具有薄轉移膜或金屬化層的熱界面材料制造技術

根據各種方案，提供了熱界面材料組件的示例性實施方式。在一個示例性實施方式中，熱界面材料組件通常包括具有第一側和第二側的熱界面材料，和厚度為約０．０００５英寸以下的干材料。所述干材料沿著所述熱界面材料的所述第一側的至少一部分布置。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本申請主要涉及用于建立自發熱元件至散熱部件和/或傳熱部件(為簡單起見從 此時起稱為散熱器)的導熱用熱通路的熱界面材料。
技術介紹
這一部分的陳述僅僅提供與本公開有關的背景信息，并不構成現有技術。電氣元件，例如半導體、晶體管等等，通常具有預設溫度，處于該溫度時電氣元件 能夠進行最佳運作。理想的是，預設溫度接近周圍空氣的溫度。不過電氣元件的操作產生 熱量，該熱量如果不被移除會導致電氣元件在明顯高于其正常的或理想的操作溫度的溫度 操作。這種過高的溫度可能會對電氣元件的操作性能和相關裝置的操作產生不利影響。為了避免或至少減少因發熱導致的不利的操作性能，熱量應當被移除，例如，通過 將來自運行的電氣元件的熱量導向散熱器。散熱器隨后可通過傳統的對流和/或輻射技術 冷卻。傳導時，熱量可由運行的電氣元件傳至散熱器，或者通過電氣元件和散熱器之間的直 接表面接觸和/或通過電氣元件與散熱器經由中間介質或熱界面材料(TIM)的接觸。熱界 面材料可用于填充傳熱表面之間的空隙，從而相比于由空氣填充的空隙增大傳熱效率，空 氣是相對較差的熱導體。在一些裝置中，電絕緣體還可以放置在電氣元件和散熱器之間，在 許多情況中就是TIM本身。
技術實現思路
根據各種方案，提供了熱界面材料組件的示例性實施方式。在一個示例性實施方 式中，熱界面材料組件通常包括具有第一側和第二側的熱界面材料，和厚度為約0. 0005英 寸以下的干材料。所述干材料沿著所述熱界面材料的第一側的至少一部分布置。在另一個示例性實施方式中，熱界面材料組件通常包括具有第一側和第二側的熱 界面材料，和厚度為約0.0005英寸以下的金屬層。所述金屬層具有第一側和第二側。金屬 層的第一側沿著所述熱界面材料的第一側的至少一部分布置。聚合物涂層在所述金屬層的 第二側的至少一部分上。另外的方案提供了涉及熱界面材料組件的方法，例如使用和/或制造熱界面材料 組件的方法。在一個示例性實施方式中，制造熱界面材料組件的方法一般包括沿所述熱界 面材料的第一側的至少一部分為所述熱界面材料提供干材料，以使所述干材料的厚度為約 0. 0005英寸以下。另一個示例性實施方式提供一種與從發熱元件傳熱有關的方法。在該示例性實施方式中，方法通常包括通常在發熱元件的表面與散熱器的表面之間安裝熱界面材料組件， 由此建立由發熱元件、熱界面材料組件和散熱器所限定的導熱用熱通路。熱界面材料組件 包括熱界面材料和厚度為約0. 0005英寸以下的干材料，所述干材料沿著所述熱界面材料 的至少一部分布置。本公開的其他方案和特征將通過以下提供的具體描述而更加清楚。另外，本公開 的任何一個或多個方案可以單獨實施，或者與本公開的其他方案的任何一個或多個任意組 合后實施。應當理解，具體的描述和特定實例盡管說明了本公開的示例性實施方式，但僅用 作說明目的而非旨在限制本公開的范圍。附圖說明本文描述的附圖僅出于說明目的而非旨在以任何方式限制本公開的范圍。圖1是根據示例性實施方式的具有熱界面材料、金屬化或金屬層、離型涂層和離 型襯墊的熱界面材料組件的截面圖；圖2是根據示例性實施方式的示例性方法的工藝流程圖，該方法包括層壓金屬化 層或轉移膜至熱相變材料；圖3是根據示例性實施方式的另一個示例性方法的工藝流程圖，該方法包括層壓 金屬化層或轉移膜至導熱填隙料(thermal gap filler)；圖4是另一個示例性方法的工藝流程圖，該方法用于制造包括熱界面材料和金屬 化層或金屬層的熱界面材料組件；圖5是具有熱界面材料、金屬化層或金屬層、下離型涂層和下離型襯墊的熱界面 材料組件的另一個示例性實施方式的截面圖；圖6是根據示例性實施方式的熱界面材料組件的截面圖，所述熱界面材料組件具 有熱界面材料和橫跨熱界面材料的上側的干膜；圖7是熱界面材料組件的另一個示例性實施方式的透視圖，所述熱界面材料組件 具有熱界面材料和以條紋模式橫跨熱界面材料的一部分的干材料；圖8是熱界面材料組件的另一個示例性實施方式的透視圖，所述熱界面材料組件 具有熱界面材料和以點狀模式橫跨熱界面材料的一部分的干材料；圖9是用于制造包括熱界面材料和干材料的熱界面材料組件的另一個示例性方 法的工藝流程圖；和圖10AU0B和IOC圖示了根據示例性實施方式的將薄的干材料提供至熱界面材料 的示例性模式。具體實施例方式下列說明在本質上僅僅是示例性的而非旨在限制本公開、應用或用途。已將具有厚箔的熱界面材料用在發熱元件和散熱器之間以建立其間的導熱通路。 然而，正如本專利技術人所認識到的，箔的厚度(例如，一密耳厚、兩密耳厚等等)使得導熱通路 相對較長，以致箔的厚度因增大了熱阻而對熱性能產生負面影響。盡管對熱具有負面影響， 具有一密耳乃至兩密耳的厚度的箔目前仍用作自承的、獨立的、自立材料，其可用于熱界面材料而無需使用承載襯墊。除此之外，薄的金屬層或轉移膜通常過脆以致不能自承，因而不適合用作獨立層。因為本專利技術人認識到使用較薄的箔能夠提供較短的導熱通路，因此本專利技術人在文 中公開了各種示例性實施方式，包括熱界面材料，沿其至少一部分具有薄金屬化層、薄金 屬層、在其至少一部分上具有聚合物涂層的薄金屬層(例如，在金屬層的與熱界面材料相 對的一側上具有5埃厚的聚合物涂層，等等)和/或薄的干材料(例如，聚合物或其他干材 料的膜或層，其橫跨熱界面材料的一部分或整個表面，干材料處于預定模式，例如條紋模式 (圖10A)，均勻點狀模式(圖10B)，非均勻點狀模式(圖10C)，等等)中的一種或多種。相 比于那些具有更厚的箔的熱界面材料組件來說，金屬化層、金屬層、金屬層/聚合物涂層和 /或干材料的減小的厚度使得能夠改善熱界面材料組件的熱性能。較短的熱通路使得導熱通路具有較低的熱阻，除此之外，較薄的金屬化層、金屬 層、金屬層/聚合物涂層和/或干膜也使得與配合表面具有良好的一致性，其還有助于降低 熱阻，因為熱阻至少部分也取決于二者之間的有效表面積的接觸程度。與配合表面相符的 能力往往是重要的，因為散熱器和/或發熱元件的表面通常并不完全平坦和/或平滑，以致 氣隙或空隙(空氣是相對較差的熱導體)傾向于出現在不規則的配合表面之間，由此增大 了通路的導熱熱阻。因此，除去空隙由此還有助于降低導熱通路的熱阻，并增大通路的熱導 率，從而提高沿通路的熱傳導。文中公開的各種實施方式包括薄金屬化層、薄金屬層、薄金屬層/聚合物涂層和 /或薄干材料(例如，薄的干膜、層、模式，等等)，相比于具有較厚箔的熱界面材料，這些實 施方式對于熱界面材料的熱性能的不利影響較小(熱阻抗或熱阻的增加較少)。為了更好 地說明這一點，僅出于說明目的提供下列非限制性實例和測試結果而非用來限制。采用由 LairdTechnologies, Inc.得到的T-pcm 580S系列熱相變材料制成的測試樣品測定熱阻。 對于測試樣品，箔以不同的箔厚度施用或涂布在熱相變材料上。具有通過由聚酯膜轉移而 施用至T-pcm 580S系列熱相變材料的箔厚為0. 0001英寸的箔的測試樣品的熱阻確定為 0.019°C _in2/W。作為對比，具有厚度為0.0007英寸的自承或自立膜的測試樣品的熱阻確 定為 0. 040C -in2/Wo除了熱性能得到改善之外，文中公開的一些示例性實施方式還包括在一層或多層 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種熱界面材料組件，所述組件包括：具有第一側和第二側的熱界面材料；和厚度為約０．０００５英寸以下的干材料，所述干材料沿著所述熱界面材料的所述第一側的至少一部分布置。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】US 2007-11-5 60/985,418;US 2007-11-12 11/938,588一種熱界面材料組件，所述組件包括具有第一側和第二側的熱界面材料；和厚度為約0.0005英寸以下的干材料，所述干材料沿著所述熱界面材料的所述第一側的至少一部分布置。2.如權利要求1所述的熱界面材料組件，其中所述干材料包括沿著所述熱界面材料的 整個所述第一側布置的干膜。3.如權利要求1所述的熱界面材料組件，其中所述干材料沿著所述熱界面材料的所述 第一側的兩個以上部分以預定模式布置。4.如權利要求3所述的熱界面材料組件，其中所述預定模式包括條紋模式或點狀模式。5.如權利要求1所述的熱界面材料組件，其中將所述干材料配置為使得能夠相對清潔 且容易地將所述熱界面材料組件由與所述干材料接觸的表面移除。6.如權利要求1所述的熱界面材料組件，其中所述干材料的厚度為0.0005英寸。7.如權利要求1所述的熱界面材料組件，其中所述干材料的厚度為5埃。8.如權利要求1所述的熱界面材料組件，其中所述干材料包括聚合物、塑料、紙和金屬 中的至少一種。9.如權利要求1所述的熱界面材料組件，所述組件還包括具有離型側的離型襯墊，所 述離型側上具有離型涂層，其中所述干材料大致布置在所述離型襯墊的所述離型側的所述 離型涂層之上。10.如權利要求1所述的熱界面材料組件，所述組件還包括支撐所述干材料的基板，其 中所述基板層壓至所述熱界面材料以使所述干材料大致位于所述基板與所述熱界面材料 的所述第一側之間。11.如權利要求1所述的熱界面材料組件，所述組件還包括上離型襯墊，所述上離型襯墊包括離型涂層并支撐所述干材料，以使所述干材料大致 位于所述離型涂層與所述熱界面材料的所述第一側之間；下離型襯墊，所述下離型襯墊具有離型側，所述離型側上具有離型涂層，所述下離型襯 墊經層壓以使所述離型涂層大致位于所述下離型襯墊與所述熱界面材料的所述第二側之 間。12.如權利要求1所述的熱界面材料組件，其中所述干材料直接沉積在所述熱界面材 料上。13.如權利要求1所述的熱界面材料組件，其中所述熱界面材料包括順應性或順從性 熱界面材料，所述順應性或順從性熱界面材料包括填隙料、間隙墊片、相變材料、油灰或導 熱絕緣體中的一種或多種。14.如權利要求1所述的熱界面材料組件，所述組件還包括具有離型側的離型襯墊，所 述離型側上具有離型涂層，其中所述干材料布置在所述離型襯墊的所述離型側上，并且其 中所述離型襯墊層壓至所述熱界面材料以使所述干材料大致位于所述離型襯墊與所述熱 界面材料的所述第一側之間。15.如權利要求1所述的熱界面材料組件，其中所述干材料的顏色與所述熱界面材料 的顏色不同，藉此不同的顏色使得使用者能夠更容易地識別并區分所述干材料和所述熱界面材料。16.一種包括權利要求1所述的熱界面材料組件、發熱元件和散熱器的裝置，其中所述 熱界面材料組件大致布置在所述發熱元件和所述散熱器之間，以便由所述發熱元件、所述 熱界面材料和所述散熱器限定導熱用熱通路。17.一種熱界面材料組件，所述組件包括具有第一側和第二側的熱界面材料；和厚度為約0. 0005英寸以下的金屬層，所述金屬層具有第一側和第二側，所述金屬層的 所述第一側沿著所述熱界面材料的所述第一側的至少一部分布置；和在所述金屬層的所述第二側的至少一部分上的聚合物涂層。18.如權利要求17所述的熱界面材料組件，其中所述金屬層和聚合物涂層的組合厚度 為0. 0005英寸。19.如權利要求17所述的熱界面材料組件，其中所述金屬層和聚合物涂層的組合厚度 為0. 0001英寸。20.如權利要求17所述的熱界面材料組件，其中所述聚合物涂層的厚度為約5埃。21.如權利要求17所述的熱界面材料組件，其中所述熱界面材料包括順應性或順從性 熱界面材料，所述順應性或順從性熱界面材料包括填隙料、間隙墊片、相變材料、油灰或導 熱絕緣體中的一種或多種。22.一種包括權利要求17所述的熱界面材料組件、發熱元件和散熱器的裝置，其中所 述熱界面材料組件大致布置在所述發熱元件和所述散熱器之間，以便由所述發熱元件、所 述熱界面材料和所述散熱器限定導熱用熱通路。23.一種制造熱界面材料組件的方法，所述方法包括沿所述熱界面材料的第一側的至 少一部分為所述熱界面材料提供干材料，所述干材料的厚度為約0. 0005英寸以下。24.如權利要求23所述的方法，其中將所述干材料配置為使所述熱界面材料組件能夠 相對清潔且容易地由發熱元件或散熱器的表面移除。25.如權利要求23所述的方法，其中為所述熱界面材料提供所述干材料的步驟包括， 將材料直接淀積在所述熱界面材料的表面部分，或沉積在離型襯墊的表面部分以隨后轉移 至所述熱界面材料。26.如權利要求23所述的方法，其中為所述熱界面材料提供所述干材料的步驟包括氣 相淀積、真空金屬噴鍍、金屬噴鍍、使用凹板印刷的涂布、柔版涂布或按照一定模式印刷所 述干材料中的一種以上過程。27.如權利要求23所述的方法，其中為所述熱界面材料提供所述干材料的步驟包括層 壓所述熱界面材料和支撐所述干材料的基板，以使所述干材料大致位于所述基板和所述熱 界面材料的所述第一側之間。28.如權利要求27所述的方法，所述方法還包括通過下列過程中的一種以上將所述 干材料淀積在所述基板上，所述過程為氣相淀積、真空金屬噴鍍、濺射、使用凹板印刷的涂 布、柔版涂布或按照一定模式將所述干材料印刷在所述基板上。29.如權利要求23所述的方法，其中所述基板包括具有離型側的離型襯墊，所述離型 側上具有離型涂層，并且其中所述干材料大致位于所述離型涂層之上。30.如權利要求23所述的方法，其中為所述熱界面材料提供所述干材料的步驟包括將干材料由承載襯墊轉移至所述熱界面材料。31.如權利要求23所述的方法，其中為所述熱界面材料提供所述干材料的步驟包括為 所述熱界面材料提供厚度為約0. 0005英寸或約5埃的干膜。32.如權利要求23所述的方法，其中為所述熱界面材料提供所述干材料的步驟包括使 用轉移膜作為襯墊經由溶劑法或無溶劑法鑄造所述熱界面材料。33.如權利要求23所述的方法，其中所述熱界面材料包括相變材料，并且其中為所述 熱界面材料提供所述干材料的步驟包括加熱所述相變材料至高于所述相變材料的熔點的溫度；和 在使用轉移膜作為襯墊時擠出熔融的所述相變材料。34.如權利要求23所述的方法，其中所述熱界面材料包括相變材料，并且其中為所述 熱界面材料提供所述干材料的步驟包括加熱所述相變材料至高于所述相變材料的熔點的溫度； 加熱層壓輥隙和臺面；將離型襯墊或轉移膜之一放置在經加熱的所述臺面上；鋪展經加熱熔融的所述相變材料，使其大致跨越放置在經加熱的所述臺面上的所述離 型襯墊或轉移膜之一的至少一端的寬度；將所述離型襯墊和轉移膜中的另一個放置在所述相變材料上，以使所述相變材料大致 位于所述離型襯墊和轉移膜之間；牽拉所述離型襯墊、相變材料和轉移膜通過經加熱的所述層壓輥隙，并使所述相變材 料橫向流動以被覆所述轉移膜和離型襯墊；和使所述離型襯墊、相變材料和轉移膜冷卻至室溫。35.如權利要求23所述的方法，其中所述熱界面材料包括間隙墊片材料，并且其中為 所述熱界面材料...

【專利技術屬性】
技術研發人員：賈森L斯特拉德，馬克威斯妮斯基，卡倫J布魯茲達，邁克爾D克雷格，
申請(專利權)人：天津萊爾德電子材料有限公司，
類型：發明
國別省市：12[中國|天津]