KR100289248B1 - Manufacturing particles and articles having engineered properties - Google Patents

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Abstract

다수의 입자(12)는 제 1 물질을 포함한다. 입자의 용적에 대한 피복물의 선택된 용적비가 달성될 때까지, 제 2 물질을 포함하는 피복물(14)은 입자의 표면상에 형성된다. 피복된 입자(10)를 포함하여, 다수의 입자는 입자가 서로에 접합되는 방식으로 압밀된다. 입자의 용적에 대한 피복물의 용적비는 물품이 물품내 제 1 물질의 용적에 대한 물품내 제 2 물질의 용적을 나타내는 선택된 용적비를 갖도록 조작되는 방식으로 선택된다. 제 1 물질, 제 2 물질, 및 용적비는 물품이 선택된 고유 특성을 나타내도록 조작되는 방식으로 선택된다.The plurality of particles 12 comprise a first material. The coating 14 comprising the second material is formed on the surface of the particles until a selected volume ratio of coating to volume of particles is achieved. Including the coated particle 10, the plurality of particles are compacted in such a way that the particles are bonded to each other. The volume ratio of the coating to the volume of the particles is selected in such a way that the article is manipulated to have a selected volume ratio representing the volume of the second material in the article to the volume of the first material in the article. The first material, second material, and volume ratio are selected in such a way that the article is manipulated to exhibit selected unique properties.

Description

공학처리된 특성을 갖는 입자 및 물품을 제조하는 방법 {MANUFACTURING PARTICLES AND ARTICLES HAVING ENGINEERED PROPERTIES}Methods of Making Particles and Articles Having Engineered Properties {MANUFACTURING PARTICLES AND ARTICLES HAVING ENGINEERED PROPERTIES}

라세(Lacce)의 문헌[″Rule of Mixtures″]에 따르면, 2종 이상의 완전하게 혼합된 물질로 구성된 불균질 물품의 고유 물성(예를 들어, 열전도도, 열팽창 계수)은 하나의 물질의 용적 대 또 다른 물질의 용적의 비에 대하여 거의 선형으로 변화하는 경향이 있다. 예를 들어, 열팽창 계수가 낮은 하나의 물질과 열팽창 계수가 높은 또 다른 물질의 50 대 50 용적비의 혼합물로 구성된 불균질 물품은 두 물질의 열팽창 계수의 평균값인 열팽창 계수를 갖는 것으로 기대될 수 있다.According to Lacce's ″ Rule of Mixtures ″, the inherent physical properties (eg, thermal conductivity, coefficient of thermal expansion) of a heterogeneous article composed of two or more completely mixed materials is determined by the volume of one substance. There is a tendency to change almost linearly with respect to the ratio of the volume of another substance. For example, a heterogeneous article consisting of a mixture of 50 to 50 volume ratios of one material with a low coefficient of thermal expansion and another with a high coefficient of thermal expansion can be expected to have a coefficient of thermal expansion that is the average of the coefficients of thermal expansion of the two materials.

불균질 물품을 제조하는 공지된 방법에서, 상이한 열전도도 및 열팽창 계수를 갖는 두 가지 금속 분말의 혼합물이 충전되고 소결되어 물품을 생성시킨다. 상기 물품은 이러한 물품이 부착되도록 설계된 대상물의 열팽창 계수와 거의 부합하는 공학처리된 열팽창 계수 및 공학처리된 열전도도를 갖는다.In known methods of making heterogeneous articles, a mixture of two metal powders having different thermal conductivity and coefficient of thermal expansion is charged and sintered to produce the article. The article has an engineered thermal expansion coefficient and an engineered thermal conductivity that closely match the thermal expansion coefficient of the object designed to which the article is attached.

본 발명은 입자, 입자의 단결에 의해 제조된 물품 및 입자로부터 형성된 피막의 고유 특성을 공학처리하는 방법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 물품 및 피막이 부착되는 재료의 열전도도 및 열팽창 계수와 부합하는 소정의 열전도도 및 열팽창 계수를 갖도록 공학처리된 물품 및 피막을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for engineering the inherent properties of particles, articles produced by unity of particles, and coatings formed from particles, and more particularly, to certain thermal conductivity and thermal expansion coefficients of the article and the film to which the films are attached. A method of making articles and coatings engineered to have thermal conductivity and coefficient of thermal expansion.

도 1은 본 발명에 따른 피복된 입자의 횡단면도이다.1 is a cross sectional view of a coated particle according to the invention.

도 2는 압축에 의해 도 1의 피복된 입자를 단결시키는 것을 도시하는 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating the bonding of the coated particles of FIG. 1 by compression.

도 3은 물품의 표면상에 플레이팅된 도 1의 피복된 입자층을 도시하는 도면이다.3 illustrates the coated particle layer of FIG. 1 plated on the surface of an article.

도 4는 도 1의 피복된 입자로부터 제조된 구조적이고, 열적이고, 접지기능을 하는 복합 평면, 및 도 1의 피복된 입자로부터 제조된 리드 프레임을 포함하는 일렉트로닝 패키지를 도시하는 도면이다.FIG. 4 is an illustration of an electrostatic package comprising a structural, thermal, grounding composite plane made from the coated particles of FIG. 1, and a lead frame made from the coated particles of FIG. 1.

도 5는 90%, 95% 및 100%의 밀도에서 온도의 함수로서 물품의 팽창을 도시하는 그래프이다.5 is a graph showing expansion of an article as a function of temperature at densities of 90%, 95% and 100%.

도 6은 압축에 의해 도 1의 피복된 입자의 서로 다른 2개의 층을 단결시키는 것을 도시하는 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating the bonding of two different layers of the coated particles of FIG. 1 by compression.

도 7은 집적회로를 둘러싸기 위해 사용되는, 도 1의 피복된 입자로부터 제조되는 하이브리드 일렉트로닉스 패키지를 도시하는 도면이다.FIG. 7 illustrates a hybrid electronics package made from the coated particles of FIG. 1, used to enclose an integrated circuit. FIG.

도 8은 도 1의 피복된 입자로 제조된 예비 소결된, 구조적이고, 열적이고, 접지기능을 하는 복합 평면에 의해 지지되면서 가열되는 저온성 세라믹 기판을 갖는 일렉트로닉스 패키지를 도시하는 도면이다.FIG. 8 illustrates an electronics package having a low temperature ceramic substrate heated while supported by a pre-sintered, structural, thermal, and grounding composite plane made from the coated particles of FIG. 1.

도 9는 도 1의 피복된 입자로부터 형성된 열스프레더와 가압 접촉된 반도체 장치를 포함하는 고성능 반도체 압축 모듈을 도시하는 도면이다.FIG. 9 is an illustration of a high performance semiconductor compression module including a semiconductor device in pressure contact with a heat spreader formed from the coated particles of FIG. 1.

도 10은 얇은 계면 예비 피막을 갖는 본 발명에 따른 피복된 입자의 횡단면도이다.10 is a cross-sectional view of coated particles according to the present invention having a thin interfacial precoat.

도 11은 매트릭스 물질과 함께 물품 상에 전해 동시 증착되는 도 10의 피복된 입자를 도시하는 도면이다.FIG. 11 shows the coated particles of FIG. 10 deposited electrolytically onto the article with a matrix material.

도 12는 매트릭스 물질과 함께 물품 상에 전해 동시 증착되는 예비 피복된 입자를 도시하는 도면이다.FIG. 12 shows precoated particles that are electroco-deposited onto an article with a matrix material.

제조 및 구조Manufacture and structure

도면, 보다 상세하게는 도 1을 참조하여, 직경이 수 미크론 만큼 작을 수 있고, 원소 금속, 금속 합금 또는 비금속을 포함하는 입자(12)는 원소 금속, 금속 합금 또는 비금속의 피막(14)으로 덮어져서 피복된 입자(10)를 형성한다. 피복된 입자(10)는 공학처리된 고유의 물리적 특성(예를 들어, 열전도도 또는 열팽창 계수) 및/또는 고유의 기계적 특성(예를 들어, 인장강도)을 나타낸다. 피복된 입자(10)의 (고유의 기계적 특성이 아닌)고유의 물리적 특성은 라세의 혼합물 법칙(Lacce Rule of Mixture)에 따라 작용하는 경향이 있는데, 이러한 라세의 혼합물 법칙에 따르면, 고유의 물리적 특성은 피막(14)의 용적 대 입자(12)의 용적의 비에 대하여 거의 선형적으로 변한다. 기계적 특성은 피막(14)의 용적 대 입자(12)의 용적의 비에 대하여 비선형적으로 변할 수 있다.Referring to the drawings, and more particularly to FIG. 1, the diameter can be as small as a few microns, and the particles 12 comprising elemental metals, metal alloys or nonmetals are covered with a coating 14 of elemental metals, metal alloys or nonmetals. To form coated particles 10. Coated particles 10 exhibit inherent mechanical properties (eg, thermal conductivity or coefficient of thermal expansion) and / or inherent mechanical properties (eg, tensile strength). The inherent physical properties of the coated particles 10 (rather than the inherent mechanical properties) tend to act in accordance with the Lacce Rule of Mixture, which, according to Lasse's law of mixtures, inherent physical properties. Changes almost linearly with respect to the ratio of the volume of the coating 14 to the volume of the particles 12. The mechanical properties may vary nonlinearly with respect to the ratio of the volume of the coating 14 to the volume of the particles 12.

피막(14)은, 예를 들어, 무전해 석출(하기에 설명되는 기술)에 의해 입자(12)에 점착적으로 도포된다. 피복된 입자(10)의 고유 특성은 입자(12)에 대한 피막(14)의 용적 분율을 조절함으로써 공학처리되는데, 이는 두가지 방법, 즉, 1) 입자(12)의 크기를 조절하는 방법, 또는 2) 피막(14)의 두께를 조절하는 방법에 의해 달성될 수 있다.The film 14 is adhesively applied to the particles 12 by, for example, electroless precipitation (the technique described below). The inherent properties of the coated particles 10 are engineered by adjusting the volume fraction of the coating 14 relative to the particles 12, which are two ways, 1) to control the size of the particles 12, or 2) can be achieved by a method of adjusting the thickness of the coating 14.

입자(12)는, 예를 들어, 텅스텐 원소를 포함하고, 피막(14)은 구리 원소를 포함하며, 구리 대 텅스텐의 용적 분율은 27% 대 73%이다. 구리는 약 391w/m˚K.(미터-캘빈 온도 당 와트)의 높은 열전도도를 가지며, 25℃ 내지 400℃의 온도에 걸쳐 17.5ppm/℃.(섭씨 온도 당 백만부당 부)의 높은 열팽창 계수를 가지며, 반면에 텅스텐은 약 164w/m˚K의 상대적으로 낮은 열전도도를 가지며, 25℃ 내지 400℃의 온도에 걸쳐 약 4.5ppm/℃.의 상대적으로 낮은 열팽창 계수를 갖는다. 구리 피복된 텅스텐 입자(10)의 열전도도는 25℃에서 약 226w/m deg.k(구리의 높은 열전도도와 텅스텐의 낮은 열전도도의 중간)이고, 공학처리된 열팽창 계수는 25℃ 내지 400℃의 온도에 걸쳐 약 8.2ppm/deg.c.(텅스텐의 낮은 열팽창 계수와 구리의 높은 열팽창 계수의 중간)이다.Particles 12 include, for example, tungsten element, coating 14 comprises copper element, and the volume fraction of copper to tungsten is 27% to 73%. Copper has a high thermal conductivity of about 391 w / m ° K. (Watts per meter-Kelvin temperature) and a high coefficient of thermal expansion of 17.5 ppm / ° C. (Parts per million parts per degree Celsius) over a temperature of 25 ° C to 400 ° C. Tungsten, on the other hand, has a relatively low thermal conductivity of about 164 w / m˚K and a relatively low coefficient of thermal expansion of about 4.5 ppm / ° C. over a temperature of 25 ° C. to 400 ° C. The thermal conductivity of the copper-coated tungsten particles 10 is about 226 w / m deg.k at 25 ° C. (middle of the high thermal conductivity of copper and the low thermal conductivity of tungsten), and the engineered thermal expansion coefficient is 25 ° C. to 400 ° C. It is about 8.2 ppm / deg.c. (Between the low coefficient of thermal expansion of tungsten and the high coefficient of thermal expansion of copper) over temperature.

도 2를 참조하면, 펀치(18) 및 주형(20)을 포함하는 다이 프레스 장치(16)가 도시되어 있는데, 이 장치는 피복된 입자(10)(피복된 입자(10)는 도 1과 관련하여 기술된 바와 같은 공학처리된 특성을 지님)를 압축시킨 물품(22)으로 단결시키는데 사용된다. 압축된 물품(22)는 고체 상태 소결(입자의 융점 및 입자의 피막의 융점 미만의 온도에서 소결)되거나, 대안적으로는, 액상 소결(피막의 융점 보다 높지만 입자의 융점 보다 낮은 온도에서 소결)된다. 소결은 입자간 결합을 형성시켜 불균질 물품을 제공한다. 이와 같이, 입자의 피막은 ″매트릭스 물질″(입자를 함께 보유하여 물품을 형성하는 물질)로서 작용한다.Referring to FIG. 2, a die press apparatus 16 is shown that includes a punch 18 and a mold 20, which is coated particle 10 (coated particle 10 is associated with FIG. 1). Having the engineered properties as described) to the compressed article 22. Compressed article 22 may be solid state sintered (sintered at temperatures below the melting point of the particles and the coating of the particles), or alternatively, liquid phase sintering (sintering at temperatures above the melting point of the coating but below the melting point of the particles). do. Sintering forms interparticle bonds to provide a heterogeneous article. As such, the coating of particles acts as a ″ matrix material ″ (a material that holds the particles together to form an article).

물품(22)은 물품이 제조되는 피복된 입자(10)의 특성과 부합하는 공학처리된 고유의 물리적 특성(예를 들어, 열전도도 및/또는 열팽창 계수) 및/또는 고유의 기계적 특성(예를 들어, 인장강도)을 갖는다. 각각의 입자(10)가 균일하게 피복되고, 물품(22)내의 상이한 물질의 분포 또는 상이한 물질간의 분리의 고유의 임의성이 없기 때문에, 물품(22) 전체에 걸쳐서 고도의 균일성 및 등방성을 갖는 피복된 입자(10)의 공학처리된 고유의 특성이 나타난다. 이와 같이, 물품(22)의 고유 특성은 ″물품 수준″ 보다 ″입자 수준″에서 공학처리된다. 물품(22)은, 예를 들어, 전자 장비용의 열적 및 구조적 평면인데, 상기 열적 및 구조적 평면은 이것이 부착되는 대상물의 열팽창 계수에 부합하는 열팽창 계수를 갖도록 공학처리되고 높은 열전도도를 갖도록 공학처리된다(하기에 도 4와 관련하여 기술됨).The article 22 may have inherent engineered physical properties (eg, thermal conductivity and / or coefficient of thermal expansion) and / or inherent mechanical properties (eg, corresponding to those of the coated particle 10 from which the article is made). For example, tensile strength). Since each particle 10 is uniformly coated and there is no inherent randomness of the distribution of the different materials within the article 22 or the separation between the different materials, the coating having a high degree of uniformity and isotropy throughout the article 22. The engineered inherent properties of the particles 10 are shown. As such, the inherent properties of the article 22 are engineered at the "particle level" rather than the "article level". The article 22 is, for example, a thermal and structural plane for electronic equipment, the thermal and structural plane being engineered to have a high thermal conductivity that is engineered to have a thermal expansion coefficient that matches the thermal expansion coefficient of the object to which it is attached. (Described in connection with FIG. 4 below).

예를 들어, 구리 대 텅스텐의 용적 분율이 27% 대 73%인 구리 피복된 텅스텐 입자는 표면적 제곱 인치 당 200톤으로 프레스(16)에서 압축되어 완전 밀도(약 90% 이상의 밀도)를 달성하며, 치밀하게 피복된 입자는 약 30분 동안 1,950℉의 수소 대기하에서 고체 상태 소결된다.For example, a copper coated tungsten particle with a volume fraction of copper to tungsten of 27% to 73% is compressed in the press 16 at 200 tons per square inch of surface area to achieve full density (density of about 90% or more), The tightly coated particles are sintered in the solid state under a hydrogen atmosphere of 1950 F for about 30 minutes.

피복된 입자(10)는 상기 기술한 바와 같이 물품으로 단결될 수 있을 뿐만 아니라, 피복된 입자는 피막으로서 대상물상에 플레이팅될 수도 있다. 도 3에는, 공학처리된 특성을 갖는 피복된 입자(10)의 피막(28)이 도시되어 있다. 피막(28)은 플레이팅 마스크(29)를 통해 금속, 금속 합금, 또는 비금속 물품(30)의 표면상에 플레이팅된다. 물품(30)은 대안적으로는 본원에 기술된 임의의 기술에 의하여 피복된 입자로부터 자체적으로 형성된 물품일 수 있다. 플레이팅시키는 동안, 피복된 입자, 예를 들어, 구리 대 텅스텐의 용적 분율이 27% 대 73%인 구리 피복된 텅스텐 입자는 액체중에 위치되고, 피막은 하기에 상세하게 기술된 플레이팅 기술 중의 하나에 의해, 예를 들어, 베릴리아(산화베릴륨)의 물품상에 형성된다. 따라서, 피막과 물품 사이에 결합을 형성시킬 필요없이 물품상에 직접 피막을 생성시킬 수 있다.The coated particles 10 may be united into an article as described above, as well as the coated particles may be plated onto the object as a coating. In FIG. 3, a coating 28 of coated particle 10 having engineered properties is shown. The coating 28 is plated on the surface of the metal, metal alloy, or nonmetallic article 30 through the plating mask 29. The article 30 may alternatively be an article formed itself from particles coated by any of the techniques described herein. During plating, the coated particles, for example copper coated tungsten particles having a volume fraction of copper to tungsten of 27% to 73%, are placed in the liquid and the coating is one of the plating techniques described in detail below. For example, on an article of beryllia (beryllium oxide). Thus, it is possible to create a coating directly on the article without the need to form a bond between the coating and the article.

피막(28)은 피막이 제조되는 피복된 입자의 특성과 부합하는 공학처리된 고유의 물리적 특성(예를 들어, 열전도도, 열팽창 계수) 및/또는 고유의 기계적 특성(예를 들어, 인장강도)을 갖는다. 각각의 입자가 균일하게 피복되고, 물품내 상이한 물질의 분포 또는 상이한 물질간의 분리의 고유의 임의성이 없기 때문에, 피막(28) 전체에 걸쳐서 고도의 균일성 및 등방성을 갖는 피복된 입자의 공학처리된 고유 특성이 나타난다. 따라서, 피막(28)의 고유 특성은 ″피막 수준″ 보다 ″입자 수준″에서 공학처리된다. 그러나, 상기한 플레이팅 기술은 피막(28)이 피복된 입자를 포함하는 것이 아니라 대신에 적합한 용적 분율의 두 가지 상이한 물질로부터 선택된 상이한 입자의 혼합물로 구성되는 경우에 또한 실시될 수 있다는 점에 주목해야 한다.The coating 28 may have inherent engineered physical properties (eg, thermal conductivity, coefficient of thermal expansion) and / or inherent mechanical properties (eg, tensile strength) consistent with the properties of the coated particles from which the coating is made. Have Since each particle is uniformly coated and there is no inherent randomness of the distribution of different materials or separation between different materials in the article, engineered coated particles having a high degree of uniformity and isotropy throughout the coating 28 Unique characteristics appear. Thus, the inherent properties of the coating 28 are engineered at the ″ particle level ″ rather than the ″ film level ″. However, it is noted that the plating technique described above may also be practiced if the coating 28 does not comprise coated particles but instead consists of a mixture of different particles selected from two different materials in a suitable volume fraction. Should be.

도 4에는, 피복된 입자로 형성된 구조적이고, 열적이고, 접지가능을 하는 복합 평면(36)에 의해 지지되는 기판(35)상에 장착된 반도체 장치(34)를 포함하는 전자장비(32)가 도시되어 있다. 반도체 장치(34)는, 예를 들어, (전기 모터 운반수단의 회로에 내장될 수 있는 장치와 같은) 고성능 고체 상태 스위치 장치이고, 작동중에 상당량의 열을 생성시킨다. 반도체 장치(34)가 접착 본드, 확산 본드, 경랍 또는 연랍, 또는 납땜에 의해 부착된 기판(35)은 당분야에 공지된 바와 같이, 반도체 장치(34)의 열팽창 계수와 거의 부합하는 열팽창 계수를 갖도록 선택된 물질로부터 형성되어, 기판(35)에 대한 반도체 장치(34)의 부착을 용이하게 한다. 본 발명에 따르면, 구조적 평면(36)은 피복된 입자로부터 제조된다. 입자 물질, 피복 물질, 및 입자 물질에 대한 피복 물질의 용적 분율은 구조적 평면(36)이 높은 열전도도를 갖고(즉, 구조적 평면이 열스프레더 및 열적 평면으로 기능할 수 있게 함), 또한 기판(35)의 열팽창 계수와 실질적으로 부합하는 열팽창 계수를 갖도록 선택된다. 열전도도 및 열팽창 계수 둘 모두는 구조적 평면(36) 전체에 걸쳐서 고도로 균일하고 등방성이다.4 shows an electronic device 32 comprising a semiconductor device 34 mounted on a substrate 35 supported by a structural, thermal, and groundable composite plane 36 formed of coated particles. Is shown. The semiconductor device 34 is, for example, a high performance solid state switch device (such as a device that can be embedded in a circuit of an electric motor vehicle) and generates a significant amount of heat during operation. The substrate 35 to which the semiconductor device 34 is attached by adhesive bonds, diffusion bonds, mercury or wax, or by soldering, has a thermal expansion coefficient that substantially matches the thermal expansion coefficient of the semiconductor device 34, as is known in the art. It is formed from a material selected to have, thereby facilitating the attachment of the semiconductor device 34 to the substrate 35. According to the invention, the structural plane 36 is made from coated particles. The particulate matter, the coating material, and the volume fraction of coating material to the particulate material have a high thermal conductivity in the structural plane 36 (ie, enable the structural plane to function as a heat spreader and thermal plane), as well as the substrate ( It is chosen to have a coefficient of thermal expansion that substantially matches the coefficient of thermal expansion of 35). Both the thermal conductivity and the coefficient of thermal expansion are highly uniform and isotropic throughout the structural plane 36.

기판(35)은, 예를 들어, 25℃ 내지 400℃의 온도에 걸쳐 열팽창 계수가 약 4.4ppm/deg.c인 질화알루미늄으로 형성된다. 구조적 평면(36)은 구리 대 그래파이트의 용적 분율이 24% 대 76%인 구리 피복된 그래파이트 입자로부터 제조된다. 이러한 용적 분율은 약 325w/m deg.k의 열전도도 및 약 4.3ppm/deg.c.의 열팽창 계수를 제공하며 (25℃ 내지 400℃에서), 이러한 특성은 질화알루미늄 기판(35)의 특성과 거의 부합한다. 구리 매트릭스 물질은 구조적 평면(36)에서 높은 인장강도(고유의 기계적 특성)를 제공한다. 또한, 구조적 평면(36)은 구리 대 다이아몬드의 용적 분율이 20% 대 80%인 구리 피복된 다이아몬드 입자로부터 제조된다. 이러한 용적비는 약 781w/m deg.k의 열전도도 및 약 4.8ppm/deg.c.의 열팽창 계수를 제공한다 (25℃ 내지 400℃에서).The substrate 35 is formed of, for example, aluminum nitride having a coefficient of thermal expansion of about 4.4 ppm / deg.c over a temperature of 25 ° C to 400 ° C. The structural plane 36 is made from copper coated graphite particles having a volume fraction of copper to graphite of 24% to 76%. This volume fraction provides a thermal conductivity of about 325 w / m deg.k and a thermal expansion coefficient of about 4.3 ppm / deg.c. (At 25 ° C. to 400 ° C.), which is in line with the properties of the aluminum nitride substrate 35. Almost matches. The copper matrix material provides high tensile strength (unique mechanical properties) in the structural plane 36. The structural plane 36 is also made from copper coated diamond particles having a volume fraction of copper to diamond of 20% to 80%. This volume ratio provides a thermal conductivity of about 781 w / m deg.k and a thermal expansion coefficient of about 4.8 ppm / deg.c. (From 25 ° C. to 400 ° C.).

대안적으로, 기판(35)은 열팽창 계수가 약 7.6ppm/℃.(25℃ 내지 400℃에서)인 산화베릴륨(BeO)으로 형성된다. 구조적 평면(36)은 구리 대 그래파이트 용적 분율이 42% 대 58%인 구리 피복된 그래파이트 입자로부터 제조된다. 이러한 용적은 약 380w/m˚K.의 열전도도 및 약 7.6ppm/℃.(25℃ 내지 400℃에서)인 열팽창 계수를 제공하는데, 이러한 물성은 산화베릴륨 기판(35)의 특성과 거의 부합한다. 대안적으로, 구조적 평면(36)은 구리 대 다이아몬드 용적 분율이 37% 대 63%인 구리 피복된 다이아몬드 입자로 제조된다. 이러한 용적 분율은 약 698w/m˚K 의 열전도도, 및 약 7.6ppm/℃.의 열팽창 계수(25℃ 내지 400℃에서)를 제공한다. 또한, 구조적 평면(36)은 구리 대 텅스텐의 용적 분율이 27% 대 73%인 구리 피복된 텅스텐 입자로 제조된다. 이러한 용적비는 약 226w/m˚K의 열전도도 및 약 8.2ppm/℃.의 열팽창 계수(25℃ 내지 400℃에서)를 제공한다.Alternatively, the substrate 35 is formed of beryllium oxide (BeO) having a coefficient of thermal expansion of about 7.6 ppm / ° C. (at 25 ° C. to 400 ° C.). Structural plane 36 is made from copper coated graphite particles having a copper to graphite volume fraction of 42% to 58%. This volume provides a thermal conductivity of about 380 w / m ° K. And a coefficient of thermal expansion of about 7.6 ppm / ° C. (at 25 ° C. to 400 ° C.), which substantially matches the properties of the beryllium oxide substrate 35. . Alternatively, structural plane 36 is made of copper coated diamond particles having a copper to diamond volume fraction of 37% to 63%. This volume fraction provides a thermal conductivity of about 698 w / m˚K, and a thermal expansion coefficient (from 25 ° C. to 400 ° C.) of about 7.6 ppm / ° C. The structural plane 36 is also made of copper coated tungsten particles having a volume fraction of copper to tungsten of 27% to 73%. This volume ratio provides a thermal conductivity of about 226 w / m ° K and a thermal expansion coefficient (from 25 ° C. to 400 ° C.) of about 8.2 ppm / ° C.

구조적 평면(36)은 하기와 같은 방식으로 기판(35)에 부착된다. 피복된 입자의 박막은 하기에 기술된 방법에 따라 도 3에 도시된 바와 같이 기판(35)의 하부 표면상에 먼저 동시 증착된다. 이어서, (도 2를 참조하여 상기에 기술된 방식과 같이) 압축되지만 소결되지 않은 구조적 평면(36)은 기판(35)의 플레이팅된 표면과 접촉하도록 위치된다. 그런 후, 상기 구조물은 소결하게 되면 기판(35) 및 구조적 평면(36)이 단일 구조물로 통합되게 된다. 또한, 구조적 평면(36)은 납땜, 경랍 또는 연랍, 확산 또는 접착 본딩에 의해 플레이팅된 기판(35)에 결합된다.The structural plane 36 is attached to the substrate 35 in the following manner. A thin film of coated particles is first co-deposited on the lower surface of the substrate 35 as shown in FIG. 3 according to the method described below. The compressed but unsintered structural plane 36 (as in the manner described above with reference to FIG. 2) is then placed in contact with the plated surface of the substrate 35. The structure is then sintered such that the substrate 35 and the structural plane 36 are integrated into a single structure. In addition, the structural plane 36 is bonded to the plated substrate 35 by soldering, alloying or waxing, diffusion or adhesive bonding.

전력, 접지, 입력 및 출력 시그날을 반도체 장치(34)에 전달하고, 반도체 장치로부터 전달하는 와이어 본드(40)에 의해 반도체 장치(34)가 부착되는 리드 프레임(38)은 기판(35)의 열팽창 계수와 실질적으로 부합하는 열팽창 계수를 갖도록 본 발명에 따른 피복된 입자로부터 또한 제조된다. 기판(35)은, 예를 들어, 열팽창 계수가 약 7.6ppm/deg.c.인(25℃ 내지 400℃에서) 산화베릴륨(BeO)으로 형성되며, 리드 프레임(38)은 구리 대 니켈 42(니켈 42는 니켈-철 합금임)의 용적 분율이 20% 대 80%이고, 열전도도가 약 86.78w/m˚K 이고, 열팽창 계수가 약 8.1ppm/℃.(25℃ 내지 400℃에서)인 구리 피복된 니켈 42 입자로부터 제조된다. 리드 프레임(38)이 열 확산 기능이 수행되도록 설계되지 않기 때문에, 구리 피복된 니켈 42는 구조적 평면(36)에 사용되는 구리 피복된 그래파이트 만큼 높은 열전도도를 가질 필요가 없음을 주목해야 한다. 그러나, 대안적으로, 리드 프레임(38)은 구조적 평면(36)이 제조되는 동일한 형태의 피복된 입자로부터 제조될 수 있다. 리드 프레임(38)은 도 3과 관련하여 상기에서 기술된 방법에 따라, 플레이팅 마스크를 통해 기판(35)의 상부 표면상에 직접 플레이팅된다. 1가지 구체예에서, 리드 프레임(38)은 원하는 밀도를 이루기 위해 소결된다.The lead frame 38 to which the semiconductor device 34 is attached by a wire bond 40 which transmits power, ground, input and output signals to the semiconductor device 34 and from the semiconductor device is thermally expanded of the substrate 35. It is also produced from the coated particles according to the invention to have a coefficient of thermal expansion that substantially matches the coefficient. The substrate 35 is formed of beryllium oxide (BeO) having, for example, a coefficient of thermal expansion of about 7.6 ppm / deg.c. (At 25 ° C to 400 ° C), and the lead frame 38 is formed of copper to nickel 42 ( Nickel 42 is a nickel-iron alloy) having a volume fraction of 20% to 80%, a thermal conductivity of about 86.78 w / m ° K, and a thermal expansion coefficient of about 8.1 ppm / ° C. (At 25 ° C to 400 ° C). Prepared from copper coated nickel 42 particles. It should be noted that because the lead frame 38 is not designed to perform a heat spreading function, the copper clad nickel 42 need not have as high a thermal conductivity as the copper clad graphite used in the structural plane 36. Alternatively, however, the lead frame 38 may be made from the same type of coated particles from which the structural plane 36 is made. The lead frame 38 is plated directly on the upper surface of the substrate 35 through a plating mask, according to the method described above with respect to FIG. 3. In one embodiment, the lead frame 38 is sintered to achieve the desired density.

새로운 파워일렉트로닉스 기술의 특성을 나타내는 높은 전력 수준, 열적 밀도, 및 작동 주파수, 및 결과적으로 반도체 장치(34)의 작동 중에 전형적으로 발생하는 온도의 크고 빠른 변화가 주어진다 해도, 접점을 가로질러서 열팽창 계수가 실질적으로 부합하고, 구조적 평면(36) 및 리드 프레임(38) 전체에 걸쳐서 열전도도 및 열팽창 계수의 균일성 및 등방성이 나타나기 때문에, 균열 및 박리는 기판(35)과 리드 프레임(38) 사이의 접점 및 기판(35)과 구조적 평면(36) 사이의 접점에서는 일어나지 않는다. 전체 장비 구조물(32)은 결과적으로 수명이 길어진다.Given the high power levels, thermal densities, and operating frequencies that characterize the new power electronics technology, and consequently large and rapid changes in temperature typically encountered during operation of the semiconductor device 34, the coefficient of thermal expansion across the contacts is Since substantially consistent and uniformity and isotropy of thermal conductivity and coefficient of thermal expansion appear throughout the structural plane 36 and the lead frame 38, cracking and peeling is the contact between the substrate 35 and the lead frame 38. And no contact between the substrate 35 and the structural plane 36. The entire equipment structure 32 is consequently long in life.

상기에서 기술된 방법에 따라 제조된 물품의 공학처리된 고유 특성은 입자 및 입자의 피막용으로 선택된 물질의 함수 및 입자를 자체적으로 형성시키는 물질에 대한 피복용 물질의 용적 분율의 함수일 뿐만 아니라, 온도의 함수로서 이러한 물품의 고유 특성(예를 들어, 온도의 함수로서 열팽창 계수의 선형도)은 물품의 밀도에 의해 영향을 받는다. 이와 같이, 이러한 물품의 밀도를 조절함으로써, 온도의 함수로서 물품의 열팽창 계수의 작용은 임계 공정 온도 범위내에서 세라믹의 열팽창 계수(온도에 대하여 비선형적으로 작용함)에 근접시킬 수 있다.The engineered inherent properties of the articles produced according to the methods described above are not only a function of the volume of the coating material relative to the material that forms the particles themselves and the function of the particles and the material selected for the coating of the particles. The intrinsic properties of such articles (eg, the linearity of the coefficient of thermal expansion as a function of temperature) as a function of are affected by the density of the article. As such, by controlling the density of such an article, the action of the coefficient of thermal expansion of the article as a function of temperature can approximate the coefficient of thermal expansion (which acts non-linearly with respect to temperature) of the ceramic within the critical process temperature range.

도 5는 약 100%(이론 밀도), 95%, 및 90%의 밀도에서 구리 대 텅스텐의 용적 분율이 27% 대 73%(구리 대 텅스텐의 중량비는 15% 대 85%)인 구리 피복된 텅스텐 입자로 형성된 물품, 및 적합한 밀도를 선택함으로써 임계 공정 온도 범위내에서 물품의 팽창 작용과 거의 부합할 수 있는 2가지 세라믹 물질(BeO 및 Al2O3)에 대해서 온도의 함수로서 계획된 열팽창 계수를 백만부당 부로 도시하고 있다. 물품이 팽창하는 정도(즉, 열팽창 계수의 값)도 밀도가 감소함에 따라 감소한다는 사실에 주목해야 한다. 온도 함수로서 열팽창 계수의 작용(또는 열전도도와 같은 그 밖의 특성의 작용)은 선택될 수 있으며, 일반적으로, 물리적 특성은 물품이 제조되는 밀도를 선택함으로써 더 정확해질 수 있다. 피복되지 않은 입자로부터 제조된 물품의 특성은 또한 물품이 제조되는 밀도를 선택함으로써 조절될 수 있다는 사실에 주목해야 한다.5 shows copper coated tungsten with a volume fraction of copper to tungsten of 27% to 73% (copper to tungsten weight ratio of 15% to 85%) at densities of about 100% (theoretical density), 95%, and 90%. Milled coefficients of thermal expansion planned as a function of temperature for articles formed from particles and two ceramic materials (BeO and Al 2 O 3 ) that can be nearly matched to the expansion behavior of the article within the critical process temperature range by selecting a suitable density. Illustrated as unfair. It should be noted that the extent to which the article expands (ie, the value of the coefficient of thermal expansion) also decreases with decreasing density. The action of the coefficient of thermal expansion (or the action of other properties such as thermal conductivity) as a function of temperature can be chosen, and in general, the physical properties can be made more accurate by choosing the density at which the article is manufactured. It should be noted that the properties of articles made from uncoated particles can also be adjusted by selecting the density at which the articles are made.

피복 방법Cloth way

본 발명자들은 먼저 입자 그 자체를 피복시키는 방법을 다룬다. 이어서, 본 발명자들은 피복된 입자의 피막으로 물품을 플레이팅시키는 방법을 다룬다.We first deal with the method of coating the particles themselves. We then deal with a method of plating an article with a coating of coated particles.

도 1을 참조하면, 피막(14)은 모든 적합한 무전해(자가 촉매적) 플레이팅 방법을 사용하여 입자(12)상에 플레이팅된다. 피복시키려는 입자는 금속 이온 수용액, 1종 이상의 화학적 환원제, 촉매, 1종 이상의 착화제, 및 1종 이상의 조 안정화제를 포함하는 무전해조내에 넣어진다. 금속 이온은 환원제(들)에 의해 자가 촉매적으로 또는 화학적으로 금속으로 환원되는데, 상기 환원제(들)는 전자 공여체로서 작용하고, 금속 이온은 전자 수용체로서 작용한다. 촉매는 무전해 반응을 촉진한다. 착화제(들)를 사용하여 용액의 pH를 조절하고, 용액에 이용되는 ″유리된″ 금속 이온의 양을 조절한다. 안정화제는 촉매 억제제로서 작용하여 조의 전위 자발 분해를 방해한다. 하나의 구체예에서, 예를 들어, 플레이팅하려는 입자는 그래파이트, 다이아몬드, 또는 실리콘 카바이드 입자이고, 구리 이온은 수성 구리 황산염에 의해 제공되며, 환원제는 포름알데히드이고, 촉매는 팔라듐이고, 착화제는 로셸염, EDTA, 수산화암모늄, 피리디늄-3-술폰산 및/또는 타르타르산칼륨중의 하나 이상의 성분이고, 안정화제는 티오디글리콜산, MBT, 티오우레아, 시안화나트륨, 및/또는 산화바나듐중의 하나 이상의 성분이다.Referring to FIG. 1, the coating 14 is plated on the particles 12 using any suitable electroless (autocatalytic) plating method. The particles to be coated are placed in an electroless bath comprising an aqueous metal ion solution, one or more chemical reducing agents, a catalyst, one or more complexing agents, and one or more crude stabilizers. Metal ions are autocatalytically or chemically reduced to metal by the reducing agent (s), which act as electron donors and the metal ions act as electron acceptors. The catalyst promotes the electroless reaction. The complexing agent (s) is used to adjust the pH of the solution and to control the amount of ″ free ″ metal ions used in the solution. Stabilizers act as catalyst inhibitors and interfere with the potential spontaneous decomposition of the bath. In one embodiment, for example, the particles to be plated are graphite, diamond, or silicon carbide particles, copper ions are provided by aqueous copper sulfate, the reducing agent is formaldehyde, the catalyst is palladium, and the complexing agent is One or more components of Rochelle salt, EDTA, ammonium hydroxide, pyridinium-3-sulfonic acid and / or potassium tartrate, and the stabilizer is one of thiodiglycolic acid, MBT, thiourea, sodium cyanide, and / or vanadium oxide The above components.

무전해 플레이팅은 피막(14)과 입자(12) 사이의 기계적 결합 또는 화학적 결합을 생성시킨다. 상기 결합은 피막(14) 또는 입자(12)가 비금속인 경우 상기 결합은 전형적으로(항상 그러하지는 않지만) 기계적일 것이며, 피막(14) 및 입자(12) 둘 모두가 금속인 경우에는 전형적으로 화학적일 것이다.Electroless plating creates a mechanical or chemical bond between the coating 14 and the particles 12. The bond will typically be mechanical (but not always) if the film 14 or the particle 12 is a nonmetal, and typically chemical if the film 14 and the particle 12 are both metal. would.

입자를 피복시키는 또 다른 방법은 전해질성 플레이팅법, 스퍼터링법, 및 분무법이다.Another method of coating the particles is an electrolytic plating method, a sputtering method, and a spraying method.

도 10을 참조하면, 피막(14)이 입자(12)상에 직접 무전해 플레이팅된 경우에 피막(14)이 입자(12)와 단지 기계적인 결합만을 형성시키는 몇몇 구체예에서는, 입자(12)는 예비 피복 물질의 매우 얇은 스트라이크(68)(도면에서는 다소 과장된 두께)로 예비 피복되고, 이어서 피막(14)으로 플레이팅된다. 예비 피막(계면 피막)(68)은 입자(12) 및 피막(14)과 강하게 결합하여 강하고 끊기가 어렵고, 화학적으로 결합된 피복된 입자(10)을 생성시킨다. 예를 들어, 입자(12)가 그래파이트 또는 다이아몬드이고, 피막(14)이 구리인 경우에, 피막이 그래파이트 또는 다이아몬드상에 직접 플레이팅되더라도, 피막(14)은 그래파이트 또는 다이아몬드와 기계적인 결합을 형성할 것이다. 대신에, 두께가 약 200 내지 수천 옹스트롱(Å)인 크롬 또는 코발트-텅스텐 합금과 같은 금속의 예비 피막(68)은 입자(12)상에 먼저 플레이팅되며, 예비 피막(68)은 예비 피막(68)과 입자(12) 사이의 경계면에서 입자(12)와의 접착성 화합물을 형성한다. 그런 후, 피막(14)은 크롬 또는 코발트-텅스텐 예비 피막(68)상에 플레이팅되는데, 예비 피막(68)은 피막(14)과 야금학적 결합을 형성시킨다. 예비 피막이 매우 얇기 때문에, 예비 피막은 피복된 입자(10)의 열전도도 또는 열팽창 계수에 실질적으로 영향을 미치지 못한다. 한 구체예에서, 소량으로 조절된 양의 팔라듐 또는 붕소 촉매가 코발트-텅스텐 예비 피복 물질과 동시 증착되는데, 상기 촉매는 구리 피막(14)을 코발트-텅스텐 예비 피막(68)상에 플레이팅시키는 무전해 반응을 촉진시키는데 사용된다.Referring to FIG. 10, in some embodiments in which the coating 14 only forms mechanical bonds with the particles 12 when the coating 14 is electrolessly plated directly on the particles 12, the particles 12 are formed. ) Is precoated with a very thin strike 68 (some exaggerated thickness in the figure) of the precoating material, which is then plated into the coating 14. The precoat (interface coating) 68 bonds strongly with the particles 12 and 14 to produce a strong, difficult to break, chemically bonded coated particle 10. For example, if the particle 12 is graphite or diamond and the film 14 is copper, the film 14 will form a mechanical bond with the graphite or diamond even if the film is plated directly on the graphite or diamond. will be. Instead, a preliminary coating 68 of metal, such as chromium or cobalt-tungsten alloy, having a thickness of about 200 to thousands of angstroms is first plated onto the particles 12, and the preliminary coating 68 is preliminary. An adhesive compound with the particles 12 is formed at the interface between the 68 and the particles 12. The coating 14 is then plated onto the chromium or cobalt-tungsten precoat 68, which forms a metallurgical bond with the coating 14. Because the precoat is very thin, the precoat has no substantial effect on the thermal conductivity or the coefficient of thermal expansion of the coated particle 10. In one embodiment, a small, controlled amount of palladium or boron catalyst is co-deposited with the cobalt-tungsten precoat material, which catalyst plated the copper film 14 onto the cobalt-tungsten precoat 68. It is used to accelerate the sea reaction.

피막(14)이 입자(12)와 반응하거나, 입자를 부식시키거나, 파괴하거나, 그 반대인 경우에도 예비 피막이 또한 사용된다. 예를 들어, 입자(12)가 그래파이트 또는 다이아몬드이고 피막(14)이 알루미늄인 경우, 피막(14)이 입자(12)상에 직접 플레이팅되는 경우에도, 고반응성 알루미늄이 그래파이트 또는 다이아몬드를 용해시킬 것이다. 대신에, 크롬 또는 코발트-텅스텐 합금과 같은 금속의 얇은 스트라이크(68)가 입자(12)상에 먼저 플레이팅되고, 이어서 피막(14)이 예비 피막(68)상에 증착되어 피복된 입자(10)를 형성한다. 예비 피막(68)은 그래파이트 또는 다이아몬드 입자(12)와 접착성 결합을 형성함으로써, 알루미늄 매트릭스 물질로부터 입자(12)를 보호한다. 따라서, 입자 및 이들 피막이, 서로 반응하는 경향이 있는 경우에, 예비 피막(68)은 피복된 입자로부터 물품의 제조를 가능하게 한다.A preliminary coating is also used if the coating 14 reacts with the particles 12, corrodes the particles, destroys them, or vice versa. For example, if the particle 12 is graphite or diamond and the coating 14 is aluminum, even if the coating 14 is plated directly on the particle 12, the highly reactive aluminum will dissolve the graphite or diamond. will be. Instead, a thin strike 68 of a metal, such as chromium or cobalt-tungsten alloy, is first plated onto the particles 12, and then the coating 14 is deposited onto the precoat 68 to coat the coated particles 10. ). The precoat 68 protects the particles 12 from the aluminum matrix material by forming an adhesive bond with the graphite or diamond particles 12. Thus, when the particles and these coatings tend to react with each other, the preliminary coating 68 enables the production of articles from the coated particles.

예비 피막(68)은 또한 상기 입자 및 상기 합금이 서로 반응하는 경향이 있는 경우, 예비 피막의 얇은 스트라이크로 피복된 입자(피막(14) 없이)가 용융 합금과 혼합되는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, 코발트-텅스텐 예비 피막의 얇은 스트라이크로 피복된 그래파이트 입자는 진공하에서 알루미늄 합금에 첨가되고, 입자를 함유하는 합금은 그물 모양(또는 거의 그물 모양)의 물품으로 다이캐스팅되거나 압출되며, 이러한 물품은 1가지 구체예에서 전자공학용 열 조절 제품(예를 들어, 열 스프레더 및 열판)로서 사용된다. 코발트-텅스텐 예비 피막은 그래파이트 입자와 접착성 결합을 형성하고 알루미늄 합금과 야금학적 결합을 형성한다. 입자 대 합금 물질의 용적 분율(입자가 약 50용적% 이하를 구성함)은 생성된 물품이 열전도도 또는 열팽창 계수와 같은 공학처리된 물리적 특성을 갖도록 선택된다. 또한, 예비 피복된 입자가 합금에 첨가되어 생성된 물품을 기계적으로 강화시키거나 물품의 중량에 영향을 미친다.The precoat 68 also enables particles (without the coating 14) coated with the thin strike of the precoat to mix with the molten alloy when the particles and the alloy tend to react with each other. For example, graphite particles coated with a thin strike of a cobalt-tungsten precoat are added to an aluminum alloy under vacuum, and the alloy containing the particles is diecast or extruded into a reticulated (or nearly reticulated) article, which article Is used in one embodiment as heat conditioning products for electronics (eg, heat spreaders and hot plates). The cobalt-tungsten precoat forms an adhesive bond with the graphite particles and a metallurgical bond with the aluminum alloy. The volume fraction of particles to alloy material (particles make up about 50% by volume or less) is selected such that the resulting article has engineered physical properties such as thermal conductivity or coefficient of thermal expansion. In addition, precoated particles are added to the alloy to mechanically strengthen the resulting article or to affect the weight of the article.

본 발명자들은 피복된 입자의 피막으로 물품을 플레이팅시키는 방법을 설명하고 있다. 재차, 도 3을 참조하면, 물품(30)은 피복된 입자(10)의 피막(28)로 플레이팅된다(물품(30)은, 예를 들어 피막(28)이, 예를 들어 리드 프레임을 형성시키는 기판임). 물품(30)이 금속 또는 금속 합금인 경우, 피막(28)은 하기에 기술된 방법에 의해 물품(30)상에 직접 전해 플레이팅된다. 그러나, 물품(30)이 비전도성인 경우(예를 들어, 세라믹), 물품(30)은 무전해(자가 촉매적) 플레이팅(입자의 피복과 관련하여 상기에 기술된 방법)을 이용하여, 피복된 입자(10)를 피복시키는 매트릭스 물질과 같은 전도성 물질의 얇은 피막으로 먼저 플레이팅된다. 무전해조는, 상기에서 기술된 바와 같이, 금속 이온, 하나 이상의 화학 환원제, 촉매, 하나 이상의 착화제, 및 하나 이상의 조 안정화제를 함유하는 수용액을 포함한다. 금속 이온은 환원제(들)에 의해 자가 촉매적으로 또는 화학적으로 환원되며, 이로 인해 금속이 물품(30)상에 증착된다. 또한, 입자(피복되지 않거나 예비 피복되거나, 또는 피복된 입자)는 수용액내에 위치되고, 입자는 금속 피복된 입자가 물품(30)상에 동시에 플레이팅됨에 따라 금속으로 피복된다. 무전해 플레이팅은 전해 플레이팅 보다 느리기 때문에, 얇은 전도성 층이 형성되자 마자 피복된 입자(10)가 얇은 전도성층 상에 전해 플레이팅되어 (하기에 기술된 수단에 의해) 피막(28)이 형성된다.We describe a method of plating an article with a coating of coated particles. Referring again to FIG. 3, the article 30 is plated with a coating 28 of the coated particle 10 (the article 30 may have, for example, a coating 28, for example a lead frame). Substrate to be formed). If the article 30 is a metal or a metal alloy, the coating 28 is electrolytically plated directly on the article 30 by the method described below. However, if the article 30 is non-conductive (eg, ceramic), the article 30 may use electroless (self-catalytic) plating (the method described above in connection with the coating of the particles), It is first plated with a thin coat of conductive material, such as a matrix material, which coats the coated particles 10. The electroless bath comprises an aqueous solution containing a metal ion, one or more chemical reducing agents, a catalyst, one or more complexing agents, and one or more crude stabilizers, as described above. Metal ions are autocatalytically or chemically reduced by the reducing agent (s), thereby depositing metal onto the article 30. In addition, the particles (uncoated, pre-coated, or coated particles) are placed in an aqueous solution, and the particles are coated with metal as the metal-coated particles are plated on the article 30 simultaneously. Since electroless plating is slower than electrolytic plating, as soon as a thin conductive layer is formed, the coated particles 10 are electroplated onto the thin conductive layer to form a coating 28 (by means described below). do.

도 11을 참조하면, 피막(28)은 물품(30)상에 피복된 입자(10) 및 매트릭스 물질(피복된 입자(10)의 피막(14)을 형성하는 물질)의 전해적 동시 증착을 사용함으로써 전도성 물품(30)(또는 상기에 기술된 바와 같은 얇은 전도성 층으로 금속화된 비전도성 물품)상에 플레이팅된다. 피복된 입자(10)(예를 들어, 구리 피막(14)이 증착되는 크롬 또는 코발트-텅스텐 합금의 얇은 계면 예비 피막(68)으로 피복된 그래파이트 입자(12))가 물품(30)상에 플레이팅되는 경우, 매트릭스 물질은 피복된 입자 간의 간극을 채우도록 피복된 입자 주위에 동시에 플레이팅되어 피막(28)이 형성된다.Referring to FIG. 11, coating 28 uses electrolytic simultaneous deposition of particles 10 coated on an article 30 and a matrix material (material forming the coating 14 of coated particles 10). Thereby plated on conductive article 30 (or a non-conductive article metallized with a thin conductive layer as described above). Coated particles 10 (eg, graphite particles 12 coated with a thin interfacial precoat 68 of chromium or cobalt-tungsten alloy on which a copper film 14 is deposited) play on the article 30. When coated, the matrix material is simultaneously plated around the coated particles to fill the gap between the coated particles to form a coating 28.

도 12를 참조하면, 또 다른 전해 플레이팅 방법에서, 매트릭스 물질 및 입자(12)(상기한 바와 같이 예비 피막(68)으로 피복되지만, 매트릭스 물질로는 피복되지 않음)가 물품(30)상에 동시 증착된다. 입자(12)가 물품(30)상에 플레이팅되면, 입자는 매트릭스 물질로 동시에 플레이팅되어 피막(28)이 형성된다. 예를 들어, 입자(12)는 그래파이트이고, 매트릭스 물질은 구리이며, 예비 피복 물질은 크롬 또는 코발트-텅스텐과 같은 금속이다.Referring to FIG. 12, in another electrolytic plating method, matrix material and particles 12 (coated with a precoat 68 as described above, but not with matrix material) are deposited on the article 30. Co-deposited. Once particles 12 are plated onto article 30, the particles are simultaneously plated with matrix material to form coating 28. For example, the particles 12 are graphite, the matrix material is copper, and the precoat material is a metal such as chromium or cobalt-tungsten.

대안적으로, 피막(28)은 물품 상에 피복된 입자(10)를 스퍼터링 또는 분무함으로써 물품(30)상에서 형성된다. 그런 다음, 피막(28)은 소결된 후에, 선택된 고유 특성(들)을 나타낸다.Alternatively, the coating 28 is formed on the article 30 by sputtering or spraying particles 10 coated on the article. After coating 28 is then sintered, it exhibits selected inherent property (s).

그 밖의 구체예Other embodiments

그 밖의 구체예는 청구의 범위내에 있다. 예를 들어, 입자(12) 및 피막(14)(도 1)을 형성할 수 있는 다수의 물질이 있다. 입자(12)는, 예를 들어, 텅스텐, 몰리브덴, 그래파이트, 실리콘 카바이드, 다이아몬드, 니켈42, 코바르 또는 세라믹으로 구성될 수 있으며, 피막(14)은, 예를 들어, 구리 또는 알루미늄으로 구성될 수 있다.Other embodiments are within the scope of the claims. For example, there are a number of materials that can form the particles 12 and the coating 14 (FIG. 1). The particles 12 may be composed of, for example, tungsten, molybdenum, graphite, silicon carbide, diamond, nickel 42, cobar or ceramic, and the coating 14 may be composed of, for example, copper or aluminum. Can be.

피복 물질이 융합되어 입자 간에 결합을 형성시킬 수 있고, 피복된 입자가 발화되어 비금속 피막을 함께 융합시키는 온도 보다 낮은 온도에서 피복 물질도 입자를 형성하는 물질도 용융되지 않는다는 것을 조건으로 하여, 피막은 비금속(예를 들어, 유리, 산화물, 세라믹, 수지, 중합체 또는 실리콘과 같은 그 밖의 유기물질)일 수 있다. 입자는, 비금속 물질의 슬러리내에 입자를 위치시키고, 이어서 슬러리로부터 입자를 분리해냄으로써 상기 비금속 피막으로 피복될 수 있으며, 입자는 피복된 입자를 슬러리로부터 분리해낼 때에, 피복된 입자가 피막 대 입자 물질의 선택된 용적 분율을 갖도록 크기가 조절된다. 그후, 피복된 입자는 단결되고/되거나 발화되어, 피막을 유리화시키거나 함께 융합시킨다.The coating can be fused to form bonds between the particles, provided that the coating and the material forming the particles are not melted at a temperature lower than the temperature at which the coated particles ignite to fuse the non-metallic coating together. It may be a nonmetal (eg, glass, oxide, ceramic, resin, polymer or other organic material such as silicon). Particles can be coated with the nonmetallic coating by placing the particles in a slurry of nonmetallic material and then separating the particles from the slurry, the particles being coated when the coated particles are separated from the slurry. The size is adjusted to have a selected volume fraction of. Thereafter, the coated particles are united and / or ignited to vitrify or fuse the coating together.

그래파이트 및 다이아몬드는 제조되는 물품 또는 피막이 낮은 열팽창 계수 및 높은 열전도도를 가져야 하는 경우에 입자(12)를 형성시키는 양호한 물질이며, 그 이유는 이들 물질이 낮은 열팽창 계수(텅스텐 및 몰리브덴과 같이) 뿐만 아니라 상대적으로 높은 열전도도(텅스텐 및 몰리브덴과는 달리)를 갖기 때문이다. 결과적으로, 이들 물질은 이들이 피복된 입자 및 물품 및 피복된 입자로부터 형성된 피막의 열전도도를 감소시키는 불리한 부작용을 갖지 않는 장점을 지닌다.Graphite and diamond are good materials for forming particles 12 when the article or film being manufactured must have a low coefficient of thermal expansion and high thermal conductivity, because these materials are not only low coefficients of thermal expansion (such as tungsten and molybdenum), but also This is because they have relatively high thermal conductivity (unlike tungsten and molybdenum). As a result, these materials have the advantage that they do not have the adverse side effects of reducing the thermal conductivity of coated particles and articles and coatings formed from the coated particles.

제조되는 물품 또는 피막이 이들이 직접 부착되는 실리콘 반도체 또는 집적 회로 소자의 열팽창 계수(실리콘의 열팽창 계수는 약 4.2ppm/℃.임)와 부합하는 열팽창 계수를 가져야 하는 경우, 물품 또는 피막은, 예를 들어, 구리 대 다이아몬드의 용적 분율이 약 20% 대 80%인 구리 피복된 다이아몬드 입자 또는 구리 대 그래파이트의 용적 분율이 약 24% 대 76%인 구리 피복된 그래파이트 입자를 포함한다.If the article or coating to be manufactured should have a coefficient of thermal expansion that matches the coefficient of thermal expansion of the silicon semiconductor or integrated circuit device to which they are directly attached (the coefficient of thermal expansion of silicon is about 4.2 ppm / ° C.), the article or coating may, for example, Copper coated diamond particles having a volume fraction of copper to diamond of about 20% to 80% or copper coated graphite particles having a volume fraction of copper to graphite of about 24% to 76%.

열전도도 또는 열팽창 계수 이외의 많은 고유 특성을 공학처리하는 것이 가능하다. 예를 들어, 물품의 전기 전도도는 그 밖의 고유 특성의 공학처리과 조합하여 공학처리될 수 있다. 이와 같이, 하나의 구체예에서, 그래파이트 입자(전기 전도성) 및 다이아몬드 입자(전기 절연체)를 사용하는가 하는 선택은 물품의 원하는 전기 전도도를 기초로 한다.It is possible to engineer many inherent properties other than thermal conductivity or coefficient of thermal expansion. For example, the electrical conductivity of the article can be engineered in combination with other inherent engineering techniques. As such, in one embodiment, the choice of whether to use graphite particles (electrical conductivity) and diamond particles (electrical insulator) is based on the desired electrical conductivity of the article.

도 2를 참조하면, 입자(10)는 피복된 입자로만 구성될 필요는 없다. 대안적으로, 그 밖의 입자와 조합된 피복된 입자(예를 들어, 구리 피복된 텅스텐 입자는 구리 입자와 조합될 수 있음)의 혼합물은 완전하게 혼합될 수 있고, 이어서 혼합물중의 모든 물질의 용적 분율의 함수인 고유 특성을 갖는 물품(22)이 형성되도록 압축될 수 있으며, 이러한 경우에 물품(22)은 등방성적으로 고유의 특성을 나타낸다. 대안적으로, 피복된 입자는 하나 이상의 고유 특성을 이방성적으로 나타내는 물질과 조합되어, 물품이 하나 이상의 고유 특성을 이방성적으로 나타내게 한다. 예를 들어, 피복된 입자는 상이한 방향에서 다른 특성을 갖는 결정성 물질과 혼합되는데, 결정성 물질은 결정성 물질이 공통 방향으로 배향되려는 경향을 갖도록 하는 방식으로 피복된 입자와 혼합된다. 또 다른 예로서, 피복된 입자는 탄소 섬유와 혼합되는데, 탄소 섬유는 공통 방향으로 배향되려는 경향을 갖는다. 탄소 섬유는 방향에 따라 변하는 인장강도를 제공한다.Referring to FIG. 2, the particles 10 need not be comprised solely of coated particles. Alternatively, the mixture of coated particles in combination with other particles (eg, copper coated tungsten particles may be combined with copper particles) may be mixed thoroughly, followed by the volume of all materials in the mixture. An article 22 having intrinsic properties as a function of fraction can be compressed to form, in which case the article 22 isotropically exhibits inherent properties. Alternatively, the coated particles may be combined with a material that anisotropically exhibits one or more intrinsic properties such that the article anisotropically exhibits one or more intrinsic properties. For example, the coated particles are mixed with crystalline materials having different properties in different directions, which are mixed with the coated particles in such a way that the crystalline materials have a tendency to be oriented in a common direction. As another example, the coated particles are mixed with carbon fibers, which tend to be oriented in a common direction. Carbon fibers provide a tensile strength that varies with direction.

피복된 입자로부터 물품을 제조하는 또 다른 방법은 금속 사출 성형법, 고온 등압 압축성형법(″히핑(hipping)″), 저온 등압 압축성형법(″시핑(cipping)″), 고온 또는 저온 단조, 고온 또는 저온 압연 압축(단결된 피복된 입자를 ″조밀화(densify)″함), 및 다이 캐스팅을 포함한다.Another method of making articles from coated particles is metal injection molding, hot isostatic pressing (″ hipping ″), cold isostatic pressing (″ cipping ″), hot or cold forging, hot or cold Rolling compaction ("densify" the united coated particles), and die casting.

피복된 입자(22)가 ″완전 밀도″에 근접하는 밀도(압축된 피복된 입자가 물품의 한면에서 다른 한면으로 통하는 상호 연결된 통로를 제공하지 않는, ″수준 2″ 또는 ″수준 3″ 또는 ″상호 연결되지 않은″ 다공성을 갖게하는 밀도)로 압축되는 경우, 소결 공정은 밀도를 증가시키거나 물품의 모양을 변화시키지 못한다. 물품의 밀도, 및 이와 같은 물품의 최종 치수는 압축 동안에 조심스럽게 조절될 수 있다. 예를 들어, 구리 피복된 그래파이트 입자가 60 내지 80톤/in2의 비교적 낮은 압력에서 완전 밀도로 압축될 수 있기 때문에, 입자가 그래파이트와 같은 특정 비금속을 포함하는 경우에 완전 밀도로 압축시키는 것은 특히 실용적이다. 상기 입자가 금속 또는 금속 합금으로 형성되는 경우(상기 입자가 금속으로 피복된 경우이든 피복되지 않은 경우와 무관하게), 완전 밀도로 입자를 압축시키는 데에 약 80 내지 200톤/in2의 압력이 필요한 것이 통상적이다.Density at which coated particles 22 approach ″ full density ″ (″ level 2 ″ or ″ level 3 ″ or ″ interconnected, where compressed coated particles do not provide an interconnected passageway from one side of the article to the other) When pressed to a density that has unconnected porosity, the sintering process does not increase the density or change the shape of the article. The density of the article, and the final dimensions of such article, can be carefully adjusted during compression. For example, because copper-coated graphite particles can be compressed to full density at relatively low pressures of 60 to 80 tons / in 2 , compacting to full density is particularly desirable when the particles contain certain nonmetals such as graphite. It is practical. If the particles are formed of a metal or metal alloy (whether or not the particles are coated with metal or not), a pressure of about 80 to 200 ton / in 2 is required to compress the particles to full density. What is needed is common.

도 6을 참조하면, 층마다 서로 다른 고유 특성을 갖는 물품(25)을 제공하도록 압축에 의해 2개의 별개의 층(24 및 26)을 단결시키는데 사용되는, 펀치(18) 및 주형(20)을 포함하는 다이 프레스 장치(16)가 도시되어 있다. 층(24 및 26)은 상이한 물질로 구성되거나 입자를 형성하는 물질의 상이한 용적 분율을 갖는 입자로 구성된다. 상기 입자는 반드시 피복된 입자일 필요는 없다. 입자는 층(24 및 26)의 형태로 모울드(20)내로 도입되고, 도 5와 관련하여 기술된 바와 같이 온도 의존성 고유 특성(예를 들어, 열전도도 및 열팽창 계수)을 제공하도록 선택된 밀도로 압축되며, 약 30분 동안 수소 분위기에서 소결된다. 소결에 의해, 층(24 및 26)의 입자는 두 층 사이의 경계면에서 결합되어 단일층 형성 물품이 수득된다.Referring to FIG. 6, punch 18 and mold 20, which are used to unite two separate layers 24 and 26 by compression to provide articles 25 with different intrinsic properties from layer to layer, are described. Including a die press device 16 is shown. Layers 24 and 26 are composed of particles of different materials or having different volume fractions of material forming the particles. The particles need not necessarily be coated particles. The particles are introduced into the mold 20 in the form of layers 24 and 26 and compressed to a density selected to provide temperature dependent intrinsic properties (eg, thermal conductivity and coefficient of thermal expansion) as described with respect to FIG. 5. And sintered in a hydrogen atmosphere for about 30 minutes. By sintering, the particles of layers 24 and 26 are bonded at the interface between the two layers to obtain a monolayer formed article.

예를 들어, 층(24)은 구리 대 텅스텐의 용적 분율이 27% 대 73%인 구리 피복된 텅스텐 입자를 포함하며, 층(26)은 구리 원소 입자를 포함한다. 압축후에, 층(24)은 약 225.78w/m˚K의 열전도도, 및 약 8.28ppm/℃.의 열팽창 계수를 갖는다. 압축후에, 층(26)은 약 390w/m˚K의 열전도도, 및 약 18.04ppm/℃.의 열팽창 계수를 갖는다. 층이 형성된 물품(25)은 층 (24 및 26)의 열팽창 계수와 부합하는 상이한 열팽창 계수를 갖는 두 대상물 사이에 직접 결합된다. 예를 들어, 층(24)은 베릴라 세라믹에 부착되고, 층(26)은 구리 열 싱크에 확산 결합된다.For example, layer 24 comprises copper coated tungsten particles having a volume fraction of copper to tungsten of 27% to 73%, and layer 26 comprises elemental copper particles. After compression, layer 24 has a thermal conductivity of about 225.78 w / m˚K, and a coefficient of thermal expansion of about 8.28 ppm / ° C. After compression, layer 26 has a thermal conductivity of about 390 w / m K and a coefficient of thermal expansion of about 18.04 ppm / ° C. The layered article 25 is directly bonded between two objects having different coefficients of thermal expansion that match the coefficients of thermal expansion of layers 24 and 26. For example, layer 24 is attached to beryl ceramic and layer 26 is diffusion bonded to a copper heat sink.

대안적으로, 층(24)은 구리 대 다이아몬드의 용적 분율이 20% 대 80%인 구리 피복된 다이아몬드를 포함하며, 층(26)은 구리 대 그래파이트의 용적 분율이 24% 대 76%인 구리 피복된 그래파이트로 구성된다. 압축후에, 실리콘 다이는 층(26)에 상응하는 물품의 한면에 부착되며, 질화알루미늄 기판은 층(24)에 상응하는 물품(25)의 나머지 면에 부착된다. 층(24)은 약 78w/m˚K의 열전도도, 및 약 4.8ppm/℃.의 열팽창 계수(25℃ 내지 400℃에서)를 가지며, 이러한 수치는 질화알루미늄 기판의 열팽창 계수와 실질적으로 부합된다. 층(26)은 약 379w/m˚K의 열전도도 및 약 4.3ppm/℃.의 열팽창 계수(25℃ 내지 400℃에서)를 가지며, 상기 수치는 실리콘 다이의 열팽창 계수와 실질적으로 부합된다. 층(24)은 대안적으로 산화베릴륨 기판에 부착되도록 설계되며, 층(24)은 구리 대 다이아몬드의 용적 분율이 37% 대 63%이고, 열전도도가 약 698w/m˚K이고, 열팽창 계수가 약 7.6ppm/℃.(25℃ 내지 400℃에서) 이며, 상기 수치는 산화베릴륨 기판의 열팽창 계수와 실질적으로 부합된다.Alternatively, layer 24 comprises a copper clad diamond having a volume fraction of copper to diamond of 20% to 80%, and layer 26 is a copper cladding with a volume fraction of copper to graphite of 24% to 76%. Composed of graphite. After compression, the silicon die is attached to one side of the article corresponding to layer 26 and the aluminum nitride substrate is attached to the other side of the article 25 corresponding to layer 24. Layer 24 has a thermal conductivity of about 78 w / m ° K and a thermal expansion coefficient (from 25 ° C. to 400 ° C.) of about 4.8 ppm / ° C., which is substantially consistent with the thermal expansion coefficient of the aluminum nitride substrate. . Layer 26 has a thermal conductivity of about 379 w / m˚K and a thermal expansion coefficient (from 25 ° C. to 400 ° C.) of about 4.3 ppm / ° C., which is substantially consistent with the thermal expansion coefficient of the silicon die. Layer 24 is alternatively designed to adhere to a beryllium oxide substrate, layer 24 has a volume fraction of copper to diamond of 37% to 63%, a thermal conductivity of about 698 w / m ° K, and a coefficient of thermal expansion About 7.6 ppm / [deg.] C. (at 25 [deg.] C. to 400 [deg.] C.), the figures substantially matching the thermal expansion coefficient of the beryllium oxide substrate.

이와 같이, 층이 형성된 물품(25)은 상이한 열팽창 계수를 갖는 두 대상물 사이에 직접 결합된다. 상이한 열팽창 계수 사이의 경계는 물품 및 그 밖의 장치의 표면 사이의 하나 이상의 경계면에서 보다는, 층이 형성된 물품(25)내에서 나타난다. 더욱이, 유사하지 않은 물품의 연속층 사이에 위치한 일련의 경계 보다는 열팽창 계수가 부합하지 않는 하나의 유일한 경계(층이 형성된 불연속 물품(25)의 내부의 두 층 사이에 위치함)가 존재한다. 입자들간의 구리 결합이 순조롭기 때문에, 구리 결합은 열팽창 응력을 흡수하려는 경향을 갖게 되어, 결과적으로 두 층 사이의 접점에서 균열 또는 박리가 일어나지 않는다. 더욱이, 결합이 순조롭고, 모든 결합이 동일한 물질(모두 구리 대 구리 결합)로 형성되기 때문에, 상기 결합은 동일하게 응력을 흡수하려는 경향을 지니게 되어, 결과적으로 물품은 온도가 크게 변했을 때도 굽거나 잔물결모양이 되려는 경향을 지니지 않는다. 또 다른 구체예에서, 물품(25)내에 둘 이상의 층이 존재하여, 결과적으로 열팽창 계수가 부합하지 않는 하나 이상의 내부 경계가 존재하게 된다. 각각의 경계에서의 미스매치(mismatch)는 층이 형성된 물품(25)내에 단일 경계가 존재하는 경우에 발생하는 미스매치 보다는 덜하다.As such, the layered article 25 is directly bonded between two objects having different coefficients of thermal expansion. The boundaries between the different coefficients of thermal expansion appear within the layered article 25, rather than at one or more interfaces between the surface of the article and other devices. Moreover, there is only one boundary (located between two layers inside the layered discrete article 25) in which the coefficient of thermal expansion does not match, rather than a series of boundaries located between successive layers of dissimilar articles. Since the copper bonds between the particles are smooth, the copper bonds tend to absorb thermal expansion stresses, so that no cracking or peeling occurs at the contact between the two layers. Moreover, since the bonds are smooth and all bonds are formed of the same material (all copper to copper bonds), the bonds tend to absorb stress equally, resulting in articles that are bent or rippled even when the temperature changes significantly. It does not tend to be. In another embodiment, two or more layers are present in the article 25, resulting in one or more interior boundaries where the coefficient of thermal expansion does not match. Mismatches at each boundary are less than mismatches that occur when there is a single boundary in the layered article 25.

도 7을 참조하면, 측면(48), 기부(46) 및 덮개(50)를 구비한, 반도체 집적 회로 및 그 밖의 전자 장치를 수용하기 위해 사용되는 하이브리드 일렉트로닉스 패키지(72)가 도시되어 있다. 하이브리드 일렉트로닉스 패키지는 전도성 코바르 패키지로부터 장치 피드스루(44)를 절연시키는데 사용되는 유리 절연체의 열팽창 계수와 거의 동일한 열팽창 계수를 갖는 코바르로 공지된 니켈-철 합금으로부터 제조되는 것이 일반적이다. 하이브리드 패키지(72)를 제조하기 위한 본 발명의 적용은 피드스루(44)를 절연시키는데에 통상의 유리 절연체가 사용되든지, 또 다른 절연체가 사용되는 지에 따라 좌우된다.Referring to FIG. 7, there is shown a hybrid electronics package 72 that is used to receive semiconductor integrated circuits and other electronic devices, with side surfaces 48, bases 46, and covers 50. Hybrid electronics packages are typically made from a nickel-iron alloy known as Kovar, which has a coefficient of thermal expansion that is approximately equal to the coefficient of thermal expansion of the glass insulator used to insulate the device feedthrough 44 from the conductive covar package. The application of the present invention for manufacturing the hybrid package 72 depends on whether a conventional glass insulator or another insulator is used to insulate the feedthrough 44.

통상의 유리 절연체가 사용되는 경우에는, 코바르의 열팽창 계수와 실질적으로 부합하는 열팽창 계수를 갖지만 코바르의 열전도도 보다는 높은 열전도도를 갖는 하이브리드 패키지를 제조하는 것이 추구된다. 예를 들어, 하이브리드 패키지는 26% 대 74%의 철 대 그래파이트의 용적 분율, 코바르의 열팽창 계수와 실질적으로 부합하는 약 3.2ppm/℃.의 열팽창 계수(25℃ 내지 400℃에서), 및 코바르의 열전도도(약 11w/m˚K) 보다 더욱 높은 약 295w/m deg.k의 열전도도를 갖는 철 피복된 그래파이트로부터 제조될 수 있다.Where conventional glass insulators are used, it is sought to produce hybrid packages that have a coefficient of thermal expansion that substantially matches the coefficient of thermal expansion of Kovar but have a higher thermal conductivity than that of Kovar. For example, the hybrid package may have a volume fraction of iron to graphite of 26% to 74%, a coefficient of thermal expansion (at 25 ° C. to 400 ° C.) of approximately 3.2 ppm / ° C., substantially matching the thermal expansion coefficient of Kovar. It can be made from iron coated graphite having a thermal conductivity of about 295 w / m deg.k higher than that of Barr (about 11 w / m ° K).

저온 유리 세라믹이 피드스루(44)용 절연체로서 유리를 대체하는 경우, 하이브리지 패키지(72)는, 예를 들어, 용적 분율이 39% 대 69%인 구리 피복된 그래파이트 입자로부터 제조된다. 이러한 용적 분율은 약 379w/m˚K의 높은 열전도도, 및 약 6.9ppm/℃.(25℃ 내지 400℃에서)의 열팽창 계수를 제공하며, 피드스루(72)를 절연시키는 데에 사용되는 유리 세라믹 물질의 열팽창 계수와 실질적으로 부합되도록 공학처리된다.When low temperature glass ceramics replace glass as the insulator for feedthrough 44, the hybrid package 72 is made from, for example, copper coated graphite particles having a volume fraction of 39% to 69%. This volume fraction provides a high thermal conductivity of about 379 w / m ° K, and a coefficient of thermal expansion of about 6.9 ppm / ° C. (at 25 ° C. to 400 ° C.) and is used to insulate the feedthrough 72. Engineered to substantially match the thermal expansion coefficient of the ceramic material.

열팽창 계수는 하이브리드 일렉트로닉스 패키지(72) 전체에 걸쳐 매우 균일하다. 하이브리드 일렉트로닉스 패키지(72)의 기부(46) 및 측면(48)이 함께 단일 부품으로서 그물 모양으로 제조될 수 있기 때문에(반면에, 코바르 패키지에 있어서는, 기부(46) 및 측면(48)이 코바르 물질의 고체 덩어리로부터 개별적으로 기계조작되는 것이 전형적임), 집적 회로가 패키지 내부에 위치된 후에 덮개(50)가 경납땜에 의해 측면(48)에 부착되어야 함에도 불구하고, 패키지(72)는 기부(46)와 측면(48)이 함께 기계가공 또는 경납땜됨이 없이도 제조될 수 있다.The coefficient of thermal expansion is very uniform throughout the hybrid electronics package 72. Since the base 46 and the side 48 of the hybrid electronics package 72 can be meshed together as a single part (in the case of a Kovar package, the base 46 and the side 48 have a nose). Typically machined from a solid mass of bar material), although the package 50 must be attached to the side 48 by brazing after the integrated circuit has been placed inside the package, the package 72 Base 46 and side 48 can be manufactured without machining or brazing together.

도 8을 참조하면, 구조적이고, 열적이고, 접지기능을 하는 복합 평면(58)에 의해 지지된 저온 유리 세라믹 기판(56) 상에 놓인 한 세트의 집적 회로(54)를 갖는 일렉트로닉스 패키지(52)가 도시되어 있다. 구조적 평면(58)은 구리 대 그래파이트 용적 분율이 39% 대 61%인 구리 피복된 그래파이트 입자로부터 제조된다. 이러한 용적 분율은 약 379w/m˚K의 높은 열전도도, 높은 인장강도, 및 약 6.9ppm/℃.의 열팽창 계수(25℃ 내지 400℃에서)를 제공하며, 이는 세라믹 기판(56)의 열팽창 계수와 실질적으로 부합한다. 열팽창 계수는 구조적 평면(58) 전체에 걸쳐 매우 균일하고 등방성이다. 구조적 평면(58)을 제조하는 구리 피복된 그래파이트는 구조적 평면(58)의 팽창 작용이 세라믹 기판(56)의 비선형 팽창 작용과 실질적으로 부합하도록 선택된 밀도로 압축된다. 이어서, 피복된 입자는 소결된다. 그 후, ″그린형(green form)″ 세라믹 기판(56)(아직 발화되지 않은 세라믹 기판)이 구조적 평면(58)상에 적층된 후에, ″그린형″ 세라믹 기판(56)이 발화된다. 세라믹 기판(56)은 구조적 평면(58)이 고체상태 소결되는 온도 미만의 발화 온도를 갖는다. 결과적으로, 세라믹 기판(56)이 구조적 평면(58)상에 장착되면서 가열되는 경우, 구조적 평면내의 입자의 피막은 용융되지 않는다. 예비 소결된 구조적 평면(58)은 구조적 플랫폼을 제공함으로써 높은 제조 수율을 제공하며, 이 구조적 플랫폼 상에서 사이클 전체에 걸쳐서 얇고 무른 세라믹 및/또는 유리층이 파손없이 취급된다.Referring to FIG. 8, an electronics package 52 having a set of integrated circuits 54 placed on a low temperature glass ceramic substrate 56 supported by a structural, thermal, and grounded composite plane 58. Is shown. Structural plane 58 is made from copper coated graphite particles having a copper to graphite volume fraction of 39% to 61%. This volume fraction provides a high thermal conductivity of about 379 w / m ° K, high tensile strength, and a coefficient of thermal expansion (from 25 ° C. to 400 ° C.) of about 6.9 ppm / ° C., which is the coefficient of thermal expansion of the ceramic substrate 56. Practically consistent with The coefficient of thermal expansion is very uniform and isotropic throughout the structural plane 58. The copper coated graphite that makes up the structural plane 58 is compressed to a density selected such that the expansion action of the structural plane 58 substantially matches the nonlinear expansion action of the ceramic substrate 56. The coated particles are then sintered. Thereafter, after the ″ green form ″ ceramic substrate 56 (the ceramic substrate that has not yet been fired) is laminated on the structural plane 58, the ″ green ″ ceramic substrate 56 is fired. The ceramic substrate 56 has an ignition temperature below the temperature at which the structural plane 58 is solid state sintered. As a result, when the ceramic substrate 56 is heated while being mounted on the structural plane 58, the film of particles in the structural plane does not melt. The pre-sintered structural plane 58 provides a high production yield by providing a structural platform on which the thin, soft ceramic and / or glass layers are handled without breakage throughout the cycle.

도 9를 참조하면, 실리콘 반도체 장치(62), 예를 들어 대략적으로 크기가 50센트 은화 또는 1달러 은화 정도이고 열팽창 계수가 4.3인 실리콘 스위치를 포함하는 고성능 반도체 압축 모듈(60)이 도시되어 있다. 본 발명에 따르면, 반도체 장치(62)는 약 5000파운드에서 본 발명에 따라 구리 피복된 그래파이트 입자로 형성된 열스프레더(64)와 가압 접촉된다. 반도체 장치(62)는 열팽창계수가 낮은 몰리브덴 등부 표면을 가지며, 이러한 등부 표면은 알루미늄 열스프레더(66)(입자로 제조되지 않음)을 지지한다. 구리 대 그래파이트의 용적비가 24% 대 76%인 열스프레더(64)는 반도체 장치(62)의 열팽창 계수와 실질적으로 부합하는 약 379w/m˚K의 열전도도, 및 약 4.3ppm/℃.의 열팽창 계수(25℃ 내지 400℃에서)를 갖도록 특성이 공학처리되며, 상기 열팽창 계수는 열스프레더(64) 전체에 걸쳐 매우 균일하다. 열스프레더(64)의 열팽창 계수의 공학처리은 가압 접촉된 열 스프레더에 의해, 단락회로를 생성할 수 있는 반도체 장치(62)의 스코어링(scoring)을 억제함으로써 반도체 장치(62)의 수명을 연장시킨다.Referring to FIG. 9, a high performance semiconductor compression module 60 is shown that includes a silicon semiconductor device 62, for example, a silicon switch approximately equal in size to 50 cents silver or $ 1 silver and having a coefficient of thermal expansion of 4.3. . According to the present invention, the semiconductor device 62 is in pressure contact with a heat spreader 64 formed of copper coated graphite particles in accordance with the present invention at about 5000 pounds. The semiconductor device 62 has a molybdenum doped surface having a low coefficient of thermal expansion, which supports the aluminum heat spreader 66 (not made of particles). The thermal spreader 64 having a volume ratio of copper to graphite of 24% to 76% has a thermal conductivity of about 379 w / m ° K, which substantially matches the thermal expansion coefficient of the semiconductor device 62, and a thermal expansion of about 4.3 ppm / ° C. The properties are engineered to have a coefficient (from 25 ° C. to 400 ° C.), and the coefficient of thermal expansion is very uniform throughout the heat spreader 64. The engineering process of the thermal expansion coefficient of the heat spreader 64 extends the life of the semiconductor device 62 by suppressing the scoring of the semiconductor device 62 which can generate a short circuit by the pressure spreader heat spreader.

입자의 단결에 의해 제조된 물품의 고유 특성을 공학처리하는 신규하고 개선된 장치 및 방법이 기술되었다. 당업자에게는 본 발명의 개념을 벗어나지 않고 본원에 기술된 특정 구체예의 수 많은 용도와 변화 및 새로운 발전을 달성할 수 있음은 자명하다. 예를 들어, 본 발명의 원리는 포탄 및 발사체의 케이싱(casing)이 이러한 포탄 및 발사체가 발사되는, 세라믹 물질로 라이닝될 수 있는 포신과 동일한 열팽창 계수를 가짐을 보장하기 위해 화기 및 무기류와 같은 그 밖의 분야에 적용될 수 있다. 결과적으로, 본 발명은 첨부된 청구의 범위의 사상 및 범주에 의해서만 제한되는 본원에 기술된 방법 및 장치에 존재하거나 이에 속하는 모든 신규한 특징 및 이들 특징의 신규한 조합을 포함하는 것으로 해석될 것이다.New and improved apparatus and methods have been described for engineering the inherent properties of articles made by uniting particles. It will be apparent to those skilled in the art that numerous uses and variations and novel developments of the specific embodiments described herein may be achieved without departing from the spirit of the invention. For example, the principle of the present invention is that casings of shells and projectiles, such as firearms and weapons, to ensure that the shells and projectiles have the same coefficient of thermal expansion as barrels that can be lined with ceramic material from which the shells and projectiles are fired. It can be applied to other fields. As a result, the invention will be construed to include all novel features and novel combinations of these features that are present or belong to the methods and apparatus described herein, which are limited only by the spirit and scope of the appended claims.

1가지 일면에서, 본 발명은 입자의 용적에 대한 피막의 용적의 비가 선택된 용적 분율과 실질적으로 동일하도록 제 1 물질로부터 제조된 입자를 제 2 물질로 피복시킴을 특징으로 한다. 제 1 물질 및 제 2 물질 및 이들의 용적 분율은 피복된 입자가 제 1 물질 및 제 2 물질의 고유 특성의 함수인 하나 이상의 선택된 고유 특성을 나타내도록 선택된다. 제 1 물질은, 예를 들어, 텅스텐, 몰리브덴, 그래파이트, 실리콘 카바이드 또는 다이아몬드이다. 제 2 물질은, 예를 들어, 구리이다.In one aspect, the invention is characterized in that the particles produced from the first material are covered with the second material such that the ratio of the volume of the coating to the volume of the particles is substantially equal to the selected volume fraction. The first and second materials and their volume fractions are selected such that the coated particles exhibit one or more selected inherent properties that are a function of the intrinsic properties of the first and second materials. The first material is, for example, tungsten, molybdenum, graphite, silicon carbide or diamond. The second material is copper, for example.

이러한 방법을 통해서 제 1 및 제 2 물질의 고유 특성과는 상이한 하나 이상의 공학처리된 고유 특성(예를 들어, 열전도도 또는 열팽창 계수)을 지닌 피복된 입자가 제조된다.This method produces coated particles with one or more engineered intrinsic properties (eg, thermal conductivity or coefficient of thermal expansion) that differ from the intrinsic properties of the first and second materials.

또 다른 일면에서, 본 발명은 피복된 입자로부터 물품을 제조하는 것을 특징으로 한다. 다수의 피복된 입자(가능하게는, 다른 입자와 혼합된 입자)는 모든 입자가 서로 결합되어 물품을 형성하도록 단결된다. 물품은 전체적으로 피복된 입자중의 제 1 물질의 용적에 대한 피복된 입자 중의 제 2 물질의 용적에 따른 선택된 용적 분율을 갖는다.In another aspect, the invention features the manufacture of articles from coated particles. A number of coated particles (possibly mixed with other particles) are united so that all the particles combine with each other to form an article. The article has a selected volume fraction depending on the volume of the second material in the coated particles relative to the volume of the first material in the coated particles as a whole.

바람직한 구체예는 하기의 특징을 포함한다. 제 1 물질, 제 2 물질, 및 이들의 용적 분율은 물품을 공학처리하여 제 1 및 제 2 물질의 고유 특성의 함수인 선택된 고유 특성을 나타내도록 선택된다. 특히, 각각의 물품이 균일하게 피복되고, 상이한 물질의 분포 및 물품내의 상이한 물질 사이의 분리의 임의의 고유한 임의성이 없기 때문에, 물품 전체에 걸쳐 고도의 균등성 및 등방성을 지닌 피복된 입자의 공학처리된 고유 특성이 나타난다.Preferred embodiments include the following features. The first material, second material, and volume fractions thereof are selected to engineer the article to exhibit selected intrinsic properties that are a function of the intrinsic properties of the first and second materials. In particular, because each article is uniformly coated and there is no inherent randomness of the distribution of the different materials and the separation between the different materials in the article, engineering the coated particles with high uniformity and isotropy throughout the article. Unique properties appear.

1가지 구체예에서, 상기 물품은 물품이 부착되는 대상물의 열팽창 계수와 실질적으로 부합하는 열팽창 계수를 갖도록 공학처리된다. 이러한 물품은 또한 바람직한 열전도도를 갖도록 공학처리된다. 피복된 물품은 단결화 및 고체상태 또는 액상 소결에 의해 단결된다. 소결에 의해 제 2 물질은 인접 입자 간에 결합을 형성한다.In one embodiment, the article is engineered to have a coefficient of thermal expansion that substantially matches the coefficient of thermal expansion of the object to which the article is attached. Such articles are also engineered to have the desired thermal conductivity. The coated article is united by unity and solid state or liquid phase sintering. By sintering the second material forms a bond between adjacent particles.

또 다른 일면에서, 본 발명은 제 1 물질을 포함하는 다수의 입자, 및 제 1 물질과 반응하는 제 2 물질을 포함하는 매트릭스 물질로부터 물품을 제조하는 것을 특징으로 한다. 예비 피막은 입자의 표면상에 형성된다. 입자 및 매트릭스 물질은 입자 및 매트릭스 물질이 물품 내에서 서로 결합하도록 단결된다. 입자의 표면 상의 예비 피막은 제 1 및 제 2 물질이 서로 반응하는 것을 방해한다.In another aspect, the invention is characterized in the manufacture of an article from a matrix material comprising a plurality of particles comprising a first material and a second material reacting with the first material. The preliminary coating is formed on the surface of the particles. The particle and matrix material are united so that the particle and matrix material bind to each other in the article. The precoat on the surface of the particles prevents the first and second materials from reacting with each other.

또 다른 일면에서, 본 발명은 피복된 입자의 층으로 대상물을 플레이팅하는 것을 특징으로 한다. 피복된 입자는 액체중에 위치되고, 대상물은 액체중에 위치된 다수의 입자를 포함하는 피막으로 플레이팅된다. 피막은 제 1 물질의 용적에 대한 각각의 피복된 입자내의 제 2 물질의 용적에 따라 선택된 용적 분율을 갖는다.In another aspect, the invention is characterized by plating an object with a layer of coated particles. The coated particles are placed in the liquid and the object is plated with a coating comprising a plurality of particles located in the liquid. The coating has a volume fraction selected according to the volume of the second material in each coated particle relative to the volume of the first material.

본 발명의 또 다른 일면은, 제 1 물질을 포함하는 입자로 대상물을 플레이팅하면서, 제 2 물질로 대상물을 플레이팅하는 것을 특징으로 한다. 입자는 액체중에 위치되며, 대상물은 입자 및 제 2 물질을 포함하는 피막으로 플레이팅된다. 상기 피막은 피막 중의 제 1 물질의 용적에 대한 피막 중의 제 2 물질의 용적을 나타내는 선택된 용적 분율을 갖는다. 제 1 물질, 제 2 물질, 및 이들의 용적 분율은 피막이 하나 이상의 선택된 물성, 예를 들어, 열전도도 또는 열팽창 계수(예를 들어, 인장강도 같은 기계적인 특성과는 반대로)를 나타내는 방식으로 선택된다. 피막의 선택된 물리적 특성은 제 1 및 제 2 물질 둘 모두의 물리적 특성의 함수이다.Another aspect of the invention is characterized in that the object is plated with a second material while the object is plated with particles comprising the first material. The particles are located in the liquid and the object is plated with a coating comprising the particles and the second material. The coating has a selected volume fraction representing the volume of the second material in the coating relative to the volume of the first material in the coating. The first material, the second material, and their volume fractions are selected in such a way that the film exhibits one or more selected physical properties, for example, thermal conductivity or coefficient of thermal expansion (as opposed to mechanical properties such as, for example, tensile strength). . The selected physical property of the coating is a function of the physical properties of both the first and second materials.

또 다른 일면에서, 본 발명은 피복된 입자를 선택된 밀도 및 선택된 형상으로 압축시킴으로써 물품을 제조하는 것을 특징으로 한다. 압축된 입자는 압축된 입자의 밀도를 증가시키지 않고 물품의 선택된 형상을 실질적으로 변화시키지 않으면서, 서로 결합되어 물품을 형성한다. 즉, 입자는 거의 ″완전 밀도(full density)″ (압축된 입자가 물품의 한쪽 면으로부터 다른 한쪽 면으로 통하는 상호 연결 통로를 제공하지 않는 다공성을 갖는 밀도)로 압축된다. 그후, 압축된 입자는 소결된다. 물품이 완전히 압축되기 때문에, 소결은 물품의 밀도를 증가시키지 않거나 물품의 형상을 변화시키지 않는다. 물품의 밀도, 및 이에 따른 물품의 최종 치수는 압축 동안에 조심스럽게 조절될 수 있다.In another aspect, the invention features an article made by compressing the coated particles to a selected density and a selected shape. Compressed particles combine with each other to form an article without increasing the density of the compressed particles and without substantially changing the selected shape of the article. That is, the particles are compressed to almost ″ full density ″ (density with the porosity where the compressed particles do not provide interconnecting passages from one side of the article to the other). Thereafter, the compressed particles are sintered. Since the article is fully compressed, sintering does not increase the density of the article or change the shape of the article. The density of the article, and thus the final dimension of the article, can be carefully adjusted during compression.

또 다른 일면에서, 본 발명은 물품이 선택된 밀도를 갖게 하도록 조절되는 방식으로 입자로부터 물품을 제조하는 것을 특징으로 한다. 일부 이상이 제 1 물질을 포함하고 제 2 물질을 포함하는 피막이 형성되는 표면을 갖는 입자는 단결되어 서로 결합됨으로써 선택된 밀도를 갖는 물품을 형성시킨다. 제 1 및 제 2 물질은 물품이 선택된 고유 특성을 나타내도록 선택되며, 밀도는 고유 특성이 온도의 함수로서 공학처리된 작용을 나타내도록 선택된다. 예를 들어, 단결된 입자로부터 형성된 물품의 열팽창 계수의 선형도는 물품의 밀도에 좌우된다. 물품의 밀도를 선택하고 조절함으로써, 온도의 함수로서의 열팽창 계수의 작용은 조절되고, 일반적으로 열팽창 계수의 선택은 더 정확해진다.In another aspect, the invention features making articles from particles in a controlled manner so that the articles have a selected density. Particles having a surface on which at least a portion includes a first material and a film including a second material are formed are united to combine with each other to form an article having a selected density. The first and second materials are selected such that the article exhibits selected intrinsic properties, and the density is selected such that the intrinsic properties exhibit engineered action as a function of temperature. For example, the linearity of the coefficient of thermal expansion of an article formed from united particles depends on the density of the article. By selecting and adjusting the density of the article, the action of the coefficient of thermal expansion as a function of temperature is controlled, and in general the selection of the coefficient of thermal expansion is more accurate.

또 다른 일면에서, 본 발명은 입자로부터 물품을 제조하는 것을 특징으로 하는데, 이러한 물품은 상이한 고유 특성을 갖는 둘 이상의 부분을 갖는다. 다수의 제 1 입자는 하나 이상의 물질을 포함하고, 다수의 제 2 입자는 그 밖의 하나 이상의 물질을 포함한다. 다수의 제 1 입자 및 다수의 제 2 입자는 단결되어, 다수의 제 1 입자가 서로 결합하여 물품의 제 1 부분(예를 들어, 층)을 형성하고, 다수의 제 2 입자가 함께 결합하여 물품의 제 2 부분을 형성하며; 물품의 제 1 및 제 2 부분 사이의 경계면 근처에 위치한 입자들은 함께 결합된다. 물품의 제 1 및 제 2 부분은 입자의 조성(및 용적 분율)에 따라 상이한 선택된 고유 특성을 나타낸다.In another aspect, the invention features the manufacture of articles from particles, which articles have two or more portions with different inherent properties. The plurality of first particles comprise one or more materials, and the plurality of second particles comprise one or more other materials. The plurality of first particles and the plurality of second particles are united so that the plurality of first particles combine with each other to form a first portion (eg, a layer) of the article, and the plurality of second particles combine together to produce the article Forms a second portion of; Particles located near the interface between the first and second portions of the article are bound together. The first and second portions of the article exhibit selected intrinsic properties that differ depending on the composition (and volume fraction) of the particles.

예를 들어, 제 1 및 제 2 부분은 상이한 열팽창 계수를 가질 수 있으며, 물품은 두 부분의 열팽창 계수에 부합하는 상이한 열팽창 계수를 갖는 두 대상물 사이에 직접 연결될 수 있다. 유사하지 않은 물품의 연속층 사이에 위치한 일련의 경계 보다는, 오히려 열팽창 계수와 부합하지 않는 하나의 경계(물품의 두 부분 사이의 경계면에 위치된)만이 존재한다. 입자간의 결합은 열팽창 응력을 흡수하는 경향이 있어서, 결과적으로 두 부분 사이의 접점부에서의 균열 및 박리가 방지된다.For example, the first and second portions can have different coefficients of thermal expansion, and the article can be directly connected between two objects having different coefficients of thermal expansion that correspond to the coefficients of thermal expansion of the two portions. Rather than a series of boundaries located between successive layers of dissimilar articles, there is only one boundary (located at the interface between two parts of the article) that does not match the coefficient of thermal expansion. Bonding between particles tends to absorb thermal expansion stresses, and as a result, cracking and peeling at the contact portion between the two parts is prevented.

본 발명의 다수의 그 밖의 특징, 목적 및 장점은 이하 상세한 설명 및 청구의 범위로부터 자명하게 될 것이다.Many other features, objects, and advantages of the invention will be apparent from the following detailed description, and from the claims.

Claims (74)

고유 특성의 제 1값을 갖고 피막을 도포시키려는 입자에 제 1값과 상이한 고유 특성의 원하는 값을 부여하는 방법으로서,A method of imparting a desired value of an intrinsic property different from the first value to a particle having a first value of intrinsic property and to which the coating is to be applied 제 1 물질로 이루어진 입자를 서로 부착되지 않는 상태로 제공하는 단계;Providing particles of the first material in a non-adherent state; 제 1값과 상이한 고유 특성의 제 2값을 갖는 피막용 제 2 물질을 제공하여, 제 2 물질이 입자 상에 피막으로서 도포되는 경우에 피복된 입자의 고유 특성의 값이 입자의 용적에 대한 피막의 용적에 따른 제 1값과 제 2값의 함수가 되도록 하는 단계;Providing a second material for coating having a second value of intrinsic properties different from the first value, so that when the second material is applied as a film on the particles, the value of the intrinsic properties of the coated particles is determined relative to the volume of the particles. Making a function of the first value and the second value according to the volume of; 각각의 피복된 입자의 고유 특성의 값을 원하는 값과 동일해지게 하는 각각의 입자의 용적에 대한 피막의 용적을 측정하는 단계; 및Measuring the volume of the coating relative to the volume of each particle, such that the value of the intrinsic property of each coated particle is equal to the desired value; And 피막을 각각의 입자 상에 측정된 용적으로 도포시켜서, 피막이 최소한 초기에 도포될 동안에는 입자가 서로 부착되지 않게 하는 단계를 포함하는 방법.Applying the coating to the measured volume on each particle such that the particles do not adhere to each other while the coating is applied at least initially. 제 1항에 있어서, 제 2 물질이 금속 또는 금속 합금을 포함함을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the second material comprises a metal or a metal alloy. 제 1항에 있어서, 제 2 물질이 비금속을 포함함을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the second material comprises a nonmetal. 제 2항에 있어서, 제 2 물질이 구리를 포함함을 특징으로 하는 방법.3. The method of claim 2 wherein the second material comprises copper. 제 2항에 있어서, 제 2 물질이 알루미늄을 포함함을 특징으로 하는 방법.The method of claim 2 wherein the second material comprises aluminum. 제 1항에 있어서, 제 1 물질이 텅스텐을 포함함을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the first material comprises tungsten. 제 1항에 있어서, 제 1 물질이 몰리브덴을 포함함을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the first material comprises molybdenum. 제 1항에 있어서, 제 1 물질이 그래파이트를 포함함을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the first material comprises graphite. 제 1항에 있어서, 제 1 물질이 실리콘 카바이드를 포함함을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the first material comprises silicon carbide. 제 1항에 있어서, 제 1 물질이 다이아몬드를 포함함을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the first material comprises diamond. 제 1항에 있어서, 제 1 물질이 니켈 42를 포함함을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the first material comprises nickel 42. 제 1항에 있어서, 제 1 물질이 코바르를 포함함을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the first material comprises cobar. 제 1항에 있어서, 제 1 물질이 세라믹을 포함함을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the first material comprises a ceramic. 제 1항에 있어서, 각각의 입자가 입자 상에 피막을 도포시키는 단계 전에는 피복되지 않은 물질로 구성되고, 피복되지 않은 물질은 고유 특성의 제 1값을 가짐을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein each particle consists of an uncoated material prior to the step of applying a coating on the particles, wherein the uncoated material has a first value of intrinsic properties. 입자의 일부 또는 전부가 1가지 이상의 고유 특성의 제 1값을 갖고 제 2 물질을 포함하는 피막이 형성되는 표면을 제공하는 제 1 물질을 포함하는 다수의 입자를 포함하는 물품으로서, 피막은 제 1값과 상이한 1가지 이상의 고유 특성의 제 2값을 갖고, 피막의 용적은 입자의 용적에 비례하며, 입자는 단결되어 서로 결합되고, 제 1 물질, 제 2 물질, 및 입자의 용적에 대한 피막의 용적은 물품이 1가지 이상의 고유 특성의 제 3값을 나타내도록 선택되고, 제 3값은 입자의 용적에 대한 피막의 용적의 비의 제 1값 및 제 2값의 함수가 되도록 선택되는 물품.An article comprising a plurality of particles comprising a first material, wherein some or all of the particles have a first value of at least one inherent property and provide a surface on which a film comprising a second material is formed, wherein the film has a first value. Having a second value of one or more intrinsic properties different from, wherein the volume of the coating is proportional to the volume of the particles, the particles are united and bound together, and the volume of the coating relative to the volume of the first material, the second material, and the particles The silver article is selected to exhibit a third value of one or more inherent properties, the third value being selected to be a function of the first and second values of the ratio of the volume of the coating to the volume of the particle. 제 15항에 있어서, 입자가 서로 고체상태 소결되고, 피막이 인접 입자 간에 결합을 형성시키는 제 2 물질을 포함함을 특징으로 하는 물품.16. The article of claim 15, wherein the particles solidify each other and the coating comprises a second material that forms a bond between adjacent particles. 제 15항에 있어서, 고유 특성이 밀도의 함수로서의 작용을 나타내도록 하는 방식으로 밀도가 선택됨을 특징으로 하는 물품16. The article of claim 15, wherein the density is selected in such a way that the intrinsic properties exhibit a function as a function of density. 제 17항에 있어서, 고유 특성이 온도의 함수로서의 작용을 나타내도록 하는 방식으로 밀도가 선택됨을 특징으로 하는 물품.18. The article of claim 17, wherein the density is selected in such a way that the intrinsic properties exhibit a function as a function of temperature. 제 15항에 있어서, 입자들이 압축되어 밀도 및 형태를 갖고, 서로 결합되어, 압축된 입자의 밀도를 증가시키지 않고 물품의 형태를 변화시킴이 없이 물품을 형성시킴을 특징으로 하는 물품.16. The article of claim 15, wherein the particles are compressed to have a density and shape, and are joined together to form the article without changing the shape of the article without increasing the density of the compressed particles. 제 19항에 있어서, 물품이 1가지 이상의 고유 특성의 제 3값을 나타내도록 공학처리되도록 하는 방식으로 밀도가 선택됨을 특징으로 하는 물품.20. The article of claim 19, wherein the density is selected in a manner such that the article is engineered to exhibit a third value of at least one unique characteristic. 제 19항에 있어서, 입자가 압축되는 밀도가 완전 밀도 이상임을 특징으로 하는 물품.20. The article of claim 19, wherein the density at which the particles are compacted is at least full density. 제 15항에 있어서, 물품에 의해 나타나는 1가지 이상의 고유 특성의 제 3값이 물품을 부착시키려는 대상물의 열팽창 계수와 부합하는 물품의 열팽창 계수임을 특징으로 하는 물품.The article of claim 15, wherein the third value of the one or more intrinsic properties exhibited by the article is the coefficient of thermal expansion of the article that matches the coefficient of thermal expansion of the object to which the article is to be attached. 제 22항에 있어서, 물품이 하나 이상의 회로가 장착되는 기판을 지지하도록 구성된 구조적 평면을 포함하고, 물품의 열팽창 계수가 기판의 열팽창 계수와 부합하며, 물품이 고 열전도성임을 특징으로 하는 물품.The article of claim 22, wherein the article comprises a structural plane configured to support a substrate on which one or more circuits are mounted, the coefficient of thermal expansion of the article matches the coefficient of thermal expansion of the substrate, and the article is high thermal conductivity. 제 22항에 있어서, 물품이 집적 회로를 둘러싸도록 고안된 패키지를 포함하고, 물품의 열팽창 계수가 패키지중의 피드스루를 밀봉시키는 데에 사용되는 물질의 열챙창 계수와 부합하며, 물품이 고 열전도성임을 특징으로 하는 물품.23. The article of claim 22, wherein the article comprises a package designed to enclose an integrated circuit, wherein the coefficient of thermal expansion of the article matches the coefficient of thermal window of the material used to seal the feedthroughs in the package, and the article is high thermal conductivity. Article characterized in that. 제 22항에 있어서, 반도체 장치와 가압 접촉되도록 구성된 열스프레더를 포함하고, 물품의 열팽창 계수가 반도체 장치의 열팽창 계수와 부합하며, 물품이 고 열전도성임을 특징으로 하는 물품.23. The article of claim 22, comprising a heat spreader configured to be in pressure contact with the semiconductor device, wherein the coefficient of thermal expansion of the article matches the coefficient of thermal expansion of the semiconductor device, and wherein the article is high thermal conductivity. 제 15항에 있어서, 입자가 입자의 표면 상에 형성된 계면 피막을 추가로 포함하며, 제 2 물질을 포함하는 피막이 입자의 표면 상에 형성됨을 특징으로 하는 물품.16. The article of claim 15, wherein the particles further comprise an interfacial coating formed on the surface of the particles, wherein the coating comprising the second material is formed on the surface of the particles. 제 26항에 있어서, 계면 피막이 제 2 물질을 포함하는 피막을 계면 피막 상에 형성시키는 반응을 촉진하는 촉매를 포함함을 특징으로 하는 물품.27. The article of claim 26, wherein the interfacial coating includes a catalyst that catalyzes a reaction to form a coating comprising the second material on the interfacial coating. 제 26항에 있어서, 계면 피막이 제 1 물질과 화학 결합을 형성함을 특징으로 하는 물품.27. The article of claim 26, wherein the interfacial coating forms a chemical bond with the first material. 제 26항에 있어서, 계면 피막이 제 2 물질과 화학 결합을 형성함을 특징으로 하는 물품.27. The article of claim 26, wherein the interfacial coating forms a chemical bond with the second material. 제 1 물질을 포함하고 1가지 이상의 고유 특성의 제 1값을 갖는 이산된 코아 입자, 및 코아 입자의 표면 상에 형성되는 제 2 물질을 포함하고, 제 1값과 상이한 1가지 이상의 고유 특성의 제 2값을 가지며 용적이 코아 입자의 용적에 비례하는 피막을 포함하는 피복된 입자로서,Discrete core particles comprising a first material and having a first value of at least one intrinsic property, and a second material formed on the surface of the core particle, wherein the at least one intrinsic property is different from the first value; A coated particle comprising a coating having a value of two and whose volume is proportional to the volume of the core particles, 피복된 입자는 1가지 이상의 고유 특성의 제 3값을 나타내고, 제 1 물질, 제 2 물질 및 코아 입자의 용적에 대한 피막의 용적은 피복된 입자가 1가지 이상의 고유 특성의 제 3값을 나타내도록 선택되며, 1가지 이상의 고유 특성의 제 3값은 제 1 값 및 제 2값 및 용적의 함수이고, 제 1값 및 제 2값과 상이한 피복된 입자.The coated particles exhibit a third value of one or more intrinsic properties, and the volume of the coating relative to the volume of the first material, the second material and the core particles is such that the coated particles exhibit a third value of the one or more intrinsic properties. And wherein the third value of the one or more inherent properties is a function of the first value and the second value and the volume, and is different from the first value and the second value. 제 30항에 있어서, 제 2 물질이 금속 또는 금속 합금을 포함함을 특징으로 하는 입자.31. The particle of claim 30, wherein the second material comprises a metal or a metal alloy. 제 31항에 있어서, 제 2 물질이 구리를 포함함을 특징으로 하는 입자.The particle of claim 31, wherein the second material comprises copper. 제 31항에 있어서, 제 2 물질이 알루미늄을 포함함을 특징으로 하는 입자.32. The particle of claim 31, wherein the second material comprises aluminum. 제 30항에 있어서, 제 2 물질이 비금속을 포함하고, 비금속이 융합되어 결합을 형성할 수 있으며, 제 2 물질과 제 1 물질중 어느 것도 피복된 입자가 가열되어 제 2 물질을 함께 융합시키는 온도 보다 낮은 온도에서는 용융되지 않음을 특징으로 하는 피복된 입자.The temperature of claim 30, wherein the second material comprises a nonmetal, the nonmetal can fuse to form a bond, and wherein the coated particles of either of the second material and the first material are heated to fuse the second material together. Coated particles, characterized in that they do not melt at lower temperatures. 제 30항에 있어서, 제 2 물질이 전도성 물질을 포함함을 특징으로 하는 피복된 입자.32. The coated particle of claim 30 wherein the second material comprises a conductive material. 제 30항에 있어서, 제 1 물질이 금속 또는 금속 합금을 포함함을 특징으로 하는 피복된 입자.31. The coated particle of claim 30 wherein the first material comprises a metal or a metal alloy. 제 30항에 있어서, 제 1 물질이 비금속을 포함함을 특징으로 하는 피복된 입자.32. The coated particle of claim 30 wherein the first material comprises a nonmetal. 제 30항에 있어서, 제 1 물질이 전도성 물질을 포함함을 특징으로 하는 피복된 입자.31. The coated particle of claim 30 wherein the first material comprises a conductive material. 제 30항에 있어서, 제 1 물질이 몰리브덴을 포함함을 특징으로 하는 피복된 입자.31. The coated particle of claim 30, wherein the first material comprises molybdenum. 제 30항에 있어서, 제 1 물질이 그래파이트를 포함함을 특징으로 하는 피복된 입자.31. The coated particle of claim 30 wherein the first material comprises graphite. 제 30항에 있어서, 제 1 물질이 실리콘 카바이드를 포함함을 특징으로 하는 피복된 입자.31. The coated particle of claim 30 wherein the first material comprises silicon carbide. 제 30항에 있어서, 제 1 물질이 다이아몬드를 포함함을 특징으로 하는 피복된 입자.31. The coated particle of claim 30, wherein the first material comprises diamond. 제 30항에 있어서, 제 1 물질이 니켈 42 (42 원자%의 니켈과 58 원자%의 철의 조성물)을 포함함을 특징으로 하는 피복된 입자.31. The coated particle of claim 30, wherein the first material comprises nickel 42 (composition of 42 atomic% nickel and 58 atomic% iron). 제 30항에 있어서, 제 1 물질이 코바르(Carpenter Technology Corporation 제품, 진공 용융, 철-니켈-코발트, 저 팽창 합금)를 포함함을 특징으로 하는 피복된 입자.31. The coated particle of claim 30, wherein the first material comprises Kovar (Carpenter Technology Corporation, vacuum melting, iron-nickel-cobalt, low expansion alloy). 제 30항에 있어서, 제 1 물질이 세라믹을 포함함을 특징으로 하는 피복된 입자.32. The coated particle of claim 30 wherein the first material comprises a ceramic. 제 30항에 있어서, 코아 입자가 피복된 입자를 포함함을 특징으로 하는 피복된 입자.31. The coated particle of claim 30, wherein the core particles comprise coated particles. 1가지 이상의 고유 특성의 제 1값을 갖는 제 1 물질을 포함하는 다수의 입자를 제공하는 단계,Providing a plurality of particles comprising a first material having a first value of at least one inherent property, 제 1값과 상이한 1가지 이상의 고유 특성의 제 2값을 갖는 제 2 물질을 포함하며 용적이 입자의 용적에 비례하는 피막을 입자의 표면 상에 형성시키는 단계;Forming a coating on the surface of the particle, the coating comprising a second material having a second value of at least one unique property different from the first value, the volume being proportional to the volume of the particle; 피복된 입자를 포함하는 다수의 입자를 단결시켜서 입자를 서로 결합시켜, 입자 상의 피막의 이산층이 제 2 물질과 제 1 물질이 혼화되거나 합금되지 않도록 유지되며 1가지 이상의 고유 특성의 제 3값을 나타내는 물품을 형성시키는 단계;A plurality of particles, including the coated particles, are joined to bond the particles together so that a discrete layer of the coating on the particle is maintained so that the second material and the first material do not mix or alloy and produce a third value of one or more intrinsic properties. Forming an article representing; 물품이 제 1값과 제 2값의 함수인 1가지 이상의 고유 특성의 제 3값을 나타내도록 하는 방식으로, 제 1 물질, 제 2 물질 및 입자의 용적에 대한 피막의 용적을 선택하는 단계; 및Selecting the volume of the coating relative to the volume of the first material, the second material and the particles in such a manner that the article exhibits a third value of the one or more intrinsic properties as a function of the first and second values; And 입자의 용적에 대한 피막의 용적의 비를 선택하는 단계를 포함하는 물품의 제조 방법.Selecting a ratio of the volume of the coating to the volume of the particles. 제 47항에 있어서, 물품을 1가지 이상의 고유 특성의 제 3값을 조절하도록 하는 밀도로 형성시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.48. The method of claim 47, further comprising forming the article at a density to control a third value of the one or more intrinsic properties. 제 47항에 있어서, 입자를 단결시키는 단계가 입자를 선택된 밀도 및 선택된 형태로 압축시키고, 압축된 입자의 밀도를 증가시키고 물품의 선택된 형태를 변화시킴이 없이 입자를 서로 결합시키는 것을 포함함을 특징으로 하는 방법.48. The method of claim 47, wherein the step of uniting the particles comprises compacting the particles to a selected density and a selected form, bonding the particles to each other without increasing the density of the compressed particles and changing the selected form of the article. How to. 제 49항에 있어서, 입자가 압축되는 밀도가 완전 밀도이거나 그 근처임을 특징으로 하는 방법.50. The method of claim 49, wherein the density at which the particles are compacted is at or near full density. 제 49항에 있어서, 물품이 1가지 이상의 고유 특성을 나타내도록 공학처리되는 방식으로 밀도가 선택됨을 특징으로 하는 방법.50. The method of claim 49, wherein the density is selected in such a way that the article is engineered to exhibit one or more inherent properties. 제 51항에 있어서, 물품을 대상물에 부착시키는 단계를 추가로 포함하며, 1가지 이상의 고유 특성이 열팽창 계수이고, 물품은 이 물품이 부착되는 대상물의 열팽창 계수와 부합하는 열팽창 계수를 갖도록 공학처리됨을 특징으로 하는 방법.52. The method of claim 51, further comprising attaching the article to the object, wherein the one or more intrinsic properties are thermal expansion coefficients, and the article is engineered to have a thermal expansion coefficient that matches the thermal expansion coefficient of the object to which the article is attached. How to feature. 제 52항에 있어서, 물품이 선택된 열전도도를 갖도록 공학처리됨을 특징으로 하는 방법.53. The method of claim 52, wherein the article is engineered to have a selected thermal conductivity. 제 52항에 있어서, 물품이 하나 이상의 회로가 장착되는 기판을 지지하도록 구성된 구조적 평면을 포함하고, 열팽창 계수가 기판의 열팽창 계수와 부합하도록 선택되고, 물품이 높은 열전도도를 갖도록 공학처리되며, 방법이 기판을 물품에 부착시키고 회로를 기판 상에 장착시키는 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.53. The method of claim 52, wherein the article comprises a structural plane configured to support a substrate on which one or more circuits are mounted, the coefficient of thermal expansion is selected to match the coefficient of thermal expansion of the substrate, and the article is engineered to have high thermal conductivity, Attaching the substrate to the article and mounting the circuit on the substrate. 제 54항에 있어서, 기판이 산화 베릴륨을 포함함을 특징으로 하는 방법.55. The method of claim 54, wherein the substrate comprises beryllium oxide. 제 54항에 있어서, 기판이 질화 알루미늄을 포함함을 특징으로 하는 방법.55. The method of claim 54, wherein the substrate comprises aluminum nitride. 제 54항에 있어서, 기판이 알루미나를 포함함을 특징으로 하는 방법.55. The method of claim 54, wherein the substrate comprises alumina. 제 54항에 있어서, 기판이 물품에 부착된 후에 기판을 가열하는 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.55. The method of claim 54, further comprising heating the substrate after the substrate is attached to the article. 제 58항에 있어서, 기판이 세라믹을 포함함을 특징으로 하는 방법.59. The method of claim 58, wherein the substrate comprises a ceramic. 제 52항에 있어서, 물품이 집적 회로를 둘러싸도록 고안된 패키지를 포함하고, 열팽창 계수가 패키지 내에 위치한 피드스루를 밀봉하기 위해 사용되는 물질의 열팽창 계수와 부합하도록 선택되며, 물품이 높은 열전도도를 갖도록 공학처리됨을 특징으로 하는 방법.53. The article of claim 52, wherein the article comprises a package designed to enclose an integrated circuit, wherein the coefficient of thermal expansion is selected to match the coefficient of thermal expansion of the material used to seal the feedthrough located within the package, such that the article has a high thermal conductivity. Characterized in that it is engineered. 제 52항에 있어서, 물품이 반도체 장치와 가압 접촉되도록 구성된 열스프레더를 포함하고, 열팽창 계수가 반도체 장치의 열팽창 계수와 부합하도록 선택되고, 물품이 높은 열전도도를 갖도록 공학처리되며, 방법이 열스프레더와 반도체 장치를 가압 접촉시키는 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.53. The method of claim 52, wherein the article comprises a heat spreader configured to be in pressure contact with a semiconductor device, the coefficient of thermal expansion is selected to match the coefficient of thermal expansion of the semiconductor device, the article is engineered to have high thermal conductivity, and the method is a thermal spreader. And contacting the semiconductor device with pressure. 제 47항에 있어서, 물질이 금속 또는 금속 합금을 포함함을 특징으로 하는 방법.48. The method of claim 47, wherein the material comprises a metal or a metal alloy. 제 47항에 있어서, 입자가 압축 및 고체상태 소결에 의해 단결되며, 고체상태 소결에 의해 제 2 물질이 인접 입자 간에 결합을 형성시킴을 특징으로 하는 방법.48. The method of claim 47, wherein the particles are united by compression and solid state sintering, wherein the second material forms a bond between adjacent particles by solid state sintering. 제 47항에 있어서, 입자가 사출성형 또는 등압 압축성형에 의해 단결됨을 특징으로 하는 방법.48. The method of claim 47, wherein the particles are united by injection molding or isostatic compression molding. 제 47항에 있어서, 입자가 로울 압축에 의해 단결됨을 특징으로 하는 방법.48. The method of claim 47, wherein the particles are united by roll compaction. 제 47항에 있어서, 입자의 표면 상에 계면 피막을 형성시키는 단계를 추가로 포함하며, 제 2 물질을 포함하는 피막이 계면 피막 상에 형성됨을 특징으로 하는 방법.48. The method of claim 47, further comprising forming an interfacial coating on the surface of the particles, wherein a coating comprising a second material is formed on the interfacial coating. 제 47항에 있어서, 계면 피막이, 제 2 물질을 포함하는 피막을 계면 피막 상에 형성시키는 반응을 촉진하는 촉매를 포함함을 특징으로 하는 방법.48. The method of claim 47, wherein the interfacial coating comprises a catalyst for promoting a reaction to form a coating comprising a second material on the interfacial coating. 제 67항에 있어서, 계면 피막과 제 1 물질 간에 화학 결합을 형성시키는 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.68. The method of claim 67, further comprising forming a chemical bond between the interfacial coating and the first material. 제 67항에 있어서, 계면 피막과 제 2 물질 간에 화학 결합을 형성시키는 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.68. The method of claim 67, further comprising forming a chemical bond between the interfacial coating and the second material. 1가지 이상의 고유 특성의 제 1값을 갖는 제 1 물질을 포함하는 다수의 입자를 제공하는 단계;Providing a plurality of particles comprising a first material having a first value of at least one inherent property; 1가지 이상의 고유 특성의 제 2값을 갖는 제 2 물질을 포함하는 피막을 입자의 표면 상에 형성시키는 단계;Forming a coating on the surface of the particle comprising a second material having a second value of at least one inherent property; 입자가 서로 결합되어 선택된 밀도를 갖는 물품을 형성하도록 하는 방식으로 피복된 입자를 단결시키는 단계로서, 입자 상의 피막의 이산층을 제 2 물질과 제 1 물질이 혼화되거나 합금되지 않도록 유지시키는 단계; 및Uniting the coated particles in such a manner that the particles are bonded to each other to form an article having a selected density, the method comprising: maintaining a discrete layer of the coating on the particle so that the second material and the first material do not mix or alloy; And 물품이 1가지 이상의 고유 특성의 제 3값을 나타내도록 하는 방식으로 제 1 물질 및 제 2 물질을 선택하고, 온도의 함수로서 고유 특성을 조절하도록 밀도를 선택하는 단계를 포함하는 물품의 제조 방법.Selecting the first material and the second material in a manner such that the article exhibits a third value of the one or more intrinsic properties, and selecting the density to adjust the intrinsic properties as a function of temperature. 제 70항에 있어서, 다수의 입자의 일부 또는 전부가 제 1 물질을 포함하고, 다수의 입자의 일부 또는 전부가 제 2 물질을 포함하며, 물품이 물품 중의 제 1 물질의 용적에 대한 물품 중의 제 2 물질의 용적을 나타내는 선택된 용적 분율을 가지며, 제 1 물질 및 제 2 물질 및 용적 분율은 물품이 1가지 이상의 고유 특성의 제 3값을 나타내도록 하는 방식으로 선택됨을 특징으로 하는 방법.The article of claim 70, wherein some or all of the plurality of particles comprises a first material, some or all of the plurality of particles comprises a second material, and wherein the article is selected from the article relative to the volume of the first material in the article. And a selected volume fraction representing the volume of the two substances, wherein the first substance and the second substance and the volume fraction are selected in such a way that the article exhibits a third value of one or more intrinsic properties. 1가지 이상의 고유 특성의 제 1값을 갖는 제 1 대상물을 1가지 이상의 고유 특성의 제 2값을 갖는 제 2 대상물에 연결시키기 위한 물품의 제조 방법으로서,A method of making an article for connecting a first object having a first value of at least one unique property to a second object having a second value of at least one unique property, the method comprising: 1가지 이상의 고유 특성의 제 1값을 갖는 1종 이상의 제 1 물질을 포함하며, 1가지 이상의 고유 특성의 제 2값을 갖고, 제 1 피복 입자가 1가지 이상의 고유 특성의 제 1값과 동일한 1가지 이상의 고유 특성의 값을 갖도록 제 1 입자의 용적에 비례하는 용적을 갖는 제 1 피복 물질이 제 1 물질 위에 피복되어 있는 다수의 제 1 피복된 입자를 제공하고, 1가지 이상의 고유 특성의 제 1값을 갖는 1종 이상의 제 2 물질을 포함하며, 1가지 이상의 고유 특성의 제 2값을 갖고, 1가지 이상의 제 2 고유 특성의 제 2값과 동일한 1가지 이상의 고유 특성의 값을 갖도록 제 2 입자의 용적에 비례하는 용적을 갖는 제 2 피복 물질이 제 2 물질 위에 피복되어 있는 다수의 제 2 입자를 제공하는 단계, 및At least one first material having a first value of at least one inherent property, wherein the first coated particle has a second value of at least one inherent property and the first coated particle is equal to the first value of at least one inherent property Providing a plurality of first coated particles having a first coating material coated on the first material with a first coating material having a volume proportional to the volume of the first particle to have a value of at least one unique property, wherein the first of the one or more unique properties is provided. A second particle comprising at least one second material having a value and having a second value of at least one unique property and having a value of at least one unique property that is equal to a second value of the at least one second unique property Providing a plurality of second particles having a second coating material coated on the second material, the second coating material having a volume proportional to the volume of 다수의 제 1 피복 입자와 다수의 제 2 피복 입자를 단결시켜서, 다수의 제 1 입자를 서로 결합시켜 1가지 이상의 고유 특성의 제 1값과 동일한 1가지 이상의 고유 특성의 값을 갖는 물품의 제 1 부분을 형성시키고, 다수의 제 2 피복 입자를 단결시켜서 서로 결합시켜 1가지 이상의 고유 특성의 제 2 값과 동일한 1가지 이상의 고유 특성의 값을 갖는 물품의 제 2 부분을 형성시키는 단계 (여기에서, 제 1 부분 내의 입자는 물품의 제 1 부분 및 제 2 부분 사이의 경계면을 따라 제 2 부분 내의 입자와 결합됨)를 포함하는 방법.A first of an article having one or more intrinsic properties having the same value as the first value of one or more inherent properties by uniting the plurality of first coated particles and the plurality of second coated particles to bind the plurality of first particles to each other Forming a portion and uniting the plurality of second coated particles to bind to each other to form a second portion of the article having at least one value of intrinsic property equal to a second value of at least one inherent property, wherein Particles in the first portion are associated with particles in the second portion along the interface between the first portion and the second portion of the article). 제 72항에 있어서, 다수의 제 1 입자가 1가지 이상의 고유 특성의 제 1값을 갖는 제 1 물질 및 1가지 이상의 고유 특성의 제 2값을 갖는 제 2 물질을 포함하며,The method of claim 72, wherein the plurality of first particles comprises a first material having a first value of at least one inherent property and a second material having a second value of at least one inherent property, 방법이 제 1 부분이 1가지 이상의 고유 특성의 제 3값을 나타내도록 제 2 물질의 용적에 대한 물품의 제 1 부분 내의 제 1 물질의 용적을 나타내는 용적 분율을 선택하는 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.The method further includes selecting a volume fraction representing the volume of the first material in the first portion of the article relative to the volume of the second material such that the first portion exhibits a third value of the one or more intrinsic properties. How to feature. 제 73항에 있어서, 다수의 제 1 입자의 일부 또는 전부가 각각 제 1 물질을 포함하고 제 2 물질을 포함하는 피막으로 피복되며, 방법이 제 1 물질을 포함하는 다수의 제 1 입자를 제공하는 단계 및 다수의 제 1 입자의 표면 상에 제 2 물질을 형성시키는 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.74. The method of claim 73, wherein some or all of the plurality of first particles are each coated with a coating comprising a first material and comprising a second material, wherein the method provides a plurality of first particles comprising the first material. And forming a second material on the surface of the plurality of first particles.
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