Теплоотвод для полупроводниковых приборов и способ его изготовления Советский патент 1991 года по МПК H05K7/20 H01L23/34 

Фиг.1

31638818

Изобретение относится к получению твердотельного элемента, рассеивающего тепловую энергию, вьщеляющуюся при работе полупроводникового прибо- ра, диода или транзистора и может быть использовано в радиотехнике.

Цель изобретения - повышение эфективности теплоотвода путем увелиения теплоотдающей поверхности. JQ

Н-а фиг, изображен теплоотвод; а фиг.2-5 - схема реализации способа изготовления теплоотвода.

Твплоотвод для полупроводниковых риборов содержит основание 1 в фор- 4f5 е пластины с установочными отверстиями 2, выполненное из металла, например стали или листового материала, слой 3 из ферромагнитного порошка, расположенный на одной 20 стороне пластины основания 1 с игольатыми выступами 4 и впадинами 5 межу ними на внешней поверхности слоя 35 слой 6 гальванического металлиеского покрытия, нанесенный на 25 внешнюю поверхность слоя 3 из феромагнитного порошка. На свободной стороне основания расположена плоская поверхность 7 для приборов.

Способ изготовления теплоотвода зо осуществляют следующим образом.

Основание 1 устанавливают на магнитную плиту 8 непосредственно на абор магнитов 9 (фиг.2). За счет магнитных сил основание 1 удерживается на магнитной плите 8. Последняя с установленным на ней основанием 1 укладывается на слой 10 ферромагнитного порошка, причем с ферромагнитным порошком соприкасается поверхность основания 1 с одной его стороны (фиг.З).

Магнитная плита 8 с установленным на ней основанием 1 поднимается с ферромагнитного порошка. На поверх- 45 Кости основания 1 из ферромагнитного порошка образуются игольчатые выступы, которые удерживаются на поверхности основания 1 за счет магнитных сил (фиг.4). Таким образом уже обра35

40

50

из (у

на по 4 жа ни ве Пр т фе че п в к

в

н о

бу на чи ли ни то ли ду то чт

ис по но пл на ни пр ма со ви ны по

зовдн теплоотвод состоящий из осно- , вания 1 и игольчатых выступов 4, однако он может существовать только при наличии магнитной плиты 8.

k одному из установочных отверстий 2 основания исключается одна из клемм гальванической ванны, таким Образом, основание 1 становится одним

из электродов гальванической ванны (условно не показаны).

Магнитная плита 8 с основанием 1, на котором при помощи магнитного поля удерживаются игольчатые выступы 4 из ферромагнитного порошка, погружается в электролит (фиг.З). Основание 1 исключается к источнику тока и весь теплоотвод становится электродом При пропускании тока через электролит идет осаждение металла из электролита на основание 1 и слой 3 из ферромагнитного порошка. Гальваническое покрытие покрывает сплошной пленкой основание и слой 3 и придает всей конструкции необходимую жесткость.

Вся конструкция вынимается из электролита и от нее отделяется магнитная плита 8. Теперь игольчатые выступы 4 из ферромагнитного порошка удерживаются посредством слоя гальванического покрытия,образованного на их внешней поверхности.

Пример. В качестве ферромагнитного используют порошок, полученный, например, из стали СтЗ, основанием 1 служит стальная пластина или листовой материал также, например, из стали СтЗ, производят раздельное обезжиривание порошка и основания 1 в органическом растворителе, высушивают порошок и основание 1.

Наносят порошок на основание 1 будущего теплоотвода и воздействуют на него магнитной системой, обеспечивающей перпендикулярность силовых линий основанию 5. В качестве магнитной системы используют набор постоянных магнитов 9, которые устанавливают со стороны основания 1, предусмотренной для подвода тепла. Постоянные магниты 9 устанавливают так, что они образуют сплошную поверхность.

В качестве постоянных магнитов 9 используют магниты, линия соединения полюсов которых перпендикулярна одной из плоскостей магнита. Этой плоскостью магнитная плита 8 устанавливается на основание 1, в сечении эта плоскость представляет собой прямоугольник или квадрат. Каждый из магнитов взаимодействует с полем соседнего магнита. Это взаимодейст-. вие спрямляет силовые линии отдельных магнитов, создавая суммарное поле над основанием I с силовыми

51

линиями, близкими к перпендикулярным основанию.

Магнитное поле взаимодействует с ферромагнитным порошком, одновременн удерживая порошок на основании 1, и образует игольчатые выступы 4 из порошка на поверхности основания 1. Полученную структуру декапируют (производят слабое травление) в 10%- ном растворе соляной кислоты, Б этой и последующих операциях магнитную систему защищают от воздействий жидкостей и токов.

После промывки на структуру из фер ромагнитного порошка и основания 1 производят в два этапа осаждение меди из электролита 11 в гальванической ванне 12. В первом этапе на теплоотвод осаждается слой меди тол- щиной i-З мкм из цианистого электролита 11, Во втором этапе основного меднения электролит 11 содержит серную кислоту, медный купорос и добавку Лимеда ГСК-1. Скорость осажде- ния меди при катодной плотности тока 3-4 А/дм2- равна 1,5 мкм/мин, толщина основного слоя меди 340-360 мкм.

Для придания поверхности тепло- отвода максимальных теплоотводящих свойств производят окрашивание его в темно-оливковый цвет. С этой целью рабочую поверхность теплоотвода подвергают цинкованию в цианистом электролите в течение 15-20 мин при катодной плотности тока 1 А/дм2 и последующей пассивации в растворе, содержащем компенсацию Ликоноза - 3

Формула изобретения

1. Теплоотвод для полупроводниковых приборов, выполненный в виде пластинчатого основания из металла в форме пластины с установочными отверстиями в ней со слоем гальванического металлического покрытия с одной стороны основания, отличающийся тем, что, с целью „ повышения эффективности теплопровода путем увеличения теплоотдающей поверхности теплоотвода, основание снабжено размещенным на одной его стороне слоем с игольчатыми выступами и впадинами между ними на его внешней поверхности, выполненным из ферромагнитного порошка, причем слой гальванического металлического покрытия нанесен на игольчатые выступы и

впадины между ними внешней поверхности указанного выше слоя ферромагнитного порошка.

2.Теплоотвод по п.отличающийся тем, что в качестве металла основания использована сталь

3.Теплоотвод по п.2, отличающийся тем, что основание выполнено из листового материала.

4.Способ изготовления теплоотвода. для полупроводниковых приборов, включающий изготовление основания из металла в форме пластины с отверстиями и нанесение слоя гальванического металлического покрытия путем его гальванического осаждения, с т л и - ч а ю щ к и с я тем, что, с целью повышения эффективности теплоотвоца путем увеличения теплоотда:опей поверхности теплоотвода, перец нанесением слоя гальванического металлического покрытия пластину основания устанавливают одной его стороной на плоскую поверхность со слоем ферромагнитного порошка с обеспечением соприкосновения поверхности указанной выше стороны пластины основания

с частицами ферромагнитного порошка, затем воздействуют на пластину основания и частицы ферромагнитного порошка постоянным магнитным полем, силовые магнитные линии которого ориентированы перпендикулярно плоскости размещения пластин основания посредством магнитной плиты из набора постоянных магнитов, а после этого формируют на укзанной выше стороне пластины слой ферромагнитного порошка с игольчатыми выступами и впадинами между ними на его внешней поверхности путем перемещения пластины основания вместе с магнитной плитой в направлении от указанной выше плоской поверхности вдоль магнитных силовых линий постоянного магнитного пол причем нанесение слоя гальванического металлического покрытия производят под воздействием постоянного магнитного поля на пластину основания и частицы ферромагнитного порошк

5.Способ по п.4, отличающий с я тем, что воздействие на пластину основания и частицы ферромагнитного порошка постоянным маг-; нитным полем,Силовые магнитные линии которого ориентированы перпендикулярно плоскости размещения пластины основания, посредством магнитной

плиты осуществляют следующим образом; сначала прикладывают указанное выше магнитное поле к пластине основания путем установки последней одной своей стороной на соответствующую поверхность магнитной плиты, а затем

прикладывают указанное выше магнитное поле к частицам магнитного порошка путем установки пластины основания на поверхность слоя магнитного порошка своей свободной стороной вместе с магнитной плитой.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при получении твердотельного элемента, рассеивающего тепловую энергию, выделяющуюся при работе полупроводникового прибора. Цель изобретения - повышение эффективности теплоотвода - достигается путем увеличения тепло- отдающей поверхности. Наличие тепло- отдающей поверхности достигается за счет конструкции и способа изго- товления теплоотвода. Теплоотдающая, поверхность теплоотвода выполнена из расположенного на одной стороне основания 1 из металла слоя 3 из ферромагнитного порошка с игольчатыми выступами 4 и впадинами 5 между ними на внешней поверхности слоя 3 и слоя гальванического покрытия 6, который нанесен на внешнюю поверхность слоя 3 из ферромагнитного порошка. Для придания поверхности теплоотвода максимальных теплоотводящих свойств производят окрашивание его в темно- оливковый цвет. При изготовлении теплоотвода используют воздействие на пластину основания 1 и частицы ферромагнитного порошка магнитным полем, силовые магнитные линии которого ориентированы перпендикулярно плоскости размещения пластины основания 1 посредством магнитной плиты из набора постоянных магнитов, а после этого формируют на указанной выше стороне пластины слой 3 ферромагнитного порошка с игольчатыми выступами 4 и впадинами 5 путем перемещения пластины основания 1 вместе с магнитной плитой в направлении от указанной выше плоской поверхности вдоль магнитных силовых линий постоянного магнитного поля, а нанесение гальванического покрытия 6 производят под воздействием постоянного магнитного поля. 2 с. и 3 з.п. ф-лы. 5 ил. (Л О5, 05 00 00 00

- %. V / С .. . д.Гпи..г|Уй1.и..дигцмч.,, ; , ; f У /-,, . j }}- j j ,

Фиг. 2

I

Фиг.З

Фиг 4

.

л

.-

tiiS

г...

//

А

/

/

/«

Ф«г.5