CN100385650C - 一种散热结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种散热结构，可以降低发热的电子元件和散热元件之间的的接触热阻并极大地改善热辐射。该散热结构包括石墨片和设置在所述石墨片至少一个表面上的导热材料层。该导热材料位于电子元件和散热元件之间。当电子元件未工作时导热材料在室温下没有流动性，但是在电子元件工作时产生的热量的影响下出现粘度减小、软化或熔化。

Description

一种散热结构
发明领域
本发明涉及一种散热结构，更具体地讲，涉及一种用作设置在发热的电子元件和如吸热器等散热元件之间，或发热的电子元件和用于冷却发热的电子元件的线路板之间的热界面的散热结构。
背景技术
在新出现的电子装置，如电视、无线电、计算机、医疗仪器、办公设备和通讯装置的电路设计中，这些装置在小型化上的进步已经导致电路设计复杂性的极大提高。例如，已经生产出结合了几十万晶体管的电子装置和用于其他电子装置的集成电路。电路设计的复杂性继续增加，并还在继续要求将更小的电子元件结合到更小的区域里，电子元件的数目增加的更多。
结果是，要求具有更有效的将这些电子元件产生的热量散发出去的方法，发热是这些电子元件损坏或失效的共同原因。换句话说，由于用于电子装置，如个人计算机、数字影碟播放机和移动电话，的大规模集成装置，如CPU、驱动器IC和存储器，的集成度已经增加，已经提出了许多散热方法，以及这些方法采用的散热件和材料。
在传统的电子装置和类似装置中，利用具有高导热性能的金属片，比如铜，的吸热器用来抑制装置使用时特定电子元件的温度升高，其利用与室外空气的温差将元件表面的热量发散。
为了保证电子元件产生的热量有效地传导到吸热器，吸热器必须紧密接触电子元件。然而，由于各个电子元件的高度不同、装配工艺允许的误差，使用了不同的方法来提高电子元件到吸热器的热传导率，包括使用具有很好柔性的导热片和使导热油脂进入电子元件和吸热器之间，以便减低其间的接触热阻。
上述类型的导热片的示例包括具有设置在任一面或两个表面上导热硅橡胶涂层的石墨片，如日本公开特许公报(Post-examinationPatent Publication)No.3-51302(JP3-51302B)中所公开的，和包括层叠在石墨膜上填充有电磁波屏蔽材料的硅橡胶层的散热结构，如日本公开特许公报No.11-340673(JP11-340673A)所公开的。
然而，虽然上面提到的日本公开特许公报No.3-51302(JP3-51302A)中所公开的散热结构采用的石墨片是各向异性的高导热材料，其导热率在穿过叠层方向上为5W/m·K，在沿材料表面方向上为500W/m·K，且石墨片本身显示了相当高的硬度，当表面覆盖了导热硅橡胶时，观察到的接触热阻减少不完全令人满意。结果是，迫切需要一种能够进一步减少接触热阻的散热结构。
发明内容
因此，本发明的目的是提出一种散热结构，其能够减少发热电子元件和散热元件之间的接触热阻，极大地改善热辐射。
为了解决上述问题，经过广泛认真地研究，本发明的发明人开发出一种散热结构，其包括一种在室温下为实心片的未硬化的组分，能够符合表面层的任何形状要求并以很高的导热率与表面接触，因此很容易定位在电子元件和散热元件如吸热器之间，或从中移出；还能够在电子元件工作产生的热量作用下发生软化而呈现优良的散热性能，并极大地减少接触热阻。
换句话，对于解决上面提到问题的结构，本发明提出了一种可定位在电子元件和散热元件之间的散热结构，其包括石墨片和设置在所述石墨片至少一个表面上的由导热材料制成的层，其中导热材料是由包括构成基体相的硅树脂和导热的填充物的导热混合物构成的，并且当电子元件未工作时在室温下没有流动性，但是在电子元件工作时产生的热量的影响下可出现粘度减小、软化或熔化。
具体实施方式
下面通过多个实施例对本发明的特性进行介绍。
石墨片
若本发明采用石墨片，对石墨片的生产方法或工艺没有特殊的限制。石墨片的厚度应当在0.01到1.5mm的范围内。最好在0.1到1.0mm的范围内。如果石墨片过薄，机械强度将下降，石墨片变得易碎，然而如果石墨片过厚，其柔性将不令人满意。这种类型的石墨片可容易地从商业途径获得。
导热材料
本发明采用的导热材料当电子元件未工作时在室温下没有流动性，但在电子元件工作产生热量的影响下显示出粘度减小、软化或熔化。具体地，任何在40到100℃的温度范围内出现粘度减小、软化或熔化的材料都可以使用。
适当的导热材料的特定实施例包括含有形成基体相的有机树脂和形成导热充填物的导热组分。
树脂组分
可以用于这种导热组分的有机树脂必须具有电子元件工作温度下的良好热阻，并且在电子元件不工作时的室温下没有流动性，而在电子元件的工作温度下出现软化、粘度减小或熔化。若是有机树脂具有这些特征，那么几乎所有树脂可以不加特定限制地应用。适当树脂的示例包括有机硅树脂、α-烯烃基树脂和烷烃基树脂，在这些树脂中，优选有机硅树脂。
任何的有机硅树脂都可以使用，只要导热组分在室温下基本是固态的(无流动性)，在40℃和由于发热电子元件产生的热量而达到的最高温度之间，即40到100℃之间，最好是40到90℃的温度范围内出现软化、粘度减小或熔化，至少表面出现流体。这个要求是造成基体相软化的关键。
所介绍的软化、粘度减小或熔化出现的温度指的是导热组分的温度，有机硅树脂本身的熔点要小于40℃(故有机硅树脂在室温下可能是流体)。
任何满足上述条件的有机硅树脂都可以使用。尽管能够保证在室温下没有流动性的树脂示例包括结合了RSiO3/2单元(下面称为T单元)和/或SiO2单元(下面称为Q单元)的聚合物，结合了R2SiO单元(下面称为D单元)的这些材料的共聚物。也可以添加由D单元形成的硅油或硅生胶(即硅树脂)。在这些树脂中，含有T单元和D单元的有机硅树脂、含有T单元的有机硅树脂和25℃时粘度至少为100Pa·s的硅油或硅生胶的混合物成为优选。有机硅树脂可以具有被R3SiO1/2单元(M单元)封端的端节。
上面提到的R基团是有1到10个碳原子的取代或未取代的一价烃基团，最好是有1到6个碳原子。特定的示例包括烷基团，如甲基团、乙烷基团、丙烷基团、异丙基团、丁基团、异丁基团、叔丁基团、戊基团、新戊基团、己基团、环己基团、辛基团、壬基团、癸基团；芳基团，如苯基团、甲苯基团、二甲苯基团和萘基团；芳烷基团，如苯甲基团、苯乙基团、苯丙基团；烯基团，如乙烯基团、烯丙基团、丙烯基团、异丙烯基团、丁烯基团、己烯基团、环己烯基团和辛烯基团；和上面提到的基团中的全部或部分氢原子被卤族元素原子取代，如氟原子、溴原子、氯原子；或者是氰基团，如氯甲基团、氯丙基团、溴乙基团、三氟丙基团和氰乙基团。在这些基团中，甲基团、苯基团、乙烯基团是最优选的。
对有机硅树脂进行更详细地介绍。硅树脂可以结合T单元和/或Q单元，可以设计成具有M单元和T单元，或M单元和Q单元。但是引入T单元是一种保证固态时具有优良韧性的有效方法(通过改进易碎性和防止处理时破裂)，而且树脂最好还含有D单元。T单元的取代基团(R)最好是甲基团或苯基团，D单元的取代基团最好是甲基团、苯基团或乙烯基团。T单元与D单元的比例应当在10∶90到90∶10的范围，最好在20∶80到80∶20的范围内。
此外，对于一般用M单元和T单元，或者M单元和Q单元，合成的树脂，添加高粘度的油(具有至少100Pa·s)或具有含有T单元的生胶形式的主要由D单元组成(M单元位于端节)的化合物可改进树脂的易碎性，还可以进一步防止热冲击情况下出现抽空(由于充填物和基体硅氧烷分离而形成气泡或基体硅氧烷逸出)。因此，在使用含有T单元不含D单元的有机硅树脂的情况下，高粘度的油或生胶化合物或作为主要组分的含有D单元的类似化合物最好是添加到有机硅树脂。
因此，在结合T单元但不结合D单元的具有软化点的硅树脂的情况下，若添加了高粘度油、或生胶或作为主要组分的含有D单元的类似化合物，可以得到具有优良使用性能的材料。在这些情况下，对于100重量份的具有室温以上的软化点或熔化点的有机硅树脂，高粘度油、或生胶化合物或作为主要组分的含有D单元的类似化合物的添加数量通常在1到100重量份的范围内，最好在2到10重量份。如果添加的数量少于1重量份，那么发生抽空现象的可能将大幅度增加，由此如果数量超过100重量份，那么热阻增加，并出现散热性能大幅度降低的危险。
为了实现上面所述临界的粘度减少，有机硅树脂最好具有较低的分子量。这种类型的低熔点有机硅树脂的分子量一般在500到10000的范围，最好是在1000到6000的范围内。
使本发明中使用的导热材料具有柔性和粘着性(是有必要的，以保证导热材料片暂时固定到电子元件或吸热器)的有机硅树脂是最理想的。只具有粘度的聚合物或类似化合物也可以使用，然而具有不同粘度的两个或多个聚合物的混合物可使得所生产的片在柔性和粘着性之间取得更好的平衡，因此也可能使用具有两个或多个不同的粘度的混合物。
导热充填物
对用于前面所述导热组分的导热充填物没有特别的限制，对于可以用作这类用途的导热充填物的任何已知材料都可以采用。特定的示例包括金属，如非磁性的铜和铝；金属氧化物，如氧化铝、二氧化硅、氧化镁、红色氧化铁、氧化铍、氧化钛和氧化锆；金属氮化物，如氮化铝、氮化硅、和氮化硼；以及其他的材料，如人造金刚石和碳化硅。
从实现电子元件工作温度下良好的流动性和导热性的角度出发，导热充填物的平均颗粒尺寸应当在0.1到100μm的范围内，最好是在0.1到25μm的范围。如果平均颗粒直径太小，那么组分的粘度在混合和充填时变得非常高，会造成加工性能的恶化。此外，当实际用作散热件时，由于热压时的粘度很高，电子元件和散热件之间的间隙增加，结果造成热阻也增加，使之难以实现令人满意的散热性能。相反地，如果平均颗粒直径过大，那么尽管粘度低可以改进加工性，当实际用作散热件时，电子元件和散热元件之间的间隙不能减小到小于颗粒直径的距离(例如，小于100μm)，因此热阻增加，使之难以实现令人满意的散热性能。充填物可是具有一定平均颗粒直径的单一材料，还可以是具有不同平均颗粒直径的两种或多种充填物的混合物。
对于上面介绍的导热充填物的颗粒形状没有特别的限制，虽然球形是优选的形状。如果颗粒形状是球形的，使用具有不同平均颗粒直径的充填物的混合物，那么可期望得到接近最紧密压实的情况，产生更好的导热性，因此这种混合物值得推荐。例如，如果铝粉末(A)的平均颗粒直径是10μm，铝粉末(B)的平均颗粒直径是1μm，两种粉末(A)(B)的相对重量比，最好在70/30到90/10的范围内。
其他的添加剂
当需要时，其他的用于合成橡胶的添加剂或充填物也可以用于本发明的导热组分。
这些其他添加剂的特定示例包括模具防粘剂，如硅油或氟改性有机硅表面活性剂；着色剂，如碳黑、二氧化钛和红色氧化铁；耐火性能增强剂，包括铂化合物、金属氧化物，如氧化铁、氧化钛、氧化铈；和金属氢氧化物；改善组分加工性的介质，如工艺油、活性硅烷或硅氧烷、活性钛酸盐催化剂和活性铝催化剂。
另外，用于防止导热充填物在高温出现沉淀，如沉淀或煅烧的硅石粉末，的防沉淀剂和改善触变性的材料也可以添加。
组分制备
本发明的组分可以通过橡胶混炼机，如双辊搅拌机、班拍里混炼机、揉团机、框式混合器或行星式搅拌器均匀地混合各种成分来制得，当需要时也可以加热。
此外，作为从商业途径可以得到的产品的本发明使用的导热组分很容易就可获得，比如产品PCS-TC-10(Shin-Etsu Chemical有限公司生产的导热率为5W/m·K，软化点为48℃)，产品PCS-TC-11(Shin-Etsu Chemical有限公司生产的导热率为4.5W/m·K，软化点为48℃)。
导热材料层
在本发明中，设置在前面提到的石墨片的至少一个表面上的导热材料层是由上面介绍的导热材料组成。这种导热材料层的厚度应当在0.005到1.0mm的范围，最好是在0.025到0.25mm的范围内。
示例
下面将根据多个示例更具体地介绍本发明。除非特别说明，涉及到的份量是指重量份。
示例1和2
Shin-Etsu Chemical有限公司生产的有机硅树脂基化合物(商标：PCS-TC-10，导热率为5W/m·K，软化点为48℃)用作导热组分。100份的这种组分通过添加15份的甲苯进行溶解，此溶液用于在厚度为100μm的石墨片的一个侧面上形成涂层(示例1)，该石墨片是由Matsushita Electrical Industrial公司生产的。该溶液还用于在另外的石墨片的两个侧面上形成涂层(示例2)。这些样品然后加热到80℃，保持10分钟使溶剂挥发。通过这种方式，完成散热结构制造，其带有在前面提到的石墨片的一个或两个侧面上形成的厚度为130μm的导热组分层。
比较示例1
用打底剂对类似于示例1所用的石墨片的一个表面进行处理，然后厚度为130μm的导热有机硅橡胶层通过丝网印刷施加到经打底处理的表面。所用打底剂的商标名为X-65-484，是由Shin-EtsuChemical有限公司生产。导热有机硅橡胶的商标名为TC-TH，由Shin-Etsu Chemical有限公司生产。橡胶层然后在120℃加热5分钟对橡胶进行硬化，产生散热结构。
比较示例2
仅使用没有涂层的石墨片制备样品。
热阻测量
在示例和比较示例中的散热结构和石墨片温度为65℃的的热阻通过下面介绍的方法进行测量，其结果在表1中显示。
测量方法
对各个厚度为0.5mm的散热结构的样品冲出TO-3晶体管的形状，然后置于TO-3晶体管形状的模型加热器(具有7平方厘米的截面积)和商标名为FBA-150-PS的吸热器(OS有限公司制造)之间，然后施加69.0到690kPa(10到100psi)压载荷。吸热器利用恒定温度水槽的循环水保持在65℃。
接下来，26V和1A的电流加到模型加热器上，在加热5分钟之后，对晶体管的温度(温度T1)和插入吸热器的热电偶的温度(温度T2)进行测量，样品的热阻Rs(℃·cm2/W)然后根据下面的公式进行计算。
Rs＝(T1-T2)/26×7(℃·cm2/W)
表1
Figure C0215285100131
从表1可以清楚地看出，示例1和示例2的散热结构提供了非常好的热辐射性，并显示了比石墨空白片(比较示例2)或一个表面上有一层130μm厚的导热硅橡胶层的石墨片(比较示例1)低相当多的热阻，其中硅橡胶的商标为TC-TH，由Shin-Etsu Chemical有限公司生产。
如上所述，本发明的散热结构设置在发热的电子元件和散热元件之间，在电子元件工作时与两个元件紧密接触，使得两个元件之间的接触热阻极大地减少，提供了优良的热辐射。除具有这种作用外，当电子元件未工作而处于常温时，散热结构是固态薄片。这将使得安装和拆除非常容易进行，具有优良的可用性。

Claims (15)

1.一种散热结构，位于电子元件和散热元件之间，所述散热结构包括石墨片和设置在所述石墨片至少一个表面上的由导热材料制成的层，其特征在于，所述导热材料是由包括构成基体相的硅树脂和导热的填充物的导热混合物构成的，并且当电子元件未工作时在室温下没有流动性，但是在所述电子元件工作时产生的热量的影响下则出现粘度减小、软化或熔化。
2.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述导热材料在40到100℃的范围内出现粘度减小、软化或熔化。
3.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述硅树脂选自由包括RSiO3/2单元和/或SiO2单元的有机硅聚合物，具有RSiO3/2单元和R2SiO单元的有机硅共聚物，具有SiO2单元和R2SiO单元的有机硅共聚物，和具有RSiO3/2单元，SiO2单元和R2SiO单元的有机硅共聚物构成的组，其中R代表具有1到10个碳原子的取代或未取代的一价烃基团。
4.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述硅树脂选自由包括RSiO3/2单元和/或SiO2单元的有机硅聚合物，具有RSiO3/2单元和R2SiO单元的有机硅共聚物，具有SiO2单元和R2SiO单元的有机硅共聚物，和具有RSiO3/2单元，SiO2单元和R2SiO单元的有机硅共聚物构成的组，并且所述导热混合物包括硅油和/或包括R2SiO单元的硅生胶，其中R代表具有1到10个碳原子的取代或未取代的一价烃基团。
5.根据权利要求4所述的散热结构，其特征在于，所述硅树脂是包括RSiO3/2单元和R2SiO单元的有机硅共聚物。
6.根据权利要求5所述的散热结构，其特征在于，RSiO3/2单元与R2SiO单元的比例在10∶90到90∶10的范围。
7.根据权利要求4所述的散热结构，其特征在于，所述硅树脂是包含RSiO3/2单元的但不包含R2SiO单元的有机硅聚合物，并且所述导热混合物还包括硅油和/或包括作为主成分的R2SiO单元的硅生胶。
8.根据权利要求7所述的散热结构，其特征在于，具有包含RSiO3/2单元但不包含R2SiO单元的有机硅聚合物的硅树脂在室温之上的温度处具有软化点或熔化点，并且对于100重量份的硅树脂所述硅油和/或包含作为主成分的R2SiO单元的硅生胶的数量在1到100重量份的范围。
9.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述硅树脂选自由包含RSiO3/2单元和/或SiO2单元的有机硅聚合物，具有RSiO3/2单元和R2SiO单元的有机硅共聚物，具有SiO2单元和R2SiO单元的有机硅共聚物，和具有RSiO3/2单元，SiO2单元和R2SiO单元的有机硅共聚物构成的组，所述导热混合物还包括硅油和/或包含RSiO3/2单元并主要由R2SiO单元构成并且有至少为100Pa-s的粘度的硅生胶，其中R代表具有1到10个碳原子的取代或未取代的一价烃基团。
10.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述石墨片的厚度在0.01到1.5mm的范围内。
11.根据权利要求10所述的散热结构，其特征在于，所述石墨片的厚度在0.1到1.0mm的范围内。
12.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述导热的填充物的平均颗粒直径在0.1到100μm的范围内。
13.根据权利要求12所述的散热结构，其特征在于，所述导热的填充物的平均颗粒直径在0.1到25μm的范围内。
14.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述导热的填充物的颗粒形状是球形。
15.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述由导热材料制成的层的厚度在0.005到1.0mm的范围内。
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Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4459470B2 (ja) * 2001-04-06 2010-04-28 信越化学工業株式会社 電子部品の放熱構造体及びそれに用いる放熱シート
JP4054986B2 (ja) * 2001-04-23 2008-03-05 信越化学工業株式会社 放熱部材
US7147367B2 (en) * 2002-06-11 2006-12-12 Saint-Gobain Performance Plastics Corporation Thermal interface material with low melting alloy
US20040132503A1 (en) * 2003-01-03 2004-07-08 Chia-Pin Chiu Thermal management for telecommunication devices
DE10327530A1 (de) * 2003-06-17 2005-01-20 Electrovac Gesmbh Vorrichtung mit wenigstens einer von einem zu kühlenden Funktionselement gebildeten Wärmequelle, mit wenigstens einer Wärmesenke und mit wenigstens einer Zwischenlage aus einer thermischen leitenden Masse zwischen der Wärmequelle und der Wärmesenke sowie thermische leitende Masse, insbesondere zur Verwendung bei einer solchen Vorrichtung
US20050049350A1 (en) * 2003-08-25 2005-03-03 Sandeep Tonapi Thin bond-line silicone adhesive composition and method for preparing the same
US6982874B2 (en) * 2003-11-25 2006-01-03 Advanced Energy Technology Inc. Thermal solution for electronic devices
US7292441B2 (en) * 2003-11-25 2007-11-06 Advanced Energy Technology Inc. Thermal solution for portable electronic devices
JP2005229100A (ja) * 2004-01-13 2005-08-25 Japan Matekkusu Kk 放熱シート及びヒートシンク
US20060070720A1 (en) * 2004-09-17 2006-04-06 Capp Joseph P Heat riser
KR100683707B1 (ko) * 2004-11-19 2007-02-20 삼성에스디아이 주식회사 플라즈마 디스플레이 장치
US20060225874A1 (en) * 2005-04-11 2006-10-12 Shives Gary D Sandwiched thermal article
JP4686274B2 (ja) 2005-06-30 2011-05-25 ポリマテック株式会社 放熱部品及びその製造方法
JP2007012913A (ja) * 2005-06-30 2007-01-18 Polymatech Co Ltd 放熱シート及び放熱構造
JP2007083716A (ja) * 2005-08-23 2007-04-05 Hitachi Chem Co Ltd 熱伝導シート
US7527873B2 (en) * 2006-02-08 2009-05-05 American Standard Circuits Thermally and electrically conductive interface
KR100834149B1 (ko) * 2006-08-22 2008-06-02 자화전자(주) 열 확산시트와 그 확산시트를 채용한 전자기기
CN101765964A (zh) * 2007-07-30 2010-06-30 京瓷株式会社 电力转换装置及其制造方法
US20110308781A1 (en) * 2008-09-26 2011-12-22 Parker Hannifin Corporation Thermally conductive gel packs
US20100321897A1 (en) * 2009-06-17 2010-12-23 Laird Technologies, Inc. Compliant multilayered thermally-conductive interface assemblies
US8081468B2 (en) 2009-06-17 2011-12-20 Laird Technologies, Inc. Memory modules including compliant multilayered thermally-conductive interface assemblies
JP5755405B2 (ja) * 2009-11-02 2015-07-29 恵和株式会社 太陽電池モジュール裏面用放熱シート及びこれを用いた太陽電池モジュール
JP5421751B2 (ja) * 2009-12-03 2014-02-19 スタンレー電気株式会社 半導体発光装置
KR20120122266A (ko) * 2011-04-28 2012-11-07 매그나칩 반도체 유한회사 칩온필름형 반도체 패키지
JP2014187233A (ja) * 2013-03-25 2014-10-02 Panasonic Corp 放熱シートおよびこれを用いた放熱構造
CN103802404B (zh) * 2014-02-18 2015-11-04 吉林大学 一种能改变液体介质粘性的复合结构
JPWO2016042739A1 (ja) 2014-09-17 2017-06-29 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 放熱シートおよびこれを用いた放熱構造体
JP2016082155A (ja) * 2014-10-21 2016-05-16 信越化学工業株式会社 放熱シート
JP7028788B2 (ja) * 2016-03-30 2022-03-02 パーカー・ハニフィン・コーポレーション 熱インターフェイス材料
CN109315081A (zh) * 2016-06-28 2019-02-05 日本瑞翁株式会社 散热装置
CN106591903A (zh) * 2016-11-25 2017-04-26 安徽瑞研新材料技术研究院有限公司 一种适用电子设备的导热膜石墨复合材料
TW201832330A (zh) 2017-01-30 2018-09-01 日商積水保力馬科技股份有限公司 散熱片
CN111885893B (zh) * 2020-08-04 2022-06-21 湖南恒蓁信息科技有限公司 一种融化自凝固的大型机柜循环散热结构

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1067910A (ja) * 1996-06-14 1998-03-10 Bergquist Co:The 低流動抵抗を有する半固体熱的界面材
US5945217A (en) * 1997-10-14 1999-08-31 Gore Enterprise Holdings, Inc. Thermally conductive polytrafluoroethylene article
JPH11340673A (ja) * 1998-05-22 1999-12-10 Porimatec Kk 高熱伝導性電磁波シールドシートおよびその製造方法
US6054198A (en) * 1996-04-29 2000-04-25 Parker-Hannifin Corporation Conformal thermal interface material for electronic components
US6090484A (en) * 1995-05-19 2000-07-18 The Bergquist Company Thermally conductive filled polymer composites for mounting electronic devices and method of application
EP1067164A1 (en) * 1999-07-08 2001-01-10 Saint-Gobain Performance Plastics Corporation Phase change thermal interface material
US9197859B2 (en) * 2010-11-30 2015-11-24 Cellnumerate Corporation Rapid, no-flow, whole-blood, and volumetric circulating cell counting system and method

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1056114A (ja) * 1996-08-08 1998-02-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置
JP2000091453A (ja) * 1998-09-10 2000-03-31 Ishino Corporation:Kk 放熱用シート材料およびその製造方法並びにそれを用いた放熱器
US6482520B1 (en) * 2000-02-25 2002-11-19 Jing Wen Tzeng Thermal management system
JP2002299534A (ja) * 2001-04-02 2002-10-11 Denso Corp 放熱材およびその製造方法
JP3419399B2 (ja) * 2001-04-20 2003-06-23 松下電器産業株式会社 グラファイトシートおよびそれを用いた放熱部品
US6483707B1 (en) * 2001-06-07 2002-11-19 Loctite Corporation Heat sink and thermal interface having shielding to attenuate electromagnetic interference

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6090484A (en) * 1995-05-19 2000-07-18 The Bergquist Company Thermally conductive filled polymer composites for mounting electronic devices and method of application
US6054198A (en) * 1996-04-29 2000-04-25 Parker-Hannifin Corporation Conformal thermal interface material for electronic components
JPH1067910A (ja) * 1996-06-14 1998-03-10 Bergquist Co:The 低流動抵抗を有する半固体熱的界面材
US5945217A (en) * 1997-10-14 1999-08-31 Gore Enterprise Holdings, Inc. Thermally conductive polytrafluoroethylene article
JPH11340673A (ja) * 1998-05-22 1999-12-10 Porimatec Kk 高熱伝導性電磁波シールドシートおよびその製造方法
EP1067164A1 (en) * 1999-07-08 2001-01-10 Saint-Gobain Performance Plastics Corporation Phase change thermal interface material
US9197859B2 (en) * 2010-11-30 2015-11-24 Cellnumerate Corporation Rapid, no-flow, whole-blood, and volumetric circulating cell counting system and method

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Publication number Publication date
KR100677818B1 (ko) 2007-02-05
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