KR20150094939A - 효과적인 열분산을 위한 열통로(Heat path) 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열통로의 패턴 및 크기를 설계하여 반도체 IC에서 발생되는 열을 효과적으로 분산시키는 방법을 개시한다.본 발명에 의하면 반도체 IC의 열원과 열방출기 사이를 수평 방향의 최장 직선거리로 이어주고 열전도도가 높은 물질로 채워진 열통로를 이용하여 열을 효과적으로 분산시킨으로써 제품의 수명에 영향을 미치는 열문제를 개선시킬 수 있다.

Description

효과적인 열분산을 위한 열통로(Heat path) 구조{The structure of heat path for thermal dissipation}

본 발명은 고집적화 됨에 따라 열 문제가 큰 이슈로 대두된 반도체 IC에서 발생되는 열을 효과적으로 분산시키는 방법에 관한 것이다.

1.열통로를 통한 열 배출 기술

2.열통로 제작기술(반도체 식각기술)

3.열전도성 물질 충진기술

반도체 IC가 점차 고성능화 고집적화 됨에 따라 제품으 수명에 영향을 미치는 열문제가 큰 이슈가 되었음.따라서 효과적인 열분산이 필요한데 고집적화된 IC Chip내에서 효과적인 열분산을 하기 위해서는 최적화된 열통로의 설계가 필요함.

1.최소한의 면적으로 최대 열분산 효과를 가지는 열통로 패턴 설계

2.패턴 모양대로 골을 파서 열전도도가 높은 물질로 채워 넣어 열전도도가 높은 물질을 수평방향으로 도선 형태의 패턴으로 형성하여 온도가 낮은 곳으로 직접적으로 열을 분산시키는 열통로(Heat Path) 구조를 Active 칩의 뒷면에 형성시킴.

Active Device의 열원과 열방출기 사이를 최장 직선거리로 이어주어서 최소한의 면적을 가지고 최대 열분산 효과를 가지게 됨.

도면 1,2,3에서 노란색은 열통로 패턴,회색은 Substrate,빨간색은 열원을 의미함.
도면1은 열분산 효과를 최대화하기 위해 열원과 열방출기 사이의 거리를 최장거리로 설계하였음.
도면 2,3은 설계 가능한 다양한 열통로 패턴을 보임

Active device가 형성된 Chip면의 바로 뒷면에 형성되어 열원과 열방출기 사이를 최장 직선거리로 이어주어서 최소한의 면적을 가지고 최대 열분산 효과를 가지는 열통로 패턴을 설계함.

열통로는 수평 방향으로의 열 전달을 도와주는 구조이므로 열 전달이 잘 되기 위해서는 열이 흘러가는 두 지점 사이의 온도 차가 커야 하기 때문에 열원과 열방출기 사이의 거리가 길수록 열분산은 더 효과적임.

열통로를 형성하는 물질로는 열전도도가 놓은 금속이나 탄소기반물질 등이 가능함.반도체 공정에서 가장 일반적이고 호환성이 좋은 구리가 한 예가 될 수 있음.

열통로의 제작 방법으로는 먼저 열통로 모양대로 골을 형성해 줌.골 형성은 열통로의 크기에 따라 Wet에칭이나 Dry에칭 방법을 사용할 수 있는데 Dry에칭이 미세 패턴 형성에 더 유리함.골 형성 후에는 골에 열전도성 물질을 채워 넣는데 도금,CVD,Sputtering등의 방법 등이 있음. 열전도성 물질에 따라 그 방법을 달리할 수 있으며 fill factor가 높을수록 좋다.

1...Substrate
2...열통로
3...열원

Claims (3)

1. Active device가 형성된 chip면의 바로뒷면에 형성되어 열원과 열방출기 사이를 최장 직선거리로 이어 주어서 최소한의 면적을 가지고 최대 열분산 효과를 가지는 열통로 패턴
   
2. 청구항 1에 있어서 패턴 모양대로 골을 파서 열전도도가 높은 물질로 채워 넣는 열통로
   
3. 청구항 1에 있어서 패턴의 두께와 폭을 최대한 크게 형성하는 열통로
   
   

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