封装上，而帽可以含有一个散热的帽或者散热器，视具体涉及的电子器件而异。
对于Ⅰ级接合层和Ⅱ级接合层的需要比其它的系统级的接合层更加严格，因为热通量，即单位面积消散的能或者热要更大。散热性能的下降通常用热阻(℃·英寸2/瓦)增加来表达，可能会伴随着这些接合层的器件温度的上升。
这些应用的接合层材料最好具有低的体积热阻和低的接触热阻。适合的材料是与配合表面相协调的材料，例如有湿润表面的材料。体积热阻可以表达为材料厚度、导热率和面积的函数。接触热阻是材料能够如何良好地与配合表面接触的量度。接合层的热阻可以表达如下：
Θ接合层=t/kA+2Θ接触
式中：Θ为热阻；
      t是材料厚度；
      k是材料的导热率；和
      A是接合层面积。
      t/kA项代表体积材料的热阻而2Θ接触表示两个接合层上的接触热阻。
良好的接合层应当有低的体积热阻和低的接触热阻，即在半导体芯件、散热器、帽或者散热片表面上的热阻低。
有Ⅰ级接合层和Ⅱ级接合层的封装要求，接合层材料适应制造产生的表面平整性的偏差，和/或由于热膨胀系数(CTE)不匹配产生的部件翘曲。
在Ⅰ级接合层的应用中，散热帽上空腔的高度变化导致接合层厚度的变化。k值低的材料，如热油脂，在接合层薄的时候性能良好。如果接合层的厚度增加到0.002英寸，导热性能就会急剧地下降。还有，对于这样的应用，半导体芯即硅芯片和散热帽之间的CTE的差别引起此缝隙随各种不同温度或者电源周期膨胀和收缩。接合层厚度的变化可能会造成从接合层排出流体的接合层材料(如油脂)。
Ⅱ级接合层的面积一般较大，因而更容易在生产时偏离表面的平整性。为了使热性能理想化，接合层材料必须能够适应不平的表面从而有较低的接触热阻。
理想的接合层材料具有高的导热率和高的机械柔顺性，例如受到力时弹性变形。高的导热率降低了公式1中的首项，而高的机械柔顺性降低第二项。均衡的导热纤维材料可以同时达到这两个目的。适当地取向，导热纤维将跨在配合表面之间的距离上，从而能够在表面彼此之间有连续的高导热率的通道。如果纤维是足够柔性的并且能够在其尖部运动，就可以与表面有较好的接触。这会产生良好的表面接触，并且会使接合层材料的热阻最小化。适当形成的接合层可包括在一个或者多个封装部件中，以形成Ⅰ级接合层和Ⅱ级接合层应用中的传热接合层。
半导体封装可以构成得使接合层材料施加到散热帽上的芯帽和半导体芯件之间的空腔中。能够把芯帽安装在半导体封装上，从而接合层材料与半导体芯件造成接触并且稍受半导体芯件的压缩。这些安排中，在帽和封装之间的胶合剂固化时帽被固定在位。这样接合层材料就能够适应空腔高度从一部分到另一部分的变化，热循环过程时和半导体芯体和芯帽表面之间距离的变化。
为了散热或者说能够外部散热，可在帽和外散热器件诸如散热片等之间施加接合层材料。这样接合层材料就可以适应制造引起的，来自封装和散热的表面部分两方面的平整性的偏离。接合层材料可以施加在散热表面，例如散热器、热管、热板、热电冷却装置等上，或封装的表面上。散热器件可以任何常规的方法用弹簧夹卡、螺栓或者胶合剂等附着在封装上。
接合层材料可以如下地制造：把合适的导热纤维，例如钻石纤维、碳纤维、石墨纤维、金属纤维，如铜纤维和铝纤维等切成例如，0.0005到约0.25英寸长度，最好为0.015-0.250英寸，而且直径大于约3微米到约100微米。在本发明中，最好直径为约10微米。理想的纤维导热率约大于25瓦/mK。可用的纤维类型包括可以Amoco公司供的标号为K-1100、K-800、P-120、P-100、P-79和T50型纤维；以及Tory公司的标号为M46J和M46JB型产品。
在需要时把纤维加以清洁。清洁纤维会除去覆在纤维上的任何覆层。有些市售纤维焊有施加在表面上的镀层，最好清洁去掉。清理方法之一是在空气中加热纤维以烧掉覆层，也就是尺寸定位。然而也可以使用化学清洁方法。
为了制造接合层，首先对一个基片施胶合剂，最好是，胶合剂是低应力胶合剂，例如含有环氧树脂(例如Grace Specialty Polymers公司供应的Eccobond 281)的胶合剂，但是也可以使用氰酸酯胶合剂、BMI、硅酮、有机硅酮、凝胶和喷淋填料等。
把纤维植入基片，例如用电植入法，把纤维嵌入胶合剂中，如图1A所示。电栽植法是一种公知的工艺，把两个分开一定距离的极板，加上相反极性的电荷。关于该工艺，Bolgen氏有一篇题为“植入工艺”的文章发表在涂敷纤维杂志1991年第21卷第123页上(Bolgen Stig W.,“Flocking Technology”,Journal ofCoated Fabrics,Volume 21,Page 123,1991)，并且Shigematsu氏有一篇题为“静电植入法在热控涂层上的应用”的论文收录在1984年第14届空间技术和科学国际会议论文集的第583页(“Application ofElectrostatic Flockingto Thermal Control Coating”,Proceedingsofthe 14thIntemational Symposium on Space Technology and Science,1984,Page583)，和Kato氏有一篇题为“用静电植入法形成极低反射表面”的论文收录在1991年第4届空间环境和控制系统欧洲会议第565页(“Formationof a Very Low-reflectance Surface by Electrostatic Flocking”,Pcroceedings of the4th European Symposium on Space Environmental and Control Systems,1991,page 565)，其中专门对电植碳纤维加以说明。这些文章的内容在此明确地引作参考。
在电植过程中，在一个极板上的纤维拾取极板上的电荷，并被吸到对面的极板上。在它们撞到对面极板上时嵌入到胶合剂中。如果它们开始时没有粘上，纤维就会在极板之间来回弹跳直到它们要么嵌入到胶合剂中，要么逸出电埸，要么去掉极板的电荷。这样得到的纤维结构与电力线是对准的，也说有基本上直立的取向，和天鹅绒样的外观。
机械植入涉及把覆胶物体在一系列快速旋转的辊或者搅拌棒上通过，使基片振动。利用重力把纤维从料斗加到基片上。辊或者搅拌棒产生的振动为纤维定向，并将纤维驱入胶合剂。除去多余的纤维，得到基本上直立取向的纤维。
气动植入用气流把纤维发送到一个附胶的表面。在飞行中，纤维本身沿气流方向对齐然后以取向了的方式嵌入胶合剂中。
可以单独地使用不同的栽植方法，也可以相互结合使用，例如气动/静电植入。以此结合的方法，含有纤维的气流由一个喷嘴引导。在喷嘴的出口，电荷将纤维相对于电力线定向。这样得到的结构也是对齐的，即有基本上是直立的取向，但是比单独使用两者中的任何一个都可更致密更均匀或者更快速地生产。
植入的纤维固定于胶合剂中，其部分长度伸出胶层，称为“游离纤维尖端”。在植入之后，在游离纤维尖端上施加一个向下的力把纤维压入胶合剂中并且使嵌入胶合剂中的纤维尖端和施胶的表面基片的距离最小，如图2B和2C所示。
然后固化胶合剂，例如通过自行固化或者加热固化。通常可加热到摄氏175度左右约30分钟进行固化，这取决于胶合剂和固化的条件。
如图3所示，引入一种封闭剂30，例如通用电气公司(GeneralElectric Corporation)售的GE RTV 6166绝缘凝胶之类的凝胶，以填充纤维32之间的空间，留出从凝胶中伸出的游离纤维尖端34。这能够通过在纤维上喷刷未固化的凝胶或者向纤维施加凝胶然后让凝胶浸入或者说渗入做到。用凝胶的优点是凝胶自行湿润纤维并且渗入到纤维结构中去。凝胶可以包括或不包括导热的填料。可以在纤维顶和未固化胶上放置一个用于分开的衬垫，即涂以蜡或者硅酮覆层的纸张，以防止固化的凝胶/纤维粘到夹持固定装置上，并且在装运及后续的操作中对介面材料提供保护作用。
把带有纤维间的未固化的凝胶的接合层压缩到低于标称切割的纤维的长度，然后夹持就位在这个压缩后的高度。例如，如果纤维约为0.020英寸长加入胶合剂固化的凝胶后，在固化凝胶之前把它夹持在0.017英寸的高度，固化凝胶时将纤维保持在这个高度。
在受压缩的同时，把凝胶固化，例如热固化。加热通常可加速固化，并且可望产生有利的游离的纤维尖端结构。压挤和热固化都有助于产生游离纤维尖端结构。热固化是有益的，因为凝胶的热膨胀系数大于纤维的热膨胀系数，在冷却到室温时比纤维收缩较多，从而暴露出更多的纤维尖端。
在生产接合层材料时，胶合剂的固化可以延迟，以协调于凝胶的固化一致。在这种情况下，在固化凝胶和胶合剂的同时固定纤维。如所述，压缩是有利的，在压缩下固化是有利的，因为凝胶将保持固化的厚度并且纤维能在一定程度回缩而由凝胶粘住。凝胶对纤维的粘性不足以在固化前使纤维摆脱原来的位置。这就得到了所希望的加强与相邻表面热接触的游离纤维尖端。
从上述可知可以做出种种改变和修改而不脱离本发明。本发明的范围只受所附权利要求书的限制。

Claims (45)

1．一种电子器件，含有一个基片和一个半导体芯件，改进包含一个柔顺性纤维接合层，所述接合层含有一个在基片和半导体芯件之间的游离纤维尖端结构，所述的游离纤维尖端结构含有：以基本上直立的取向嵌入胶合剂中的植入导热纤维，部分纤维伸出胶合剂，并且在伸出胶合剂的纤维部分之间并于纤维的游离端之下填入封闭剂。
2．根据权利要求1的改进，其特征在于，所述纤维包含碳、石墨、金属、陶瓷和钻石纤维之一。
3．根据权利要求1的改进，其特征在于，所述纤维包含碳纤维。
4．根据权利要求1的改进，其特征在于，所述纤维长度约0.0005英寸至约0.25英寸之间，直径大于约3微米且小于约100微米。
5．根据权利要求1的改进，其特征在于，所述封闭剂选自由硅硐凝胶之类的凝胶和喷淋填料组成的组。
6．根据权利要求1的改进，其特征在于，所述纤维含有一种导热率高于约25W/mK的材料。
7．一种半导体组件，含有：具有一个帽的半导体封装，一个放置在封装中的半导体芯件，一个在半导体芯件和封装的帽之间的含有游离纤维尖端结构的接合层，所述的游离纤维尖端结构含有：以基本上直立的取向嵌入胶合剂中的植入导热纤维，同时部分纤维伸出胶合剂，并且在伸出胶合剂的纤维部分之间并于纤维的游离端之下填入封闭剂。
8．根据权利要求7的半导体组件，其特征在于，所述纤维包含碳纤维、石墨纤维、金属纤维、陶瓷纤维和钻石纤维之一。
9．根据权利要求7的半导体组件，其特征在于，所述纤维长度约0.0005英寸至约0.25英寸，并且直径大于约3微米到约100微米。
10．根据权利要求7的半导体组件，其特征在于，所述封闭剂选自由硅硐凝胶之类的凝胶和喷淋填充材料组成的组。
11．一种半导体组件，含有：具有一个芯帽的半导体封装，一个放置在封装中的半导体芯件；一个在半导体芯件和封装的帽之间含有游离纤维尖端结构的第一接合层，所述的游离纤维尖端结构含有：以基本上直立的取向嵌入胶合剂中的植入导热纤维，同时部分纤维伸出胶合剂，并且在伸出胶合剂的纤维部分之间，于纤维的游离端之下，填入封闭剂；一个散热器；一个在封装的帽和散热器之间含有游离纤维尖端结构的第二接合层，所述的第二游离纤维尖端结构含有：以基本上直立的取向嵌入胶合剂中的栽植导热纤维，同时部分纤维伸出胶合剂，并且在伸出胶合剂的纤维部分之间并于纤维的游离端之下填入封闭剂。
12．根据权利要求7的半导体组件，其特征在于，所述纤维长度约0.0005英寸至约0.25英寸并且直径大于约3微米到约100微米。
13．根据权利要求11的半导体组件，其特征在于，所述纤维包含碳纤维、石墨纤维、金属纤维、陶瓷纤维和钻石纤维之一。
14．根据权利要求11的半导体组件，其特征在于，所述封闭剂选自由硅硐凝胶之类的凝胶和喷淋填充材料组成的组。
15．一种适用于电子器件的组合，含有一个散热器和一个含有游离纤维尖端结构的接合层，所述的游离纤维尖端结构含有：以基本上直立的取向嵌入基片中的植入导热纤维，同时部分纤维伸出胶合剂，并且在伸出胶合剂的纤维部分之间且于纤维的游离端之下填入封闭剂。
16．根据权利要求15的组合，其特征在于，所述基片是一种胶合剂。
17．根据权利要求15的组合，其特征在于，所述纤维包含碳纤维、石墨纤维、金属纤维、陶瓷纤维和钻石纤维之一。
18．根据权利要求15的组合，其特征在于，所述纤维包含碳纤维。
19．根据权利要求15的组合，其特征在于，所述组件含有一种半导体封装，封装包括所述散热器、半导体芯件和接合层。
20．根据权利要求15的组合，其特征在于，所述封闭剂选自由硅硐凝胶之类的凝胶和喷淋填充材料组成的组。
21．一种制造半导体组件的方法，含有：
a)提供所要求长度的导热纤维；
b)向一个基片施加胶合剂；
c)把纤维植到基片上，并且把纤维嵌入到胶合剂中，同时部分纤维伸出胶合剂；
d)固化胶合剂；
e)在伸出胶合剂的纤维部分之间并于纤维的游离端之下填入可固化的封闭剂；
f)把纤维之间有封闭剂的纤维压向胶合剂中，到低于正常纤维长度，并且夹持在被压缩的高度；
g)在受压缩的同时把封闭剂固化，以得到一个纤维尖部伸出胶合剂的游离纤维尖端结构；和
h)把游离纤维尖端结构插入到半导体芯件和基片之间。
22．根据权利要求21的方法，其特征在于，进一步含有在固化封闭剂之前在未固化的封闭剂和纤维之间放置一种用于分开的衬层。
23．根据权利要求21的方法，其特征在于，在步骤(d)中所述的封闭剂是在步骤(g)中受压缩的情况下固化。
24．根据权利要求21的方法，其特征在于，纤维包含碳纤维、金属纤维、陶瓷纤维和钻石纤维之一。
25．根据权利要求21的方法，其特征在于，纤维是电植入到基片中。
26．根据权利要求21的方法，其特征在于，纤维气动植入到基片中。
27．根据权利要求21的方法，其特征在于，纤维机械地植入到基片中。
28．一种制造半导体组件的方法，所述组件具有一个半导体封装、此半导体封装有一个帽、一个放在半导体封装中的半导体芯件和一个散热器，所述方法的含有：
a)提供要求长度的导热纤维；
b)向一个基片上施加胶合剂；
c)把纤维植入到基片上并且把纤维的一端嵌入到胶合剂中，同时纤维的尖端伸出胶合剂；
d)固化胶合剂；
e)在伸出胶合剂的纤维之间并于纤维的游离端之下填入可固化的封闭剂；
f)把纤维之间的空间有封闭剂的在胶合剂中的纤维压向胶合剂中，到低于正常纤维长度，并且夹持在被压缩的高度；
g)把封闭剂固化，以得到一个纤维尖端伸出胶合剂的游离纤维尖端结构；和
h)把游离纤维尖端结构插入到半导体芯件和帽之间。
29．根据权利要求28的方法，其特征在于，进一步含有在固化封闭剂前在未固化的封闭剂和纤维之间放入用于分开的衬垫。
30．根据权利要求28的方法，其特征在于，纤维是静电植入到基片中。
31．根据权利要求28的方法，其特征在于，纤维是气动植入到基片中。
32．根据权利要求28的方法，其特征在于，纤维是机械地植入到基片中。
33．根据权利要求28的方法，其特征在于，纤维包含碳纤维、金属纤维、陶瓷纤维和钻石纤维之一。
34．种制造半导体组件的方法，所述组件具有一个半导体封装、此半导体封装有一个帽和一个放在半导体封装中的半导体芯件，所述方法的含有：
a)提供要求长度的导热纤维；
b)向一个基片上施加胶合剂；
c)把纤维植入到基片上并且把纤维一端嵌入到胶合剂中，纤维的尖端伸出胶合剂；
d)固化胶合剂；
e)在伸出胶合剂的纤维之间的空间中并于纤维的游离端之下填入可固化的封闭剂；
f)把纤维之间有封闭剂在胶合剂中的纤维压向胶合剂中，到低于正常纤维长度，并且夹持在被压缩的高度；
g)把封闭剂固化，以得到一个纤维尖端伸出胶合剂的游离纤维尖端结构；和
h)把游离纤维尖端结构插入到半导体芯件和帽之间，以及帽和散热器之间。
35．根据权利要求34的方法，其特征在于，进一步含有在固化封闭剂前在未固化的封闭剂和纤维之间放入用于分开的衬垫。
36．根据权利要求34的方法，其特征在于，纤维是静电植入到基片中。
37．根据权利要求34的方法，其特征在于，纤维是气动植入到基片中。
38．根据权利要求34的方法，其特征在于，纤维包含碳纤维、金属纤维、陶瓷纤维和钻石纤维之一。
39．根据权利要求34的方法，其特征在于，在步骤(g)中所述封闭剂是在压缩下固化的。
40．根据权利要求34的方法，其特征在于，纤维是机械地植入到基片中。
41．根据权利要求21、28和34的方法，其特征在于，胶合剂和封闭剂基本上是同时地固化的。
42．一种用于半导体组件中的组合，含有一个内含半导体芯件的封装、散热器和一个在封装和散热器件之间的接合层，所述接合层含有游离纤维尖端结构，所述的游离纤维尖端结构含有：以基本上直立的取向嵌入胶合剂中的植入的导热纤维，部分纤维伸出胶合剂，并且在伸出胶合剂的纤维部分之间并于纤维的游离端之下填入封闭剂。
43．一种用于半导体组件中的组合，含有一个帽，和一个含有游离纤维尖端结构的接合层，所述的游离纤维尖端结构含有：以基本上直立的取向嵌入一个基片中的植入的导热纤维，部分纤维伸出基片，并且在伸出胶合剂的纤维部分之间，于纤维的游离端之下，填入封闭剂。
44．一种组合，含有一个散热器，和一个含有游离纤维尖端结构的接合层，所述的游离纤维尖端结构含有：以基本上直立的取向嵌入基片中的植入的导热纤维，部分纤维伸出基片，并且在伸出胶合剂的纤维部分之间并于纤维的游离端之下填入封闭剂。
45．一种适用于半导体组件中的含有有游离纤维尖端结构的接合层，所述的游离纤维尖端结构含有：以基本上直立的取向嵌入一个基片中的植入导热纤维，部分纤维伸出基片，并且在伸出基片的纤维部分之间，于纤维的尖端之下，填入封闭剂。
CNB998077410A 1998-06-24 1999-06-04 具有纤维接合层的电子器件 Expired - Fee Related CN1213476C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10341598A 1998-06-24 1998-06-24
US09/103,415 1998-06-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1306675A true CN1306675A (zh) 2001-08-01
CN1213476C CN1213476C (zh) 2005-08-03

Family

ID=22295055

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB998077410A Expired - Fee Related CN1213476C (zh) 1998-06-24 1999-06-04 具有纤维接合层的电子器件

Country Status (7)

Country Link
US (2) US6617199B2 (zh)
EP (1) EP1097477A4 (zh)
JP (1) JP2002519846A (zh)
KR (1) KR100494974B1 (zh)
CN (1) CN1213476C (zh)
TW (1) TW451259B (zh)
WO (1) WO1999067811A2 (zh)

Families Citing this family (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6436506B1 (en) * 1998-06-24 2002-08-20 Honeywell International Inc. Transferrable compliant fibrous thermal interface
EP1097477A4 (en) 1998-06-24 2005-03-16 Johnson Matthey Elect Inc ELECTRONIC ARRANGEMENT WITH A FASCINATE INTERFACE
US6713151B1 (en) 1998-06-24 2004-03-30 Honeywell International Inc. Compliant fibrous thermal interface
US7132161B2 (en) * 1999-06-14 2006-11-07 Energy Science Laboratories, Inc. Fiber adhesive material
US20040009353A1 (en) * 1999-06-14 2004-01-15 Knowles Timothy R. PCM/aligned fiber composite thermal interface
US6469381B1 (en) * 2000-09-29 2002-10-22 Intel Corporation Carbon-carbon and/or metal-carbon fiber composite heat spreader
WO2002067315A2 (en) * 2001-02-14 2002-08-29 Honeywell International Inc. Processes of forming thermal transfer materials, and thermal transfer materials
US7608324B2 (en) 2001-05-30 2009-10-27 Honeywell International Inc. Interface materials and methods of production and use thereof
JP4237505B2 (ja) * 2001-05-30 2009-03-11 ハネウエル・インターナシヨナル・インコーポレーテツド インターフェース材料、ならびにその製造方法および使用方法
US6651736B2 (en) * 2001-06-28 2003-11-25 Intel Corporation Short carbon fiber enhanced thermal grease
US6812064B2 (en) * 2001-11-07 2004-11-02 Micron Technology, Inc. Ozone treatment of a ground semiconductor die to improve adhesive bonding to a substrate
US6965513B2 (en) 2001-12-20 2005-11-15 Intel Corporation Carbon nanotube thermal interface structures
US6761813B2 (en) * 2002-01-31 2004-07-13 Intel Corporation Heat transfer through covalent bonding of thermal interface material
US6566743B1 (en) * 2002-02-21 2003-05-20 Thermal Corp. Electronics package with specific areas having low coefficient of thermal expansion
US7521667B2 (en) 2003-06-23 2009-04-21 Advanced Optical Technologies, Llc Intelligent solid state lighting
US7145125B2 (en) 2003-06-23 2006-12-05 Advanced Optical Technologies, Llc Integrating chamber cone light using LED sources
US20050190541A1 (en) * 2004-03-01 2005-09-01 Hsiang-Hsi Yang Heat dissipation method for electronic apparatus
KR20070006682A (ko) * 2004-03-30 2007-01-11 허니웰 인터내셔널 인코포레이티드 히트 스프레더 구조물, 집적 회로, 및 그들의 제조방법
US6977818B1 (en) * 2004-05-10 2005-12-20 Apple Computer, Inc. Heat dissipating device for an integrated circuit chip
US8548415B2 (en) * 2004-12-16 2013-10-01 Northrop Grumman Systems Corporation Carbon nanotube devices and method of fabricating the same
US20070158611A1 (en) * 2005-11-08 2007-07-12 Oldenburg Steven J Compositions comprising nanorods and methods of making and using them
EP1963743B1 (en) 2005-12-21 2016-09-07 Cree, Inc. Lighting device
JP2007251002A (ja) 2006-03-17 2007-09-27 Toshiba Corp ヒートシンク、電子デバイス、ヒートシンクの製造方法及び電子デバイスの製造方法
US7625103B2 (en) * 2006-04-21 2009-12-01 Cree, Inc. Multiple thermal path packaging for solid state light emitting apparatus and associated assembling methods
CN101449100B (zh) 2006-05-05 2012-06-27 科锐公司 照明装置
WO2007142947A2 (en) 2006-05-31 2007-12-13 Cree Led Lighting Solutions, Inc. Lighting device with color control, and method of lighting
WO2007142273A1 (ja) * 2006-06-08 2007-12-13 International Business Machines Corporation 高熱伝導で柔軟なシート
CN101675298B (zh) * 2006-09-18 2013-12-25 科锐公司 照明装置、照明装置组合、灯具及其使用方法
US8827507B2 (en) 2006-09-21 2014-09-09 Cree, Inc. Lighting assemblies, methods of installing same, and methods of replacing lights
EP2084452B1 (en) * 2006-11-14 2016-03-02 Cree, Inc. Lighting assemblies and components for lighting assemblies
CN101611258A (zh) * 2006-11-14 2009-12-23 科锐Led照明科技公司 光引擎组件
US7967480B2 (en) * 2007-05-03 2011-06-28 Cree, Inc. Lighting fixture
WO2008137906A1 (en) 2007-05-07 2008-11-13 Cree Led Lighting Solutions, Inc. Light fixtures and lighting devices
JP2008294376A (ja) * 2007-05-28 2008-12-04 Sakai Ovex Co Ltd 熱伝導シートおよびその製造方法
US20080310114A1 (en) * 2007-06-18 2008-12-18 Lucent Technologies Inc. Heat-transfer device for an electromagnetic interference (emi) shield using conductive bristles
US20090002949A1 (en) * 2007-06-29 2009-01-01 Lucent Technologies Inc. Heat transfer for electronic component via an electromagnetic interference (emi) shield having shield deformation
US8866410B2 (en) 2007-11-28 2014-10-21 Cree, Inc. Solid state lighting devices and methods of manufacturing the same
US8058724B2 (en) * 2007-11-30 2011-11-15 Ati Technologies Ulc Holistic thermal management system for a semiconductor chip
US8240875B2 (en) 2008-06-25 2012-08-14 Cree, Inc. Solid state linear array modules for general illumination
US20100081191A1 (en) * 2008-09-26 2010-04-01 Marlow Industries, Inc. Anisotropic heat spreader for use with a thermoelectric device
JP5239768B2 (ja) * 2008-11-14 2013-07-17 富士通株式会社 放熱材料並びに電子機器及びその製造方法
US8946833B2 (en) 2012-10-22 2015-02-03 Freescale Semiconductor, Inc. Packaging for semiconductor sensor devices and methods
US9190339B2 (en) 2014-02-03 2015-11-17 Freescale Semiconductor, Inc. Method of limiting capillary action of gel material during assembly of pressure sensor
US9476788B2 (en) 2014-04-22 2016-10-25 Freescale Semiconductor, Inc. Semiconductor sensor with gel filled cavity
US9664183B2 (en) * 2015-01-09 2017-05-30 The Boeing Company Integrated high thermal conductive fiber as cooling fin for SMA actuator with expandable sleeve
US20170108297A1 (en) * 2015-10-19 2017-04-20 KULR Technology Corporation Fiber Thermal Interface
US10653038B2 (en) * 2016-04-14 2020-05-12 Microsoft Technology Licensing, Llc Heat spreader
US10418306B1 (en) * 2018-06-22 2019-09-17 Trw Automotive U.S. Llc Thermal interface for electronics
US11056797B2 (en) 2019-07-29 2021-07-06 Eagle Technology, Llc Articles comprising a mesh formed of a carbon nanotube yarn
US11949161B2 (en) 2021-08-27 2024-04-02 Eagle Technology, Llc Systems and methods for making articles comprising a carbon nanotube material
US11901629B2 (en) 2021-09-30 2024-02-13 Eagle Technology, Llc Deployable antenna reflector

Family Cites Families (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3973059A (en) 1969-09-29 1976-08-03 Brunswick Corporation Method of making metal flocked fabric
US3972821A (en) 1973-04-30 1976-08-03 Amchem Products, Inc. Heat transfer composition and method of making
US4485429A (en) 1982-06-09 1984-11-27 Sperry Corporation Apparatus for cooling integrated circuit chips
US4685987A (en) 1983-09-02 1987-08-11 The Bergquist Company Method of preparing interfacings of heat sinks with electrical devices
US4459332A (en) * 1983-09-12 1984-07-10 American Cyanamid Company Flocked fabric laminate for protection against chemical agents
US4603731A (en) 1984-11-21 1986-08-05 Ga Technologies Inc. Graphite fiber thermal radiator
US5014161A (en) 1985-07-22 1991-05-07 Digital Equipment Corporation System for detachably mounting semiconductors on conductor substrate
US4849858A (en) 1986-10-20 1989-07-18 Westinghouse Electric Corp. Composite heat transfer means
US4869954A (en) 1987-09-10 1989-09-26 Chomerics, Inc. Thermally conductive materials
US5077637A (en) 1989-09-25 1991-12-31 The Charles Stark Draper Lab., Inc. Solid state directional thermal cable
US5150748A (en) 1990-06-18 1992-09-29 Mcdonnell Douglas Corporation Advanced survivable radiator
US5178924A (en) 1991-06-17 1993-01-12 Minnesota Mining And Manufacturing Company Release liner
US5213868A (en) 1991-08-13 1993-05-25 Chomerics, Inc. Thermally conductive interface materials and methods of using the same
DE69305667T2 (de) * 1992-03-09 1997-05-28 Sumitomo Metal Ind Wärmesenke mit guten wärmezerstreuenden Eigenschaften und Herstellungsverfahren
JPH0664360A (ja) * 1992-08-19 1994-03-08 Riso Kagaku Corp 孔版印刷用原紙の製法
US5402006A (en) * 1992-11-10 1995-03-28 Texas Instruments Incorporated Semiconductor device with enhanced adhesion between heat spreader and leads and plastic mold compound
US5328087A (en) 1993-03-29 1994-07-12 Microelectronics And Computer Technology Corporation Thermally and electrically conductive adhesive material and method of bonding with same
US6197859B1 (en) 1993-06-14 2001-03-06 The Bergquist Company Thermally conductive interface pads for electronic devices
US5455458A (en) * 1993-08-09 1995-10-03 Hughes Aircraft Company Phase change cooling of semiconductor power modules
JP2570605B2 (ja) 1993-11-15 1997-01-08 日本電気株式会社 半導体装置
US5542471A (en) 1993-11-16 1996-08-06 Loral Vought System Corporation Heat transfer element having the thermally conductive fibers
US5545473A (en) * 1994-02-14 1996-08-13 W. L. Gore & Associates, Inc. Thermally conductive interface
US5852548A (en) 1994-09-09 1998-12-22 Northrop Grumman Corporation Enhanced heat transfer in printed circuit boards and electronic components thereof
US5585671A (en) * 1994-10-07 1996-12-17 Nagesh; Voddarahalli K. Reliable low thermal resistance package for high power flip clip ICs
US5691022A (en) 1994-10-20 1997-11-25 International Paper Company Release liner base stock for printed films or labels
US5725707A (en) * 1995-04-10 1998-03-10 Northrop Grumman Corporation Enhanced conductive joints from fiber flocking
US5873973A (en) 1995-04-13 1999-02-23 Northrop Grumman Corporation Method for single filament transverse reinforcement in composite prepreg material
US6090484A (en) * 1995-05-19 2000-07-18 The Bergquist Company Thermally conductive filled polymer composites for mounting electronic devices and method of application
US5971253A (en) 1995-07-31 1999-10-26 Tessera, Inc. Microelectronic component mounting with deformable shell terminals
US5674585A (en) 1995-11-15 1997-10-07 United Technologies Corporation Composite thermal insulation structure
JP3043433B2 (ja) 1996-01-30 2000-05-22 レイセオン・カンパニー コンパクトなミサイル電子装置の熱管理用カーボンファイバフロッキング
EP0956590A1 (en) 1996-04-29 1999-11-17 Parker-Hannifin Corporation Conformal thermal interface material for electronic components
US5858537A (en) 1996-05-31 1999-01-12 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Compliant attachment
US6030856A (en) * 1996-06-10 2000-02-29 Tessera, Inc. Bondable compliant pads for packaging of a semiconductor chip and method therefor
US5695847A (en) * 1996-07-10 1997-12-09 Browne; James M. Thermally conductive joining film
US5904796A (en) 1996-12-05 1999-05-18 Power Devices, Inc. Adhesive thermal interface and method of making the same
WO1998040431A1 (en) * 1997-03-11 1998-09-17 Amoco Corporation Thermally conductive film and method for the preparation thereof
US5968606A (en) 1997-06-30 1999-10-19 Ferro Corporation Screen printable UV curable conductive material composition
US6080605A (en) 1998-10-06 2000-06-27 Tessera, Inc. Methods of encapsulating a semiconductor chip using a settable encapsulant
US6096414A (en) 1997-11-25 2000-08-01 Parker-Hannifin Corporation High dielectric strength thermal interface material
US6436506B1 (en) 1998-06-24 2002-08-20 Honeywell International Inc. Transferrable compliant fibrous thermal interface
EP1097477A4 (en) 1998-06-24 2005-03-16 Johnson Matthey Elect Inc ELECTRONIC ARRANGEMENT WITH A FASCINATE INTERFACE
US6245400B1 (en) 1998-10-07 2001-06-12 Ucar Graph-Tech Inc. Flexible graphite with non-carrier pressure sensitive adhesive backing and release liner
US5912805A (en) 1998-11-04 1999-06-15 Freuler; Raymond G. Thermal interface with adhesive
AU1616300A (en) 1998-12-02 2000-06-19 Intel Corporation A fibrous thermal interface adaptor
US6084775A (en) 1998-12-09 2000-07-04 International Business Machines Corporation Heatsink and package structures with fusible release layer
US6311769B1 (en) 1999-11-08 2001-11-06 Space Systems/Loral, Inc. Thermal interface materials using thermally conductive fiber and polymer matrix materials

Also Published As

Publication number Publication date
EP1097477A4 (en) 2005-03-16
TW451259B (en) 2001-08-21
WO1999067811A3 (en) 2000-03-23
US6740972B2 (en) 2004-05-25
KR100494974B1 (ko) 2005-06-14
KR20010071510A (ko) 2001-07-28
US6617199B2 (en) 2003-09-09
US20010023968A1 (en) 2001-09-27
JP2002519846A (ja) 2002-07-02
WO1999067811A2 (en) 1999-12-29
EP1097477A2 (en) 2001-05-09
CN1213476C (zh) 2005-08-03
US20010052652A1 (en) 2001-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1213476C (zh) 具有纤维接合层的电子器件
CN1120776C (zh) 传热连接层及其制作方法
CN1115243C (zh) 导热接合层
US6886625B1 (en) Elastomeric heat sink with a pressure sensitive adhesive backing
US20100172101A1 (en) Thermal interface material and method for manufacturing the same
US20110129963A1 (en) Clipless Integrated Heat Spreader Process and Materials
KR20090115794A (ko) 전도성 필름의 제조방법 및 이 방법을 이용해서 제조된 물품
Zhang et al. Thermal interface material with aligned CNT and its application in HB-LED packaging
JP2023130410A (ja) 熱接触充填材、及び熱接触充填材を有する蓄電池集成体
CN1512933A (zh) 界面材料及其生产方法和应用
JP2000183279A (ja) 半導体素子のパッケージおよびその製造方法
US7078802B2 (en) Method for bonding heat sinks to overmold material and resulting structure
US20110147647A1 (en) Carbon-containing matrix with additive that is not a metal
KR102564309B1 (ko) 열전도성 시트 및 그 제조 방법
TWI239895B (en) Compliant fibrous thermal interface and fabrication thereof

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C19 Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee