Graphite 복합소재을 이용한 방열소재의 열전도도 향상 연구

Abstract

전자 정보기술의 발전함에 따라 전자기기의 경, 박, 단, 소 및 다기능화가 이루어지고 있다. 이에 따라 소자의 집적도가 매년 증가하면서 I/O 패드의 수 또한 증가하게 되고 이는 패키지의 대형화로 직결되기 때문에 마이크로시스템 패키지의 중요성이 부각되고 있다. 이로 인해 열의 밀도가 급속히 높아지는 경향을 보이며 전자 패키징용 부품에서 문제점이 생기게 된다. 반도체 부품의 온도 상승으로 인해 수명단축과 신뢰성의 감소이다. 전자 패키징용 부품 중 방열소재(heat sink)인 heat spreader 및 plate등은 반도체 또는 세라믹 기판에 부착되어 반도체 부품에서 발생되는 열을 방출 하도록 유도한다. 이러한 방열소재(heat sink)는 뛰어난 열전도도 특성을 지녀야 반도체 부품에서 발생되는 열을 방출하여 전자 패키징용 부품의 수명을 늘릴 수 있다. 또한 반도체 칩과 전자 패키징 부품사이의 열팽창 계수의 차이로 인해 두 부품을 연결하는 부품 및 solder에 가해지는 열응력(thermal stress)이 높아지고 이 응력으로 인해 부품 및 solder가 손상 가능성이 높아지게 된다. 본 연구에서는 graphite의 낮은 열팽창과 Cu의 높은 열전도도을 복합한 Cu/graphite 복합재료를 선정하여 Cu 무전해 도금 공정과 방전 플라즈마 소결 공정으로 열특성(열전도도, 열팽창계수) 비교 분석 하였으며 주사전자현미경을 이용해 미세조직과 투과전자현미경 분석으로 Cu/graphite 계면 사 이을 관찰 하였다.

주제어: Cu/graphite 복합소재, 방열소재, Cu 무전해 도금, 방전 플라즈마 소결, 열전도도, 열팽창계수