CN104194733A - 热界面材料及制造和使用它的方法 - Google Patents

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Abstract

热界面材料包括聚合物弹性体材料，导热性填料，和偶联剂，连同其它任选的组分。在一个示例性的传热材料中，偶联剂具有通式(I)：其中Y是环状结构或Y由通式II表示：其中：a=1或2,b=2或3；R1含有新烷氧基，醚基团，或C2-C30直链或支链的烷基、链烯基、炔基、芳烷基、芳基或烷芳基中的至少一种，R’2和R"2独立地选自氢，新烷氧基，醚基团，和C2-C30直链或支链的烷基、链烯基、炔基、芳烷基、芳基或烷芳基，X=第四族过渡金属；和当a=1时，R3含有新烷氧基，醚基团，或C2-C30直链或支链的烷基、链烯基、炔基、芳烷基、芳基或烷芳基中的至少一种；或当a=2时，两个R3基团独立地含有新烷氧基，醚基团，或C2-C30直链或支链的烷基、链烯基、炔基、芳烷基、芳基或烷芳基中的至少一种，或两个R3基团一起形成烷基二醇根合基团，并且,如果Y是环状结构，则X是环状结构的组成成员并且环状结构也含有焦磷酸根基团，如以上所示的通式II。 （I） （II）

Description

热界面材料及制造和使用它的方法
本案是分案申请，其母案是申请日为2009年12月22日、申请号为200980157801.6、发明名称为“热界面材料及制造和使用它的方法”的申请。
背景技术
电子组件用于不断增加的消费品和商品中。随着消费者需求驱使电子设备变得更小和在更高的速度下运转，在这些设备中从电子组件中耗散的热能显著地增加。工业中的惯例是将热界面材料(TIM)，如热油脂，或油脂状材料，相变材料或弹性体带，单独或在载体上用于此类设备中以便转移跨越物理界面所耗散的过量热。然而，当这些材料传热的能力下降时，采用这些材料的电子设备的特性会不利地受影响。
发明内容
根据本发明的一些实施方案，传热材料包括聚合物弹性体材料，蜡，导热性填料，抗氧化剂，和偶联剂。
在一些实施方案中，偶联剂具有通式I：
通式I：
其中Y是环状结构或Y由下列通式表示：
通式II：
式中：
a＝1或2
b＝2或3
R1含有新烷氧基(neoalkoxy)，醚基团，或C2-C30直链或支链的烷基、链烯基、炔基、芳烷基、芳基或烷芳基中的至少一种，
R’2和R″2独立地选自氢，新烷氧基，醚基团，和C2-C30直链或支链的烷基、链烯基、炔基、芳烷基、芳基或烷芳基，
X＝第四族过渡金属；和
当a＝1时，R3含有新烷氧基，醚基团，或C2-C30直链或支链的烷基、链烯基、炔基、芳烷基、芳基或烷芳基中的至少一种；或
当a＝2时，两个R3基团独立地含有新烷氧基，醚基团，或C2-C30直链或支链的烷基、链烯基、炔基、芳烷基、芳基或烷芳基中的至少一种，或两个R3基团一起形成烷基二醇根合(alkyldiolato)基团，
和，如果Y是环状结构，则X是环状结构的组成成员并且环状结构也含有焦磷酸根基团，如以上所示的通式II。例如，在通式II中的R1可以不存在，并且与R1邻近的氧原子直接或间接地偶联于X上。
也公开的是电子子配件和电子设备，其中该传热材料引入其中，以及制造传热材料的方法和使用传热材料的方法。
附图说明
图1显示根据本发明的一些实施方案的电子组装件的横截面视图。
尽管本发明可以针对各种改进和替代形式进行修改，但是具体的实施方案已经以举例的方式示于附图中并且在下面更详细描述。然而，不希望将本发明限于所描述的特殊实施方案。相反，本发明希望覆盖在由所附权利要求定义的本发明范围内的全部修改，等同物，和替代方案。
详细说明
本申请包括以下实施方案：
1.传热材料，它包括：
聚合物弹性体材料；
蜡；
导热性填料；和
由通式I表示的偶联剂：
通式I：
其中Y是环状结构或Y由下列通式II表示：
通式II：
式中：
a＝1或2；
b＝2或3；
R1含有新烷氧基，醚基团，以及C2-C30直链或支链烷基，链烯基，炔基，芳烷基，芳基，或烷芳基中的至少一种；
R’2和R″2独立地选自氢，新烷氧基，醚基团，以及C2-C30直链或支链烷基，链烯基，炔基，芳烷基，芳基，或烷芳基，
X＝第四族过渡金属；和
其中，当a＝1时，R3含有新烷氧基，醚基团，或C2-C30直链或支链的烷基、链烯基、炔基、芳烷基、芳基或烷芳基中的至少一种；其中，当a＝2时，两个R3基团独立地含有新烷氧基，醚基团，或C2-C30直链或支链的烷基、链烯基、炔基、芳烷基、芳基或烷芳基中的至少一种，或两个R3基团一起形成烷基二醇根合基团，和，
当Y是环状结构时，X是环状结构的组成成员并且环状结构也含有焦磷酸根基团。
2.实施方案1的材料，其中偶联剂由通式III表示：
通式III：
式中：
c＝1或2
d＝2或3
R4含有新烷氧基，醚基团，或C2-C30直链或支链的烷基、链烯基、炔基、芳烷基、芳基或烷芳基中的至少一种，
R5含有新烷氧基，醚基团，或C2-C30直链或支链的烷基、链烯基、炔基、芳烷基、芳基或烷芳基中的至少一种，
X＝第四族过渡金属；和
当c＝1时，R6含有新烷氧基，醚基团，或C2-C30直链或支链的烷基、链烯基、炔基、芳烷基、芳基或烷芳基中的至少一种；或
当c＝2时，两个R6基团独立地含有新烷氧基，醚基团，或C2-C30直链或支链的烷基、链烯基、炔基、芳烷基、芳基或烷芳基中的至少一种，或两个R6基团一起形成烷基二醇根合基团。
3.实施方案1的材料，其中该聚合物弹性体材料包括氢化聚丁二烯。
4.实施方案1的材料，其中导热性填料包括金属。
5.实施方案1的材料，其中X是钛或锆。
6.实施方案1的材料，其中偶联剂是钛IV2，2(双2-丙烯醇根合甲基)丁醇根合，三(二辛基)焦磷酸根合-O。
7.实施方案1的材料，其中偶联剂是锆IV2，2(双2-丙烯醇根合甲基)丁醇根合，三(二异辛基)焦磷酸根合-O。
8.实施方案1的材料，其中偶联剂是用1摩尔的二异辛基亚磷酸酯形成的钛IV2-丙醇根合，三(二辛基)-焦磷酸根合-O)加合物。
9.实施方案1的材料，其中偶联剂是钛IV双(二辛基)焦磷酸根合-O，氧代亚乙基二醇根合，(加合物)，双(二辛基)(氢)亚磷酸酯-O。
10.实施方案1的材料，其中偶联剂是钛IV双(二辛基)焦磷酸根合-O，乙二醇根合(加合物)，双(二辛基)氢亚磷酸酯。
11.实施方案1的材料，其中偶联剂是锆IV2，2-双(2-丙烯醇根合甲基)丁醇根合，环二[2，2-(双2-丙烯醇根合甲基)丁醇根合]，焦磷酸根合-O，O。
12.实施方案1的材料，其中R’2和R″2是相同的。
13.实施方案1的材料，其中a＝2和两个R3基团一起形成烷基二醇根合。
14.实施方案13的材料，其中两个R3基团一起形成氧代烷基二醇根合。
15.实施方案1的材料，其中该材料进一步包括可与聚合物弹性体材料交联的氨基树脂。
16.实施方案15的材料，其中氨基树脂是烷基化的蜜胺。
17.实施方案1的材料，进一步包括酚类抗氧剂。
18.组装件，它包括半导体芯片、邻近半导体芯片所布置的吸热器和布置在半导体芯片和吸热器之间的对热氧化稳定的热界面材料，该热界面材料包括实施方案1的传热材料。
19.实施方案18的组装件，其中该聚合物弹性体材料包括氢化聚丁二烯。
20.实施方案18的组装件，其中该材料进一步包括可与聚合物弹性体材料交联的氨基树脂。
21.实施方案18的组装件，其进一步包括邻近所述半导体芯片所布置的散热器，所述吸热器被布置邻近于所述散热器，其中所述热界面材料布置在所述散热器和所述半导体芯片之间并接触两者。
22.实施方案18的组装件，其进一步包括邻近所述半导体芯片所布置的散热器，所述吸热器被布置邻近于所述散热器，其中所述热界面材料布置在所述散热器和所述吸热器之间并接触两者。
23.实施方案18的组装件，其中所述热界面材料被布置在所述半导体芯片和所述吸热器之间并且接触两者。
24.包括组装件的电子设备，该组装件具有半导体芯片、邻近半导体芯片所布置的吸热器和布置在半导体芯片和吸热器之间的对热氧化稳定的热界面材料，该热界面材料包括实施方案1的传热材料。
热界面材料用于各种各样的电子设备中。例如，包括一个或多个半导体芯片的电子设备可以使用热界面材料，以便促进从一个或多个半导体芯片中除去热量。
图1显示电子组装件1，它可以随后集成到电子设备上并且作为电子设备的一部分被销售。该组装件1包括半导体芯片或处理器10，散热器(heat spreader)12，和布置在半导体芯片10与散热器12之间的热界面材料(TIM1)14。正如图中所示，TIM114接触到半导体芯片10和散热器12两者的表面的至少一部分，提供物理界面，热能能够被传输穿过该界面。正如下面更详细讨论的，TIM114能够经过配方设计来使得在TIM114与半导体芯片10之间和在TIM114与散热器12之间的接触面积最大化。这一接触面积促进从半导体芯片10经由TIM114和散热器12到达周围环境的热传递。该周围环境可以是在电子设备之内或周围的空气或任何其它气体，或另一种固体或非固体的材料。
图1也显示了与散热器12接触的热界面材料(TIM2)16。该TIM216可以布置在散热器12之上并且可以提供从散热器12至吸热器(未显示)的增大传热。该TIM216可以经过配方设计来使得在TIM216与散热器12之间和在TIM216和吸热器之间的接触面积最大化。这一接触面积促进从散热器12经由TIM216和吸热器到达周围环境的热传递。在该实施方案中，TIM216可以接触到散热器12和吸热器两者的表面的至少一部分，提供物理界面，热能能够被传输穿过该界面。该吸热器可以促进热能转移到周围环境和/或促进热能的储存。该周围环境可以是在电子设备之内或周围的空气或任何其它气体，或与TIM216接触的另一种固体或非固体的材料(例如吸热器)。尽管图1同时显示TIM1和TIM2，但是在一些备选的实施方案中可以仅仅使用TIM1和省略TIM2。
在仍然其它实施方案中，吸热器可以布置在芯片或处理器之上以及热界面材料可以布置在芯片或处理器与吸热器之间(在该实施方案中该散热器12可以省略)。这一构型常常被称为TIM1.5应用。在该实施方案中，TIM1.5可以接触到芯片或处理器与吸热器两者的表面的至少一部分，提供物理界面，热能能够被传输穿过该界面。该吸热器可以促进热能转移到周围环境和/或促进热能的储存。
在一些实施方案中该TIM1和TIM2材料可以包括相同的材料，而在其它实施方案中该TIM1和TIM2材料包括不同的材料。例如，这里所述的热界面材料中的任何一种可用作TIM1，TIM2，同时TIM1和TIM2，或用作TIM15。
该热界面材料包括传热材料，后者一般包括聚合物弹性体材料，导热性填料，和偶联剂，连同其它任选的组分。在一个实施方案中，热界面材料可以包括聚合物弹性体材料，蜡，导热性填料，抗氧化剂，和偶联剂。
偶联剂是有机金属化合物。
在一些实施方案中，偶联剂由通式I表示：
通式I：
其中Y是环状结构或Y由下列通式表示：
通式II：
式中：
a＝1或2，
b＝2或3，
R1含有新烷氧基，醚基团，或C2-C30直链或支链的烷基、链烯基、炔基、芳烷基、芳基或烷芳基中的至少一种，
R’2和R″2独立地选自氢，新烷氧基，醚基团，和C2-C30直链或支链的烷基、链烯基、炔基、芳烷基、芳基或烷芳基，
X＝第四族过渡金属；和
当a＝1时，R3含有新烷氧基，醚基团，或C2-C30直链或支链的烷基、链烯基、炔基、芳烷基、芳基或烷芳基中的至少一种；或
当a＝2时，两个R3基团独立地含有新烷氧基，醚基团，或C2-C30直链或支链的烷基、链烯基、炔基、芳烷基、芳基或烷芳基中的至少一种，或两个R3基团一起形成烷基二醇根合基团，
和，如果Y是环状结构，则X是环状结构的组成成员并且环状结构也可含有杂原子基团，例如焦磷酸根基团，如以上所示的通式II，或这里所述的其它杂原子中的任何一种。例如，在一些实施方案中在通式II中的R1可以不存在，并且与R1邻近的氧原子直接或间接地偶联于X上。作为含有焦磷酸根杂原子基团的环状结构的例子，参见下面的通式IX。
例如，在一些实施方案中，偶联剂可以由通式III表示：
通式III：
式中：
c＝1或2
d＝2或3
R4含有新烷氧基，醚基团，或C2-C30直链或支链的烷基、链烯基、炔基、芳烷基、芳基或烷芳基中的至少一种，
R5含有新烷氧基，醚基团，或C2-C30直链或支链的烷基、链烯基、炔基、芳烷基、芳基或烷芳基中的至少一种，
X＝第四族过渡金属；和
当c＝1时，R6含有新烷氧基，醚基团，或C2-C30直链或支链的烷基、链烯基、炔基、芳烷基、芳基或烷芳基中的至少一种；或
当c＝2时，两个R6基团独立地含有新烷氧基，醚基团，或C2-C30直链或支链的烷基、链烯基、炔基、芳烷基、芳基或烷芳基中的至少一种，或两个R6基团一起形成烷基二醇根合基团。
在一些实施方案中，偶联剂包括一个或多个的钛原子，锆原子，或其它合适的第四族过渡金属。在一些此类实施方案中，金属具有连接于金属原子上的至少一个杂原子官能团，例如焦磷酸根官能团。合适的焦磷酸根基团的例子已描述在美国专利No.4,634,785中，1984年9月14日申请，标题为“钛和锆的焦磷酸盐、其制备和用途”，和美国专利No.4,122,062中，1975年9月30日申请，标题为“可用作偶联剂的烷氧基钛酸酯盐”，在此以引用的方式引入两者的全部内容。在一些实施方案中，偶联剂具有连接于金属原子上的一个，两个或三个此类杂原子官能团。杂原子官能团中的每一个可以包括一个或更多个或者两个或更多个杂原子(例如，一个，两个，或两个或更多个磷酸根原子)，并且一个或更多个杂原子可以各自具有一定数量的键接于杂原子上的氧原子(在一些情况下，氧原子也可分布在两个杂原子之间，和直接键接于两个杂原子上)。此外，在一些实施方案中至少一个的杂原子可具有键接于其上的一个或多个羟基。一个示例性的杂原子官能团包括有至少一个羟基连接于一个磷酸根原子上的焦磷酸根官能团。
另外，一个或多个杂原子官能团中的每一个可具有连接于杂原子官能团上的一个或多个有机基团(例如，参见在以上通式中的-OR1，-OR’2，-OR”2，-OR4和OR5基团)。如上所述，该R1，R’2，R″2，R4，和R5基团可以含有新烷氧基，醚基团，和/或直链或支链烷基，链烯基，炔基，芳烷基，芳基，或烷芳基。该R1，R’2，R″2，R4，和R5基团可具有2-30个碳原子，6-24个碳原子，8-24个碳原子，或8-16个碳原子。在其中两个或多个有机基团连接于杂原子官能团上的一些实施方案中，在给定的杂原子上的有机基团是相同的，而在其它实施方案中该有机基团彼此不同。作为一个例子，一个或多个的有机基团可以是键接于氧上的烷基，一起表示烷基醚基团如辛基醚基团(例如，参见下面所示的通式IV-IX)，并且各杂原子官能团可具有键接于其上的两个辛基醚基团。
有机金属化合物的金属原子也可具有直接键接于其上的一个或两个有机基团(例如，参见在通式I和III中的R3O-或R6O-基团)。例如，连接于金属原子上的一个或多个有机基团可以含有新烷氧基，醚基团，和/或R3或R6基团可以含有C2-C30，C6-C24，C8-C24，或C8-C16直链或支链烷基，链烯基，炔基，芳烷基，芳基，烷芳基。
新烷氧基是支化的有机官能团，在一些实施方案中它可具有通式(R7)(R8)(R9)CCH2O-，其中R7，R8和R9各自是一价烷基，链烯基，炔基，芳烷基，芳基，或烷芳基，卤素，它们的醚取代衍生物，这些基团中任何一种的氧基衍生物或醚取代的氧基衍生物。直接连接于金属原子或杂原子基团上的这类有机官能团的特定例子包括2，2(双2-丙烯醇根合甲基)丁醇根合和2-丙醇根合。新烷氧基官能团的附加例子已提供于美国专利No.4,600,789，1984年5月14日申请，标题为“可用作偶联剂和聚合物加工助剂的新烷氧基有机基-钛酸酯”；美国专利No.4,623,738，1985年4月22日申请，标题为“可用作偶联剂和聚合物加工助剂的新烷氧基有机基-钛酸酯和有机基锆酸酯”；和美国专利No.4,657,988，1986年2月28日申请，标题“再次聚合”。在此，以引用的方式明确地引入所有这些专利的全部内容。
如上所述，在其中a＝2或c＝2的一些实施方案中，两个R3O-或R6O-基团可以连接在一起，在一些实施方案中形成二醇根合结构，例如烷基二醇根合基团(例如，参见下面在化学式(IV)和(VIII)中所示的结构)。该烷基二醇根合可以是氧代烷基二醇根合或二氧代烷基二醇根合。该烷基二醇根合基团也可以包括包含附加的有机官能团的侧链。可以作为R3O-或R6O-基团包括的二醇根合基团的例子已提供于美国专利No.4,087,402，1976年4月19日申请，标题为“有机钛酸酯螯合物及其用途”；和美国专利No.4,277,415，1979年8月29日申请，标题为“焦磷酸根合钛酸酯加合物”，在此以引用的方式引入两者的全部内容。
下面是用于本发明中的偶联剂的一些例子：
锆IV2，2(双2-丙烯醇根合甲基)丁醇根合，三(二异辛基)焦磷酸根合-O：
(通式IV)
钛IV双(二辛基)焦磷酸根合-O，亚乙基二醇根合(加合物)，双(二辛基)氢亚磷酸盐：
(通式V)
与1摩尔的二异辛基亚磷酸酯形成的钛IV，2-丙醇根合，三(二辛基)-焦磷酸根合-O)加合物：
(通式VI)
钛IV2，2(双2-丙烯醇根合甲基)丁醇根合，三(二辛基)焦磷酸根合-O：
(通式VII)
钛IV双(二辛基)焦磷酸根合-O，氧代亚乙基二醇根合，(加合物)，双(二辛基)(氢)亚磷酸盐：
(通式VIII)
(锆IV2，2-双(2-丙烯醇根合甲基)丁醇根合，环二[2，2-(双2-丙烯醇根合甲基)丁醇根合]，焦磷酸根合-O，O)：
(通式IX)
该传热材料可以包括以上一般或具体描述的偶联剂中的任何一种，或它们的任何组合。该传热材料可以包括约0.1wt％-约3wt％，约0.30wt％-约2.0wt％，或约0.50wt％-约1.0wt％的偶联剂。
在一些实施方案中，该聚合物弹性体组分是有机硅橡胶，硅氧烷橡胶，硅氧烷共聚物或任何其它合适的含有机硅的橡胶。在其它实施方案中，聚合物弹性体组分是烃橡胶化合物或橡胶化合物的共混物。该烃橡胶可以包括饱和或不饱和的橡胶化合物。在一些实施方案中，可以使用饱和橡胶，并且对于热氧化降解可能不太敏感。根据本发明可使用的饱和橡胶的例子是乙丙橡胶(EPR，EPDM)，聚乙烯/丁烯，聚乙烯-丁烯-苯乙烯，聚乙烯-丙烯-苯乙烯，氢化的聚二烯烃“单醇”(如氢化的聚丁二烯单醇，氢化的聚丙二烯单醇，氢化的聚戊二烯单醇)，氢化的聚二烯烃“二醇”(如氢化的聚丁二烯二醇，氢化的聚丙二烯二醇，氢化的聚戊二烯二醇)和氢化的聚异戊二烯，聚烯烃弹性体，或任何其它合适的饱和橡胶，或它们的共混物。在一些实施方案中，可以使用氢化的聚丁二烯单醇，和在一些情况下称为羟基终端的乙烯丁烯共聚物，特制单醇。
在其它实施方案中，可以使用不饱和橡胶。不饱和橡胶和橡胶配混物的例子是聚丁二烯，聚异戊二烯，聚苯乙烯-丁二烯和其它合适不饱和橡胶，它们的共混物，或饱和和不饱和橡胶配混物的共混物。如果该橡胶是不饱和的，则在一些实施方案中配混物可以经历加氢过程以破裂或除去至少一些的双键。在这里使用的短语“氢化过程”是指不饱和有机化合物与氢气反应，这通过氢气直接加成到一些或全部的双键上来进行，得到饱和产物(加成氢化)，或通过完全地破裂该双键来进行，据此该链段进一步与氢气进行反应(氢解)。
该橡胶配混物可以是“可自交联的”：它们能够与其它橡胶分子进行分子间交联或本身进行分子内交联，这取决于组合物的其它组分。橡胶配混物的分子内交联和分子间交联可以利用下面进一步讨论的任选的交联剂来促进。
该传热材料可以包括约1wt％-约50wt％，或约3wt％-约14wt％，或约5wt％-约10wt％的聚合物弹性体材料。
该导热性填料材料可以包括分散在传热材料中的导热填料颗粒。导热填料颗粒一般具有高的热导率。合适的填料包括银，铝，铜和它们的合金，氮化硼，氮化铝，涂银的铜，涂银的铝，碳纤维，和有金属镀层的碳纤维如镀镍纤维。典型的填料平均粒度可以是在约0.5和约25μm之间，在约1μm和约25μm之间，或在约2μm和约20μm之间，具有约100μm的最大粒度。填料颗粒的粒度分布可以是单模态分布或多模态(例如，双模态或三模态)分布。填料颗粒在聚合物弹性体材料内的分散可以通过以上所述的偶联剂的添加来促进。该传热材料可以包括约30wt％-约99wt％之间，约80wt％-约95wt％，或约85wt％-约92wt％的导热填料。
另外，该传热材料也可具有任选的蜡或相变材料。对于一些应用，如栅格阵列(landgrid array)(LGA)应用，该蜡或相变材料可具有低于约90℃，在约40℃和约90℃之间，在约45℃和约70℃之间，或在约45℃和约60℃之间的熔点。对于其它应用，如球栅阵列(BGA)，高温LGA或非LGA应用，该蜡或相变材料可具有低于约165℃，低于约110℃，在约40℃和约165℃之间，在约45℃和约110℃之间，或在约45℃和约60℃之间的熔点。
该传热材料可以包括低于约30wt％，低于约10wt％，或约1wt％到约5wt％的蜡或其它相变材料。传热材料的蜡或相变组分可以包括石蜡(即，微晶石蜡)，聚合物蜡或天然蜡，或它们的任何组合。石蜡是具有通式CnH2n+2、具有在约20℃至约100℃之间的熔点的固体烃类的混合物。典型地聚合物蜡是聚乙烯蜡，聚丙烯蜡，或共聚物(例如，乙烯-马来酸酐或乙烯-乙酸乙烯酯，或其它共聚物)，并且具有约40℃到约165℃，或约140℃或更低的熔点范围。天然蜡包括巴西棕榈蜡(熔点在约82℃和约86℃之间)和蜂蜡(熔点在约62℃和约64℃之间)。
该蜡或相变组分可以允许该传热材料具有一种熔点或熔点范围，该熔点或熔点范围等于或低于使用传热材料的电子设备的操作温度。这样，该传热材料可以在正常的操作条件下软化或熔化，从而让传热材料流过并且更好地贴合于希望通过其传热的任何表面。这一软化和/或流过该传热表面可以促进在电子设备的组件之间的有效传热。在一些实施方案中，该传热材料可以在约40℃，约45℃，约90℃，或约100℃下开始熔化，或可以在约40℃-约90℃之间，在约45℃-约85℃之间，在约45℃-约50℃之间，或在约100℃-约115℃之间部分地或完全地熔化。
该蜡或相变材料是任选的组分。在一些实施方案中该聚合物弹性体材料和/或该填料和/或该传热材料的附加组分可具有在使用传热材料的电子设备的正常操作温度范围之内的相变。结果，该聚合物弹性体和/或该填料和/或该传热材料的附加组分可以促进在正常的操作条件中传热材料的软化，从而让传热材料流过并且更好地贴合于希望通过其传热的任何表面。
任选的附加组分可包括油，如α-烯烃共聚物，乙烯-丙烯共聚物，石蜡油或其它非结晶的脂肪族材料。作为一个例子，可以使用油，它也可以被描述为不具有极性基团的烃基合成油，或乙烯和α-烯烃的共低聚物或乙烯-丙烯共聚物油。合适的油包括，，石蜡油和其它植物油或矿物油。
其它的任选组分包括低熔点合金如伍德合金(Wood′s metal)，菲尔德合金(Field′s metal)或在约35℃和约180℃之间，在约45℃和约100℃之间，或在约45℃和约60℃之间熔化的其它合金。菲尔德合金的一个例子是在大约62℃(144°F)下变成液体的易熔合金并且是具有下列重量百分数的由铋、铟和锡组成的低共熔合金：32.5％Bi，51％In，16.5％Sn。包括低熔点合金的传热材料可以在正常的操作条件下软化，从而让传热材料流过并且更好地贴合于希望通过其传热的任何表面。
另外，抗氧化剂任选地包括在传热材料中以便抑制相变体系的氧化和热降解。该抗氧化剂可以是酚型或胺型抗氧化剂，或任何其它合适类型的抗氧化剂，或它们的组合。酚型或胺型抗氧化剂也可以是空间位阻酚型或胺型抗氧化剂。例如，该抗氧化剂可以是酚型抗氧化剂如1076，或3-(3，5-二-(叔)-丁基-4-羟苯基)丙酸十八烷基酯。在其它实施方案中，该抗氧化剂可以是胺型抗氧化剂如565，或2，6-二-叔丁基-4-(4，6-双(辛硫基)-1，3，5-三嗪-2-基氨基)苯酚。该抗氧化剂也可以是含硫的酚类抗氧剂，例如空间位阻的含硫的酚类抗氧剂。在一些实施方案中，可以使用以上类型的抗氧化剂中的任何一种的热稳定性的抗氧化剂。该传热材料可以包括约0.01wt％-约5wt％，约0.05wt％-约2wt％，或约0.07wt％-约11wt％的抗氧化剂。
其它任选的组分也可以被添加到传热材料中。例如，交联用化合物或树脂可以被添加到传热材料中以便使传热材料具有所希望的稠度。在一些实施方案中，胺类或胺型树脂被添加或引入到橡胶组合物或到橡胶配混物的混合物中，促进在胺类或氨基树脂与在至少一种的橡胶配混物上的伯羟基或末端羟基之间的交联反应。在氨基树脂和橡胶配混物之间的交联反应将产生混合物形式的“软凝胶”，而不是液态。在氨基树脂和橡胶组合物之间和/或在橡胶配混物本身之间的交联度将决定软凝胶的稠度。例如，如果氨基树脂和橡胶配混物发生最低量的交联(交联可用的位点中的10％实际上用于交联反应中)，则该软凝胶将是更加“液体状”的。然而，如果该氨基树脂和该橡胶配混物发生大量的交联(交联可用的位点中的40-60％实际上用于交联反应中和可能有可测量程度的在橡胶配混物本身之间的分子间交联或分子内交联)，则凝胶将变得更稠和更加“固体状”。
氨基树脂是在树脂骨架的任何部分上包括至少一个胺取代基的那些树脂。氨基树脂也可以是从尿素，硫脲，蜜胺或有关化合物与醛(特别甲醛)的反应所得到的合成树脂。典型的和设想的氨基树脂是伯胺树脂，仲胺树脂，叔胺树脂，缩水甘油基胺环氧树脂，烷氧基苄基氨基树脂，环氧氨基树脂，三聚氰胺树脂，烷基化三聚氰胺树脂，和三聚氰胺-丙烯酸树脂。三聚氰胺树脂在这里所述的几个设想的实施方案中是特别有用的和优选的，因为a)它们是环型化合物，该环含有三个碳和三个氮原子，b)它们能够通过缩合反应与其它化合物和分子容易地结合，c)它们能够与其它分子和化合物反应以促进链生长和交联，d)它们比尿素树脂更耐水和耐热，e)它们能够作为水溶性糊浆形式使用或作为可分散于水中的不溶性粉末形式使用，和f)它们具有高熔点(大于约325℃并且是相对不易燃的)。烷基化三聚氰胺树脂，如丁基化的三聚氰胺树脂，是通过在树脂形成过程中引入烷基醇而形成的。交联化合物和方法的其它例子已提供于美国专利No.7,244,491，标题为“热界面材料”，它以全部内容引入这里供参考。该传热材料可以包括低于约5wt％，低于约2wt％，或低于约1wt％的交联剂。
传热材料的不同组分的wt％可以是以上提供的wt％范围的任何组合。作为一个例子，传热材料具有约5wt％-约10wt％的聚合物弹性体材料，约1wt％-约5wt％蜡或相变材料，约85wt％-约92wt％的导热性填料，约007wt％-约11wt％抗氧化剂，和约0.65wt％-约1.2wt％偶联剂。任选，低于约1wt％的交联剂也可被添加到传热材料中。除以上所列举的那些之外，其它化合物也可被添加到传热材料中，例如在下列专利中所提供的化合物中的任何一种：美国专利No.6,451,422，标题为“热界面材料”，美国专利No.7,244,491，标题为“热界面材料”，和美国专利出版物No.2006/0040112，标题为“热连接和界面体系、其制造方法和用途”，它们中的全部三者以全部内容被引入这里供参考。
这里所述的传热材料可以通过混合聚合物弹性体组分，任选的蜡或其它相变材料，和任选的抗氧化剂来制备。这些组分进行共混和加热，直到该蜡或其它相变材料和/或该聚合物弹性体组分熔化形成第一种混合物为止。偶联剂然后被添加到混合器中并且与偶联剂共混而形成第二种混合物。导热填料然后全部在一个步骤中或分多个步骤被添加到第二种混合物中，然后进行共混而形成最终的传热材料。在本发明的一些实施方案中，在成品传热材料中，导热填料在聚合物弹性体组分内形成离散的微相，并且因此，甚至在添加偶联剂的情况下，导热填料没有均匀地分布在整个聚合物弹性体组分中。
该传热材料可以利用各种技术用于子组装件和/或电子设备的制造中。例如，该传热材料可以成型为一系列的垫片，其中这些垫片是在第一个和第二个衬层之间形成的。垫片的厚度可以是大约10密耳，或在约5密耳和约20密耳之间。该垫片可以在放置于衬层材料之间之前或之后被裁切成所需尺寸。
传热材料可以在应用之前任选地被冷冻，以使得它更容易处理和从衬层之间取出。传热材料将要接触的基材的表面可以进行清洁(例如，半导体芯片和/或散热器)，例如用IPA。基材任选地被加热，第一衬层从该传热材料上揭去，然后将该传热材料贴合于基材上。然后让该基材冷却并除去第二衬层。在其中传热材料被放置在散热器和半导体芯片之间的实施方案中，传热材料施加于以上所述的第一基材(即，散热器或半导体芯片中的一个)，和然后第一基材贴合于第二基材(即，散热器或半导体芯片中的另一个)，实质上形成了在散热器和半导体芯片之间夹有传热材料的一种夹层结构，如图1中所示。
在根据本发明的一些实施方案的另一种方法中，该传热材料被成型为一种形状，后者能够例如通过热熔化系统被分配。该传热材料在该热熔化系统中熔化，然后被分配到第一基材(该半导体芯片或该散热器中的一个)之上。如上所述，该半导体芯片和该散热器然后被放置在一起，实质上形成夹层结构，其中传热材料布置在散热器和半导体芯片之间，如图1中所示。
在根据本发明的一些实施方案的又一个方法中，该传热材料溶于溶剂例如脂族烃溶剂如环己烷、庚烷、十二烷、石蜡油、工艺油或异链烷烃流体，或其它合适溶剂中。溶液然后通过使用丝网印刷方法被施加于半导体芯片和散热器当中的一种或两者上。该半导体芯片和该散热器然后被放置在一起，实质上形成夹层结构，其中传热材料布置在散热器和半导体芯片之间，如图1中所示。
几种不同类型的试验可用于测试传热材料的效力。例如，此类试验的三个实例是热循环试验，高度加速的应力试验(HAST)，和烘烤试验。这些测试典型地针对已经放置于散热器基材和半导体基材之间的传热材料的样品来进行的。在热循环试验的一个例子中，该传热材料是在-55℃和125℃之间循环1000次。这一试验通常被称为TC1000JEDEC B试验。典型地，热电偶被固定到传热材料上，传热材料的温度在两种温度之间连续循环(当达到温度范围的一端时，该系统开始加热或冷却到温度范围的另一端)。在HAST试验的一个例子中，传热材料在130℃、85％RH条件下放置96个小时(这是在下面的实施例中所提及的完全HAST试验)。在烘烤试验的一个例子中，该传热材料在烘箱中于125℃或150℃下放置1000小时。在这些试验中，该传热材料被放置于在半导体材料和散热器材料(例如镀镍的铜材料)之间的“夹层结构”中。
另外，传热材料也可以在简化的HAST试验中进行测试。在该试验中，该传热材料放置于敞开容器(例如，盖子或盘子，典型地在散热器材料如镀镍的铜上)中。没有引入以上讨论的夹层结构中，该材料经历以上所述的HAST条件。
在任何这些试验完成之后，散热器/传热材料/半导体基材复合材料被检查在传热材料与散热器和/或半导体基材之间的层离或其它物理缺陷。如果没有发现缺陷，则该材料通过试验。试验夹层结构的热性能(例如，热阻抗和/或导热率)也可以在任何这些试验之前和之后进行试验。在简化的HAST试验中，对传热材料检查以发现缺陷如裂纹或其它变形以及也可以测试该材料的重量变化。如果没有发现缺陷，则该材料通过试验。
传热材料的传热特性也可以按照各种方式进行测试。例如，切条试验可用于测量热导率和热阻抗。切条试验的一个例子已描述在ASTM D 5470-06试验方法中。当根据这一方法测试时，这里描述的传热材料当中的至少一些具有至少约2.5W/mK，或至少约2.7W/mK，至少约3.0W/mK，至少约3.7W/mK，至少约4.0W/mK，或至少约4.4W/mK的热导率。热阻抗是在50微米厚度下低于约020mm2·K/W，在50微米厚度下低于约0.16mm2·K/W，在50微米厚度下低于约0.12mm2·K/W，或在50微米厚度下低于约0.10mm2·K/W。
另外，该热阻抗和/或热导率可以在以上所述的可靠性测试之前和之后进行测试。热导率和/或热阻抗的劣化的量是较低热性能的指征。例如，这里所述的传热材料实施方案当中的一些的热阻抗和/或热导率在任何的以上所述的可靠性试验之后显示出了在热导率上的0％，低于约5％或低于约10％下降率(或在热阻抗上的增加)，与在可靠性试验之前获取的测量值相比而言。
此外，传热材料的重量变化也可以在任何上述试验之前和之后进行监测。在一些情况下，低于约10％，低于约5％，低于约2％，或低于约1％的重量变化可以表明该传热材料是热稳定的并且是TIM1和/或TIM2应用的有效传热材料。
具体实施方式
下列实施例是本发明的多个实施方案的示例。(需要指出的是，在实施例中提供的全部wt％值是以TIM的成品重量为基础的)。
实施例1
在实施例1中，6.5wt％弹性体(羟基终端的乙烯-丁烯共聚物，特制单醇)，1.9wt％的具有约45℃的熔点的微晶蜡，和010wt％1076在加热的混合器中进行掺混和共混，直到该掺混物已经熔化和具有基本上均匀的外观为止。添加0.7wt％钛IV2，2(双2-丙烯醇根合甲基)丁醇根合，三(二辛基)焦磷酸根合-O，然后该掺混物再次进行共混，直到该掺混物具有基本上均匀的外观为止。添加90.8wt％的铝粉，然后该掺混物再次被共混，直到它具有基本上均匀的外观为止。偶联剂似乎没有与弹性体，蜡和抗氧化剂的掺混物完全混溶。
该热界面材料然后在衬膜之间在90℃下夹持15分钟，然后裁切成10毫米正方形。该衬层然后被除去，正方形样品被放置在镀镍的散热器和硅芯片之间，产生“试验夹层结构”。通过使用试验夹层结构的快速扩散性(flash diffusivity)进行热阻抗测量。具有氙光源的Netzsch LFA 447设备用于在HAST试验之前和之后的这些测量中。试验夹层结构经历HAST条件达96小时(下面更详细描述HAST试验)。该材料通过了HAST试验(TIM没有值得注意的可见退化，在TIM与镀镍的铜散热器之间或在TIM与硅芯片之间没有层离)。另外，该热性能没有显著地下降(下面更详细描述热性能的测试)。具体地说，试验夹层结构的热阻抗在HAST试验之后与在HAST试验之前相比是相同的(两个值是0.09℃·cm2/W)。
实施例2
根据以上对于实施例1所述的程序制备实施例2。不同组分的类型和用量也与实施例1中相同，只是使用锆IV2，2(双2-丙烯醇根合甲基)丁醇根合，三(二异辛基)焦磷酸根合-O代替钛IV2，2(双2-丙烯醇根合甲基)丁醇根合，三(二辛基)焦磷酸根合-O，并且使用Honeywell公司的低密度聚乙烯617蜡(低密度、低分子量聚乙烯均聚物，具有由ASTM D-3954方法测得的101℃的梅特莱尔(Mettler)滴点和由ASTM D-5测得的70的硬度和由ASTM D-1505测得的0.91g/cc的密度)代替在实施例1中所使用的蜡。偶联剂似乎没有与弹性体，蜡和抗氧化剂的掺混物完全混溶。TIM用于产生试验夹层结构，与对于实施例1中所述的一样，并且该试验夹层结构经历HAST条件达96小时。该材料通过HAST试验。另外，该热性能没有显著地退化。具体地说，试验夹层结构的热阻抗在HAST试验之后与在HAST试验之前相比是相同的(两个值是0.11℃·cm2/W)。
实施例3
根据以上对于实施例1所述的程序制备实施例3。不同组分的类型和用量也与实施例1中相同，只是Kraton的量是6.2wt％和抗氧化剂的量是0.50wt％。另外，实施例1的蜡用1.8wt％油替换。偶联剂似乎没有与弹性体，油和抗氧化剂的掺混物完全混溶。制备该TIM并且按照以上对于实施例1所述方法进行试验。试验夹层结构通过了HAST试验，并且材料的热阻抗实际上已降低(热阻抗值，在HAST试验之前是0.11℃·cm2/W，和在HAST试验之后是010℃·cm2/W)。
对比例1
根据以上对于实施例1所述的程序制备对比例1。不同组分的类型和量与实施例1中的相同，只是使用下列偶联剂代替实施例1的偶联剂：
钛IV，2-丙醇根合，三异十八酸根合-O
通式X：
另外，还添加0.4wt％的丁基化的三聚氰胺和添加90.4wt％(而不是90.8wt％)的填料。偶联剂似乎与弹性体，蜡，抗氧化剂和丁基化的三聚氰胺的掺混物基本上完全混溶。该材料没有通过HAST试验。另外，观察到热性能的显著退化。具体地说，试验夹层结构的热阻抗从0.10℃·cm2/W提高到0.50℃·cm2/W。
以上实施例说明，本发明的偶联剂得到通过HAST试验的热界面材料并且在HAST试验之前和之后提供相对一致的热性能。
另外，几种的偶联剂在简化的HAST试验中进行测试。
实施例4
根据以上实施例1生产TIM，该TIM是以10密耳的厚度被铺展到镀镍的铜散热器上并且暴露于HAST条件达96小时。该材料具有04％的重量增加。
实施例5
根据以上实施例2生产TIM，并且TIM是按照以上对于实施例4所述的方法来制备和试验。该材料具有0.3％的重量增加。
实施例6
根据以上实施例3生产TIM，并且TIM是按照以上对于实施例4所述的方法来制备和试验。该材料具有07％的重量增加。
实施例7
根据实施例2生产TIM，只是使用用1摩尔的二异辛基亚磷酸酯形成的钛IV，2-丙醇根合，三(二辛基)-焦磷酸根合-O)加合物，代替钛IV2，2(双2-丙烯醇根合甲基)丁醇根合，三(二辛基)焦磷酸根合-O。偶联剂似乎没有与弹性体，蜡和抗氧化剂的掺混物完全混溶。制备该TIM并且按照以上对于实施例4所述方法进行试验。该材料具有0.2％的重量增加。
实施例8
根据实施例3生产TIM，只是使用具有约45℃的熔点的微晶蜡(与实施例1中相同的蜡)代替油。偶联剂似乎没有与弹性体，蜡和抗氧化剂的掺混物完全混溶。制备该TIM并且按照以上对于实施例4所述方法进行试验。该材料没有重量变化。
对比实施例2
根据以上对比实施例1生产TIM。制备该TIM并且按照以上对于实施例4所述方法进行试验。该材料具有20.4％的重量增加。
对比实施例3
根据实施例1生产TIM，只是使用钛IV，2-丙醇根合，三异十八酸根合-O偶联剂代替实施例1的偶联剂。偶联剂似乎与弹性体，蜡和抗氧化剂的掺混物基本上完全混溶。制备该TIM并且按照以上对于实施例4所述方法进行试验。该材料具有207％的重量增加。
描述在实施例4-8和对比例2和3中的这些简化的HAST试验表明：当在简化的HAST试验中进行测试时，通过了完全HAST试验并且在经历完全HAST试验之后在热性能上具有良好稳定性的那些配制剂也具有相对小的重量变化。另外，这些简化的HAST试验表明，本发明的不同TIM配制剂在简化的HAST试验之后也具有较低的重量损失和/或热性能退化。
下列实施例9-14和对比实施例4和5进行完全HAST试验：
实施例9
在实施例9中，622wt％弹性体(羟基终端的乙烯-丁烯共聚物，特制单醇)，1.78wt％的具有约45℃的熔点的微晶蜡，和05wt％1076在加热的混合器(该混合器具有加热夹套并且加热油维持在140℃)中进行掺混和共混，直到该掺混物已经熔化和具有基本上均匀的外观为止。添加0.67wt％钛IV2，2(双2-丙烯醇根合甲基)丁醇根合，三(二辛基)焦磷酸根合-O，然后该掺混物再次在140℃的油温度下进行共混，直到该掺混物具有基本上均匀的外观为止。添加90.8wt％的铝粉，然后该掺混物再次在140℃的油温度下被共混，直到它具有基本上均匀的外观为止，形成传热材料。偶联剂似乎没有与弹性体，蜡和抗氧化剂的掺混物完全混溶。
该传热材料被布置在硅芯片与镀镍的散热器之间并且进行完全HAST试验。在HAST之前的热阻抗是0.098℃·cm2/W。在HAST之后，热阻抗是0.077℃·cm2/W。在HAST试验之前热导率是3.26W/mK和在HAST试验之后是4131W/mK。
实施例10
在实施例10中，根据描述在实施例9中的方法来生产传热材料，只是使用锆IV2，2(双2-丙烯醇根合甲基)丁醇根合，三(二异辛基)焦磷酸根合-O偶联剂代替在实施例9中所使用的偶联剂。然而，当尝试将该传热材料铺展在硅芯片与散热器之间时，散热器材料的粘度太高而无法形成有效的夹层结构，然后该材料不进行试验。相反地，再次根据在实施例9中所述的方法生产传热材料，只是油温度是120℃而不是140℃。较低的温度导致161Pa·s的较低动态粘度，与在较高温度下的205Pa·s形成对比(粘度是通过在Haake RT20流变仪中使用锥和板(1度圆锥形)几何结构在87℃下测量的并且以25Hz报道)。
在较低温度下生产的传热材料被布置在硅芯片与镀镍的散热器之间并且进行完全HAST试验。在HAST之前的热阻抗是0.108℃·cm2/W。在HAST之后，热阻抗是0.106℃·cm2/W。在HAST之前的热导率是341W/mK和在HAST之后的热导率是3.478W/mK。
本实施例说明，含有某些偶联剂的传热材料的一些性能受到加工条件如温度所影响。具体地说，在一些实施方案中这里所述的任何传热材料的加工条件可以进行调节以确保该传热材料的动态粘度低于200Pa·s，低于180Pa·s，低于170Pa·s或低于160Pa·s。例如，加热介质的温度可以维持低于140℃，等于或低于130℃，或等于或低于120℃。
实施例11
在实施例11中，根据描述在实施例9中的方法来生产传热材料，只是使用钛IV双(二异辛基)焦磷酸根合-O，乙二醇根合，(加合物)，双(二辛基)(氢)亚磷酸根合偶联剂代替在实施例9中所使用的偶联剂。
该传热材料被布置在硅芯片与镀镍的散热器之间并且进行完全HAST试验。在HAST之前的热阻抗是0.107℃·cm2/W。在HAST之后，热阻抗是0.105℃·cm2/W。在HAST之前的热导率是3.515W/mK和在HAST之后的热导率是3.588W/mK。
实施例12
在实施例12中，根据描述在实施例9中的方法来生产传热材料，只是使用用1摩尔的二异辛基亚磷酸酯偶联剂所形成的钛IV，2-丙醇根合，三(二辛基)焦磷酸根-O加合物，代替在实施例9中所使用的偶联剂。
该传热材料被布置在硅芯片与镀镍的散热器之间并且进行完全HAST试验。在HAST之前的热阻抗是0.099℃·cm2/W。在HAST之后，热阻抗是0.073℃·cm2/W。在HAST之前的热导率是3.265W/mK和在HAST之后的热导率是4411W/mK。
实施例13
在实施例13中，根据描述在实施例9中的方法来生产传热材料，只是使用钛IV双(二辛基)焦磷酸根合-O，氧代亚乙基二醇根合，(加合物)，双(二辛基)(氢)亚磷酸根-O偶联剂代替在实施例9中所使用的偶联剂。
该传热材料被布置在硅芯片与镀镍的散热器之间并且进行完全HAST试验。在HAST之前的热阻抗是0.098℃·cm2/W。在HAST之后，热阻抗是0.088℃·cm2/W。在HAST之前的热导率是3.189W/mK和在HAST之后的热导率是3551W/mK。
实施例14
在实施例14中，根据描述在实施例9中的方法来生产传热材料，只是使用锆IV2，2-双(2-丙烯醇根合甲基)丁醇根合，环二[2，2-(双2-丙烯醇根合甲基)丁醇根合)，焦磷酸根合-O，O)偶联剂代替在实施例9中所使用的偶联剂。
该传热材料被布置在硅芯片与镀镍的散热器之间并且进行完全HAST试验。在HAST之前的热阻抗是0.107℃·cm2/W。在HAST之后，热阻抗是0.098℃·cm2/W。在HAST之前的热导率是3262W/mK和在HAST之后的热导率是3566W/mK。
对比实施例4
在对比实施例4中，根据描述在实施例9中的方法来生产传热材料，只是使用钛IV，2-丙醇根合，三异十八酸根合-O偶联剂代替在实施例9中所使用的偶联剂。
该传热材料被布置在硅芯片与镀镍的散热器之间并且进行完全HAST试验。在HAST之前的热阻抗是0108℃·cm2/W。在HAST之后，热阻抗是O.204℃·cm2/W。在HAST之前的热导率是3.403W/mK和在HAST之后的热导率是1.924W/mK。
该对比实施例也在120℃的较低温度下生产。在该较低温度下生产的样品被布置在硅芯片与镀镍的散热器之间并且进行完全HAST试验。在HAST之前的热阻抗是0.109℃·cm2/W。在HAST之后，热阻抗是0.365℃·cm2/W。在HAST之前的热导率是3.515W/mK和在HAST之后的热导率是1196W/mK。因为在两种温度下的结果是类似的，热阻抗和热导率似乎没有受到在该温度范围内的温度变化所影响。
对比实施例5
在对比实施例5中，根据描述在实施例9中的方法生产传热材料，只是使用下列偶联剂：
钛IV，2，2(双2-丙烯醇根合甲基)丁醇根合，三新癸酸根合-O：
通式XI：
该传热材料被布置在硅芯片与镀镍的散热器之间并且进行完全HAST试验。在HAST之前的热阳抗是0.131℃·cm2/W。在HAST之后，热阳抗是0.263℃·cm2/W。在HAST之前的热导率是3769W/mK和在HAST之后的热导率是1921W/mK。
实施例9-14和对比实施例4和5表明，当与根据对比实施例4和5生产的传热材料相比时，本发明的传热材料显示出可接受的和稳定的热性质。

Claims (16)

1.传热材料，它包括：
聚合物弹性体材料；
蜡或相变材料；
导热性填料；和
由通式I表示的偶联剂：
通式I：                                                 
其中Y是环状结构或Y由下列通式II表示：
通式II：  
式中：
a=1或2；
b=2或3；
R1含有新烷氧基，醚基团，以及C2-C30直链或支链烷基，链烯基，或炔基，或C6-C30芳烷基，芳基，或烷芳基中的至少一种；
R'2和R''2独立地选自氢，新烷氧基，醚基团，以及C2-C30直链或支链烷基，链烯基，或炔基，或C6-C30芳烷基，芳基，或烷芳基，
X=第四族过渡金属；和
其中，当a = 1时，R3含有新烷氧基，醚基团，或C2-C30直链或支链的烷基、链烯基、或炔基、或C6-C30芳烷基、芳基或烷芳基中的至少一种； 其中，当a = 2时，两个R3基团独立地含有新烷氧基，醚基团，或C2-C30直链或支链的烷基、链烯基、或炔基、或C6-C30芳烷基、芳基或烷芳基中的至少一种，或两个R3基团一起形成烷基二醇根合基团，
和
当Y是环状结构时，X是环状结构的组成成员并且环状结构也含有焦磷酸根基团。
2.权利要求1的材料，其中该蜡或相变材料包括聚合物蜡。
3.权利要求2的材料，其中该聚合物蜡选自聚乙烯蜡，聚丙烯蜡，及其共聚物。
4.权利要求2的材料，其中该蜡或相变材料包括低密度、低分子量聚乙烯均聚物。
5.权利要求1的材料，其中该蜡或相变材料包括微晶蜡。
6.权利要求1的材料，还包括氨基树脂。
7.包括由权利要求6的材料形成的热界面材料的电子器件，其中氨基树脂与聚合物弹性体材料交联。
8.权利要求6的材料，其中氨基树脂和聚合物弹性体材料经交联形成液体状软凝胶。
9.权利要求6的材料，其中氨基树脂和聚合物弹性体材料经交联形成固体状软凝胶。
10.权利要求6的材料，其中该材料包含小于5wt％的氨基树脂。
11.权利要求1的材料，其中该材料还包含抗氧化剂。
12.权利要求1的材料，其中该材料具有5 wt%-10 wt%的聚合物弹性体材料，1 wt%-5 wt%的蜡或相变材料，85 wt%-92 wt%的导热性填料，0.65 wt%-1.2 wt%的偶联剂，0.07 wt%-1.1 wt%的抗氧化剂，和低于1 wt%的氨基树脂。
13.权利要求1的材料，其中该材料包括聚合物弹性体材料、蜡、导热性填料、偶联剂、抗氧化剂的组合，该组合包括6.22 wt%的聚合物弹性体材料，1.78wt%的蜡或相变材料，90.8 wt%的导热性填料，0.67wt%的偶联剂，和0.5wt%的抗氧化剂。
14.权利要求1的材料，其中该聚合物弹性体材料包括有机硅橡胶，硅氧烷橡胶，硅氧烷共聚物，饱和烃橡胶配混物或不饱和烃橡胶配混物。
15.权利要求1的材料，其中该聚合物弹性体材料包括乙丙橡胶，聚乙烯/丁烯，聚乙烯-丁烯-苯乙烯，聚乙烯-丙烯-苯乙烯，氢化的聚二烯烃“单醇”，氢化的聚二烯烃“二醇”和氢化的聚异戊二烯，聚烯烃弹性体。
16.权利要求1的材料，其中该聚合物弹性体材料包括氢化聚丁二烯单醇。
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