Fe/Ni 합금전착에 의한 다공성 그물군조 방열재료의 제조 연구

Abstract

다공성 그물구조 금속을 반도체 칩 방열재료로써 활용하기 위한 실험을 실시하였다. 이를 위해 다공성 그물구조 구리와 반도체 칩 사이의 열팽창 차이를 최소화하기 위한 시도로써 다공성 구리에 대한 Fe/Ni 합금전착을 수행하였다. Fe/Ni 합금전착 실험으로 표준 Hull Cell을 구성하고 전류밀도 분포에 따른 Fe/Ni 합금층 내의 조성변화를 관찰하였으며, 실험결과 합금전착시 이상공석현상으로 인하여 전해액의 교반정도에 따라 합금층 조성이 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 본 실험에서는 paddle type 교반기를 사용하여 전해질의 확산을 제어하는 방법으로 원하는 조성의 Fe/Ni 합금층을 얻을 수 있었으며, 얻어진 Fe/Ni 후막을 대상으로 TMA 열분석을 실시한 결과 구리에 비해 훨씬 낮은 열팽창율을 보이는 것으로 나타났다. 또한, 본 실험에서 Fe/Ni 합금전착을 통하여 제작한 다공성 그물구조 금속을 대상으로 방열성능을 측정한 결과 구리 평판 대비 최대 2배 이상의 방열성능을 보여 반도체 칩 방열재료로의 활용 가능성을 높여 주었다. An attempt was made for the application of porous reticular metal to a heat dissipation material in semiconductor process. For this aim, the electrodeposition of Fe/Ni alloy on the porous reticular Cu has been performed to minimize the thermal expansion mismatch between Cu skeleton and electronic chip. Preliminary tests for the electrodeposition of Fe/Ni alloy layer were conducted by using standard Hull Cell to examine the effect of current density on the composition of alloy layer. It seemed that mass transfer affected significantly the composition of Fe/Ni layer due to anomalous codeposition in the electrodeposition of Fe/Ni alloy. A paddle type stirring bath, which was employed to control the mass transfer of electrolyte in the work, was found to allow the electrodeposition Fe/Ni with a precise composition. result showed that the thermal expansion of Fe/Ni alloy layer was much lower than that of pure copper. From the tests of heat dissipation by using the apparatus designed in the work the heat dissipation material fabricated in the work showed the excellent heat dissipation capacity, namely, more than two times as compared to that of pure copper plate.