CN106559974A - 包括导电材料的热界面材料 - Google Patents

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Abstract

包括导电材料的热界面材料。根据多个方面，公开了包括导电材料的热界面材料、包括热界面材料的屏蔽件以及相关方法的示例性实施方式。

Description

包括导电材料的热界面材料
技术领域
本公开总体上涉及包括导电材料的热界面材料。
背景技术
这个部分提供与本公开相关的但未必是现有技术的背景信息。
电子部件(诸如半导体、集成电路组件、晶体管等)通常具有预先设计的温度，在这一温度，电子部件以最优状态运行。理想条件下，预先设计的温度接近周围空气的温度。然而，电子部件的工作产生热。如果不去除热，则电子部件可能以显著高于其正常或期望的工作温度的温度运行。这样过高的温度会对电子部件的工作特性和所关联的设备的运行带来不利影响。
为避免或至少减少由于生热带来的不利的工作特性，应去除热，例如通过将热从工作的电子部件传导到散热片。随后可以通过传统的对流和/或辐射技术使散热片冷却。在传导过程中，热可通过电子部件与散热片之间的直接表面接触和/或电子部件与散热片隔着中间介质或热界面材料(TIM)的接触而从工作中的电子部件传导到散热片。热界面材料可以用来填充传热表面之间的间隙，以便与以空气(相对不良的导热体)填充的间隙相比提高传热效率。
另外，电子设备操作时常见的问题是设备的电子电路内产生电磁辐射。这种辐射可能导致电磁干扰(EMI)或射频干扰(RFI)，这可能干扰一定距离内的其他电子设备的操作。在没有充分屏蔽的情况下，EMI/RFI干扰可能引起重要信号的衰减或完全丢失，从而致使电子设备低效或无法操作。
减轻EMI/RFI影响的常见解决方案是借助使用能够吸收和/或反射和/或重定向EMI能量的屏蔽件。这些屏蔽件典型地用于使EMI/RFI位于其源内，并且用于隔离EMI/RFI源附近的其他设备。
这里所使用的术语“EMI”应当被认为通常包括并指EMI发射和RFI发射，并且术语“电磁的”应当被认为通常包括并指来自外部源和内部源的电磁和射频。因此，(这里所使用的)术语屏蔽广泛地包括并指诸如通过吸收、反射、阻挡和/或重定向能量或其某一组合等来减轻(或限制)EMI和/或RFI，使得EMI和/或RFI例如对于政府法规和/或对于电子部件系统的内部功能不再干扰。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种热界面材料，该热界面材料包括：顶部表面；底部表面；在所述顶部表面和所述底部表面之间延伸的一个或更多个外侧表面；以及沿着所述一个或更多个外侧表面和/或与所述一个或更多个外侧表面相邻的导电材料；其中，所述热界面材料被配置成可作为在截止频率以下的能量不能流动通过的波导来操作；并且/或者其中，当所述底部表面被定位为抵靠或毗邻热源并且所述顶部表面被定位为毗邻或抵靠除热/散热结构时，所述导电材料将与从所述热源到所述除热/散热结构的热流的方向平行。
根据本发明的一个方面，提供了一种板级屏蔽件，该板级屏蔽件包括定位在所述板级屏蔽件的顶部的开口内的前述的热界面材料。
根据本发明的一个方面，提供了一种电子设备，该电子设备包括：印刷电路板，在该印刷电路板上具有热源；以及根据前述的板级屏蔽件，其在所述热源上方被安装到所述印刷电路板。
根据本发明的一个方面，提供了一种屏蔽件，该屏蔽件包括：顶部，在该顶部中具有开口；一个或更多个侧壁，该一个或更多个侧壁从所述顶部下垂并且被配置用于总体上围绕基板上的一个或更多个部件而安装到所述基板；以及热界面材料，该热界面材料被定位在所述开口内，所述热界面材料包括顶部表面、底部表面、在所述顶部表面和所述底部表面之间延伸的一个或更多个外侧表面、以及沿着所述一个或更多个外侧表面和/或与所述一个或更多个外侧表面相邻的导电材料，使得所述导电材料总体上与所述一个或更多个外侧表面平行并且总体上与所述顶部表面和/或所述底部表面垂直。
根据本发明的一个方面，提供了一种电子设备，该电子设备包括：印刷电路板，在该印刷电路板上具有热源；以及根据前述的屏蔽件，其在所述热源上方被安装到所述印刷电路板。
根据本发明的一个方面，提供了一种方法，该方法包括以下步骤：沿着热界面材料的一个或更多个外侧表面和/或与所述一个或更多个外侧表面相邻地设置导电材料，使得所述导电材料总体上与所述一个或更多个外侧表面平行并且总体上与所述热界面材料的顶部表面和/或底部表面垂直，并且/或者，使得所述热界面材料被配置成可作为在截止频率以下的能量不能流动通过的波导来操作。
根据本发明的一个方面，提供了一种方法，该方法包括以下步骤：将热界面材料定位在屏蔽件的顶部的开口内，其中，所述热界面材料包括顶部表面、底部表面、在所述顶部表面和所述底部表面之间延伸的一个或更多个外侧表面、以及沿着所述一个或更多个外侧表面和/或与所述一个或更多个外侧表面相邻的导电材料。
根据本发明的一个方面，提供了一种方法，该方法包括以下步骤：将热界面材料定位在基板上的热源上方，使得所述热界面材料的底部表面被定位为抵靠或毗邻所述热源，并且所述热界面材料的顶部表面被定位为毗邻或抵靠除热/散热结构，其中，所述热界面材料包括在所述顶部表面和所述底部表面之间延伸的一个或更多个外侧表面以及沿着所述一个或更多个外侧表面和/或与所述一个或更多个外侧表面相邻的导电材料。
附图说明
本文所述的附图仅为了说明所选择的实施方式而不是所有可能的实施方式，并且并不旨在限制本公开内容的范围。
图1是安装在印刷电路板(PCB)上的板级屏蔽件(BLS)的透视图，其中，该BLS的顶部包括开口以允许热量逸出，但是该开口还允许电磁能量从BLS的下面逸出；
图2是图1中所示的BLS在热界面材料(TIM)已经被插入到BLS的顶部上的开口中之后的透视图，由此TIM(例如，热垫等)可以与BLS下面的PCB上的热源(例如，芯片等)进行直接接触并且还与BLS上面和外部的除热/散热结构或部件(例如，散热器等)进行直接接触；
图3是根据示例性实施方式的图3中示出的BLS和TIM的透视图，其中，TIM的边或边缘的外表面已经包围有或设置有导电材料(例如，导电涂层等)；
图4是根据示例性实施方式的具有缠绕在TIM的边的外表面上的导电织物的TIM的俯视图；
图5是根据示例性实施方式的例示了包括图4中所示的TIM的BLS的横截面侧视图，其中，BLS被安装于芯片(广义地，热源)上的PCB使得TIM与该芯片和散热器(广义地，除热/散热结构或部件)直接接触；
图6是根据示例性实施方式的例示了在两个电导体之间的图4中所示的TIM的横截面侧视图；以及
图7是根据示例性实施方式的例示了被用作与一个导体(地面)连接的分流器的图4中所示的TIM的横截面侧视图。
相应的标号在所有附图中始终表示对应的部件。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述示例实施方式。
板级屏蔽件有效地阻止辐射电磁发射。但是板级屏蔽件不是有效的热界面材料，因此热问题是一个问题。为了缓解热问题，可以在BLS上制作孔来允许热量逸出。热界面材料(TIM)还可以用来将热量引导到BLS的外部。但是如本发明的发明人认识的，孔和TIM创建了用于电磁干扰(EMI)从BLS的下面逸出的有效通道。
将TIM插入到BLS开口中由于TIM用作通道或波导而增加了放射电磁发射，所述通道或波导通过BLS开口将能量引导到外部。将TIM材料替换成导热微波吸收剂材料并没有解决问题。过去，导热微波吸收剂材料由于在给定热垫中没有足够的吸收剂空间来提供足够的衰减而在某些情况下是无效的。
在意识到上述问题之后，本发明的发明人开发并且在本文中公开了如下的示例性实施方式，即，其中，导电材料被添加到TIM(例如，热垫等)以帮助包含有可能经由TIM从BLS的下面发出或逸出的EMI。发明人已经发现，利用导电材料包围或覆盖TIM的边或边缘的外表面在明确限定的边界条件下迫使通过TIM创建的波导成为特定尺寸。这被定义为“截止波导”，其是这样一种现象：特定尺寸的波导将不允许在给定的频率(截止频率)以下的波进行传播。在一个示例中，包围或覆盖TIM的边的外表面提供二十分贝(dB)的辐射发射减少量。
下面给出了矩形波导的截止频率的公式。
其中，fc是截止频率，a和b是波导的尺寸，μ是材料内部的透磁率，ε是材料内部的电容率(TIM属性)，并且m和n是模数。当m或n中的一个等于1并且另一个等于0时发现最低截止频率。对于2mm x 3mm的充气波导来说，截止频率将是(m＝1、n＝0、a＝3)50GHz，表示小于50GHz的频率处的能量无法进行传播。对于热界面材料，μ和ε大于1，所以截止频率将被成比例地减小。
在示例性实施方式中，导电材料与从热源向除热/散热结构的热流的方向(例如，图5中向上等等)平行。具有导电材料的TIM创建波导，该波导太小而不足以允许在给定频率以下的EMI能量流动(截止波导)。具有导电材料的TIM不是通过阻断能量而运行，而是相反地通过创建在给定频率以下的能量无法通过其流动的路径来运行。
在一些示例性实施方式中，TIM的顶部(其将与散热器、底盘等相接触或相邻)还可以设置有不影响电磁性能的导电材料，但是这对全部的示例性实施方式来说不是必需的。优选地，TIM的底部(其将与热源相邻或者相接触)不导电，以避免对PCB的性能产生不利影响。
在示例性实施方式中，导电涂层被涂覆到TIM的外侧表面或沿着TIM的外侧表面设置导电涂层。导电涂层在明确限定的边界条件下迫使通过TIM创建的波导成为特定尺寸，使得在截止频率以下的波将不通过TIM进行传播。例如，导电涂层可以包括金属涂层、导电油墨等。可以通过将TIM的外侧表面浸入或沉浸在涂层中或者通过将涂层喷射到TIM的外侧表面上来涂覆导电涂层。另选地，可以通过任何其它的合适方法(诸如通过印刷工艺、打印喷嘴、喷涂、喷墨工艺、刷、丝网印刷、移印、镂空印刷、辊涂等)来施加涂层。在该示例中，当包括TIM的BLS被安装于PCB时，导电涂层将不与热源(例如，芯片或PCB上的其它板上安装部件等)或者除热/散热结构或部件(例如，散热器等)直接接触。这是因为导电涂层仅沿着TIM的外侧表面设置，当BLS被安装于PCB时，TIM的外侧表面不与热源或除热/散热结构直接接触。相反，当BLS被安装于PCB时(例如图5等)，TIM的顶部表面和底部表面将分别与除热/散热结构和热源相接触。在该示例中，导电涂层不被施加到TIM的顶部表面和底部表面。另选地，TIM的顶部表面还可以包括导电涂层。但是，TIM的底部表面优选不导电，以当TIM被定位为与热源相接触或相邻时避免TIM使热源短路或者对PCB的性能产生不利影响。
在另一示例性实施方式中，导电织物缠绕在TIM的边的外表面上。导电织物在明确限定的边界条件下迫使通过TIM创建的波导成为特定尺寸，使得在截止频率以下的波将不通过TIM进行传播。例如，导电织物可以缠绕在由TIM的外侧表面限定的TIM的周长的80％至90％上。或者，例如，导电织物可以缠绕整个TIM周长(100％)，即，缠绕TIM的全部边。另外，例如，导电织物可以包括利用粘合剂等被附接到TIM的导电涤塔夫织物。在该示例中，当包括TIM的BLS被安装于PCB时，导电织物将不与热源(例如，芯片或PCB上的其它板上安装部件等)或者除热/散热结构或部件(例如，散热器等)直接接触。这是因为导电织物仅沿着TIM的外侧表面设置，当BLS被安装于PCB时，TIM的外侧表面不与热源或除热/散热结构直接接触。相反，当BLS被安装于PCB时(例如图5等)，TIM的顶部表面和底部表面将分别与除热/散热结构和热源相接触。在该示例中，导电织物不被涂覆到TIM的顶部表面和底部表面。另选地，TIM的顶部表面在其上还可以包括导电材料。但是，TIM的底部表面优选不导电，以当TIM被定位为与热源相接触或相邻时避免TIM使热源短路或者对PCB的性能产生不利影响。
在又一示例性实施方式中，导电材料可以是内置的或者被设置在TIM的内部。例如，导电材料包括沿着TIM的边的外表面并与其相邻被设置在内部的一个或更多个导电元件。例如，一个或更多个导电元件可以包括导电填料(例如，铜、银、镍、石墨等等)。内部的导电元件在明确限定的边界条件下迫使通过TIM创建的波导成为特定尺寸，使得在截止频率以下的波将不通过TIM进行传播。内置于TIM的导电元件可以进行操作以阻止EMI能量通过TIM所处的在BLS上的开口逸出或泄露出。导电元件还被定向为使得其将与从热源向除热/散热结构流动的热量的方向(例如，图5中向上等等)平行。
具有导电材料(例如，导电织物或膜、导电涂层等)的TIM(例如，热垫等)的本文中公开的示例性实施方式可以通过各种方式来使用。例如，诸如图3和图5中所示，具有导电材料的TIM的示例性实施方式可以与板级屏蔽件一起使用。或者，例如，诸如图6中所示，具有导电材料的TIM的示例性实施方式可以用在两个导体之间。又例如，诸如图7中所示，具有导电材料的TIM的示例性实施方式可以被用作与一个导体(地面)连接的分流器。
现在参照附图，图1例示了安装在印刷电路板(PCB)104上的板级屏蔽件(BLS)100。BLS 100的顶部包括开口108。如图2中所示，热界面材料(TIM)112可以被插入到BLS 100的顶部上的开口108中。另选地，TIM 112可以与限定开口的BLS围栏或框架一起使用(例如，作为其盖或罩等)。
TIM 112包括顶部表面或面116、底部表面或面(图2中未示出)以及四个边120。如图3中所示，在该示例性实施方式中，TIM 112的边116的外表面已经包围有或设置有导电材料124(例如，导电涂层等)。如本文中公开的，导电材料124在明确限定的边界条件下迫使通过TIM 112创建的波导成为特定尺寸，使得在截止频率以下的波将不通过TIM 112进行传播。由于BLS、TIM、PCB等可以比附图中所示的更大和更小，所以提供图1至图3中的标尺和从其中收集的以毫米计的尺寸仅用于例示目的。
例如，导电材料124可以包括导电涂层(诸如金属涂层、导电油墨等)。可以使用各种方法(诸如通过将导电涂层喷射到TIM 112上、通过将TIM 112浸入到导电溶液中等)来涂覆或设置导电涂层。另选地，导电材料124可以包括导电织物(例如，导电涤塔夫织物、镀金属布料、导电尼龙织物等)或者导电膜(例如，镀锡/镀铜膜、镀聚酰亚胺(PI)膜等)。基于丙烯酸的导电粘合剂或其它合适的粘合剂可以被用来将导电织物或膜附接到TIM。
图4例示了具有缠绕TIM 212的四个边或边缘214的外表面的导电织物224的TIM212的示例性实施方式。导电织物224在明确限定的边界条件下迫使通过TIM212创建的波导成为特定尺寸，使得在截止频率以下的波将不通过TIM 212进行传播。
例如，导电织物224可以包括具有0.1毫米厚度并且镀有镍和铜的导电涤塔夫织物。又例如，导电织物224可以包括Laird’s FlectronTM金属化织物，该Laird’s FlectronTM金属化织物是镍被镀在之前被镀在织物上的铜的基层之上的镀镍且镀铜的织物。丙烯酸导电粘合剂或其它合适的粘合剂可以被用来将导电织物附接到TIM。
如图5中所示，TIM 212可以与板级屏蔽件(BLS)200一起使用。BLS 200包括顶部或盖228以及从顶部228下垂的侧壁232。侧壁232被配置以安装(例如焊接等)于印刷电路板(PCB)204(广义地，基板)，通常围绕PCB 204上的一个或更多个部件(例如，芯片244等)。顶部228包括TIM 212所处的开口。另选地，TIM 212可以与限定开口的BLS围栏或框架一起使用(例如，作为其盖或罩等)。
图5示出了在芯片244(广义地，热源)上方BLS 200安装到PCB 204，使得TIM212与芯片244和散热器240(广义地，除热/散热结构或部件)直接接触。在该示例中，TIM 212限定具有从芯片244到散热器240的热流的方向(图5中向上)的导热热流路径。TIM 212的四个边或边缘214以及缠绕在其上的导电织物224(图4)通常与热流的方向平行。BLS 200和TIM212可以进行操作用于提供针对芯片244的电磁干扰(EMI)屏蔽，而TIM 212作为阻止在截止频率以下的能量流过TIM 212的波导来运行。
虽然图5示出了定位在芯片244和散热器240之间的TIM 212，但是本文中公开的热界面材料和板级屏蔽件的示例性实施方式还可以与大范围的热源、电子装置、和/或除热/散热结构或部件(例如，均热器、散热器、热管、装置外壳或壳体等)一起使用。例如，热源可以包括一个或多个发热组件或设备(例如，CPU、底部填充剂内晶片、半导体设备、倒装芯片设备、图形处理单元(GPU)、数字信号处理器(DSP)、多处理器系统、集成电路、多核处理器等)。通常，热源可包括温度高于热界面材料或者以其它方式向热界面材料提供或传递热而不管所述热是由热源生成的还是仅通过或经由热源传递的任何部件或装置。因此，本公开的方面不应当被限制为利用任何单一类型的热源、电子设备、除热/散热结构等的任何特定用途。
如图6中所示，根据示例性实施方式，具有导电织物224(图4)的TIM 212还可以被用在两个电导体248、252之间。在图6中所示的该示例中，TIM 212作为阻止在截止频率以下的能量流过TIM 212的波导来操作。例如，TIM 212可以作为阻止在截止频率以下的能量从电导体248通过TIM 212流向电导体252(图6中向上)的波导来操作。另外，或另选地，TIM212可以作为阻止在截止频率以下的能量从电导体252通过TIM 212流向电导体248(图6中向下)的波导来操作。TIM 212可以提供电连接和/或限定两个电导体248、252之间的导热热流路径。在这种情况下，TIM 212的四个边或边缘214以及缠绕在其上的导电织物224(图4)通常与两个电导体248、252之间的热流和/或电流的方向(例如，图6中向上或向下)平行。
如图7中所示，根据示例性实施方式，具有导电织物224(图4)的TIM 212还可以用作与一个导体(地面)254连接的分流器。在图7中所示的该示例中，TIM 212可以作为阻止在截止频率以下的能量流过TIM 212的波导来操作。例如，TIM 212可以作为阻止在截止频率以下的能量从电导体或地面254流过TIM 212(图7中向上)的波导来操作。另外，或另选地，TIM 212可以作为阻止在截止频率以下的能量通过TIM 212向电导体或地面254(图7中向下)流动的波导来操作。
本文中还公开了示例性方法。在第一示例中，方法通常包括以下步骤：沿着热界面材料的一个或更多个外侧表面和/或与其相邻地设置导电材料，使得导电材料通常与一个或更多个外侧表面平行并且通常与热界面材料的顶部表面和/或底部表面垂直，和/或使得热界面材料被配置成可以作为在截止频率以下的能量无法流动通过的波导来操作。在第二示例中，方法通常包括以下步骤：将热界面材料定位在屏蔽件的顶部上的开口内，其中，热界面材料包括顶部表面、底部表面、在顶部表面和底部表面之间延伸的一个或更多个外侧表面、以及沿着一个或更多个外侧表面和/或与其相邻的导电材料。在第三示例中，方法通常包括以下步骤：将热界面材料定位在基板上的热源之上，使得热界面材料的底部表面被定位为抵靠或毗邻热源，并且热界面材料的顶部表面被定位为毗邻或抵靠除热/散热结构，其中，热界面材料包括在顶部表面和底部表面之间延伸的一个或更多个外侧表面以及沿着一个或更多个外侧表面和/或与其相邻的导电材料。
在上述的示例性方法中，导电材料可以包括导电涂层，并且该方法可以包括以下步骤：沿着热界面材料的一个或更多个外侧表面来涂覆导电涂层。或者，例如，导电材料可以包括导电织物或膜，并且该方法可以包括以下步骤：将导电织物或膜比由热界面材料的一个或更多个外侧表面限定的整个周长小地或者以其整个周长的全部进行缠绕。又例如，导电材料可以包括一个或更多个导电元件，并且该方法可以包括以下步骤：内部地将导电元件沿着热界面材料的一个或更多个外侧表面和/或与其相邻地设置在热界面材料内部。导电材料可以在明确限定的边界条件下迫使由热界面材料创建的波导成为特定尺寸，使得在截止频率以下的波不能通过热界面材料进行传播。
方法可以包括以下步骤：将热界面材料相对于热源和除热/散热结构进行定位，使得热界面材料限定具有从热源到除热/散热结构的热流的方向的导热热流路径，并且使得导电材料与热流的方向平行。方法可以包括以下步骤：将具有热界面材料的屏蔽件定位在印刷电路板上的热源之上，使得热界面材料的底部表面被定位为抵靠或者毗邻热源，热界面材料的顶部表面被定位为毗邻或者抵靠除热/散热结构，热界面材料限定具有从热源到除热/散热结构的热流的方向的导热热流路径，导电材料与热流的方向平行，并且屏蔽件可操作以用于提供针对印刷电路板上的热源的电磁干扰(EMI)屏蔽，而热界面材料作为阻止在截止频率以下的能量流过热界面材料的波导来操作。除热/散热结构可以是散热器。热源可以是印刷电路板上的芯片。
本文中公开的示例性实施方式可以使用大范围的热界面材料，诸如热间隙填料、热相变材料、导热EMI吸收剂或混合热/EMI吸收剂、热油脂、热胶、热油灰、可分配(dispensable)的热界面材料、热垫，等等。示例性实施方式可以包括来自莱尔德技术有限公司(Laird)的一种或更多种热界面材料，诸如以下材料中的任何一种或更多种：TflexTM300系列间隙填料(例如，TflexTM 300系列热间隙填料材料、TflexTM600系列热间隙填料材料、TflexTM 700系列热间隙填料材料，等等)、TpcmTM系列热相变材料(例如，TpcmTM 580系列相变材料，等等)、TpliTM系列间隙填料(例如，TpliTM 200系列间隙填料，等等)、IceKapTM系列热界面材料、和/或CoolZorbTM系列导热微波吸收剂材料(例如，CoolZorbTM 400系列导热微波吸收剂材料、CoolZorbTM500系列导热微波吸收剂材料、CoolZorbTM 600系列导热微波吸收剂材料，等等)，等等。
又例如，热界面材料(TIM)可以包括弹性体和/或陶瓷颗粒、金属颗粒、铁氧体EMI/RFI吸收颗粒、基于橡胶、凝胶或蜡的金属或玻璃纤维网等。TIM可以包括适形的或可共形的硅胶垫、基于无硅胶的材料(例如，基于无硅胶的空隙填料、热塑性和/或热固性聚合物、弹性物质等)、丝印材料、聚氨酯泡沫塑料或凝胶、导热添加剂等。TIM可被配置为具有足够的共形性、适形性和/或柔软度(例如，不必经历相变或回流等)，以通过在低温(例如，20℃至25℃的室温等)下挠曲针对容差或间隙进行调节和/或以允许TIM材料在被布置为与配合表面(包括非平坦、弯曲或者不平的配合表面)接触时紧密地适形于配合表面(例如，按照相对紧密地贴合和包封的方式等)。例如，TIM可以具有非常高的适形度，使得当在屏蔽件在电子部件上方被安装到印刷电路板的时候TIM被压紧抵靠在该电子部件上时，TIM将相对紧密地符合该电子部件的尺寸和外形。
TIM可以包括由弹性体和至少一种导热金属、氮化硼和/或陶瓷填料形成的软质热界面材料，使得该软质热界面材料即使不经历相变或回流也可适形。TIM可以是不包括金属并且即使不经历相变或回流也可适形的非金属、非相变材料。TIM可以包括热界面相变材料。
TIM可以是非相变材料和/或被配置为通过挠曲针对容差或间隙进行调节。在一些示例性实施方式中，TIM可以包括不必熔化或经历相变而可以适形的非相变间隙填料或间隙垫。TIM能够通过在低温(例如，20℃至25℃的室温等)下挠曲针对容差或间隙进行调节。TIM可以具有大大低于铜或铝的杨氏模量和肖氏硬度值。TIM还可以具有比铜或铝大的挠度与压力百分比。
在一些示例性实施方式中，TIM包括TflexTM 300陶瓷填充硅氧烷弹性体间隙填料或者TflexTM 600氮化硼填充硅氧烷弹性体间隙填料。TflexTM 300陶瓷填充硅氧烷弹性体间隙填料和TflexTM 600氮化硼填充硅氧烷弹性体间隙填料分别具有大约为27和25的肖氏00硬度值(按照ASTM D2240测试方法)。在一些其它的示例性实施方式中，TIM可以包括具有大约为70或75的肖氏00硬度的TpliTM 200氮化硼填充硅氧烷弹性体、玻璃纤维加强间隙填料。因此，示例性实施方式可以包括具有小于100的肖氏00硬度的TIM。TflexTM 300系列热间隙填料材料通常包括，例如，将在50磅每平方英寸的压力下进行挠曲50％以上的陶瓷填充硅氧烷弹性体。TflexTM 600系列热间隙填料材料通常包括氮化硼填充硅氧烷弹性体，并且按照ASTM D2240具有25肖氏00或40肖氏00的硬度。TpliTM 200系列间隙填料通常包括强化氮化硼填充硅氧烷弹性体，并且按照ASTM D2240具有75肖氏00或70肖氏00的硬度。TpcmTM580系列相变材料通常是具有大约122华氏度(50摄氏度)的相变软化温度的非强化膜。其它示例性实施方式可以包括具有小于25肖氏00、大于75肖氏00、在25和75肖氏00之间、等的硬度的TIM。
根据用于制备TIM的具体材料以及导热填料(如果存在的话)的加载百分比，示例性实施方式可包括具有高热导率(例如，1W/mK(瓦特每米开尔文)、1.1W/mK、1.2W/mK、2.8W/mK、3W/mK、3.1W/mK、3.8W/mK、4W/mK、4.7W/mK、5W/mK、5.4W/mK、6W/mK等)的TIM。这些热导率仅是示例，其它实施方式可包括具有高于6W/mK、小于1W/mK或者介于1到6W/mk之间的其它值的热导率的TIM。因此，本公开的各方面不应限于使用任何特定TIM，示例性实施方式可包括多种多样的热界面材料。
在示例性实施方式中，TIM可用于限定或者提供从热源至除热/散热结构或部件的导热热流路径的一部分。本文中公开的TIM可用于例如帮助传导热能(例如，热等)远离电子装置的热源(例如，一个或更多个发热部件、中央处理单元(CPU)、晶片、半导体器件等)。TIM通常可被设置在热源与除热/散热结构或部件(例如，均热器、散热器、导热管、装置外壳或者壳体、底盘等)之间以建立可从热源向除热/散热结构或部件传递(例如，传导)热的热接头、界面、通路或者导热热流路径。在工作期间，TIM然后可用于允许将热沿着导热路径从热源传递(例如，传导热等)至除热/散热结构或部件。
在示例性实施方式中可以将大范围的材料用于BLS。例如，可以制备BLS的示例性材料的非详尽列表包括冷轧钢、镍银合金、铜镍合金、不锈钢、镀锡冷轧钢、镀锡铜合金、碳钢、黄铜、铜、铝、铜铍合金、磷青铜、钢及其合金，涂覆有导电材料的塑料材料，或者任何其它合适的导电和/或磁性材料。本文中提供的本申请中公开的材料仅用于例示的目的，例如根据具体应用(诸如要屏蔽的部件、整个设备内的空间考虑、EMI屏蔽和散热需要以及其他因素等)，可以使用不同的材料。
提供示例实施方式旨在使本公开将彻底并且将向本领域技术人员充分传达本公开的范围。阐述许多具体细节(例如，特定部件、装置和方法的示例)以提供对本公开的实施方式的彻底理解。对于本领域技术人员而言将显而易见的是，无需采用所述具体细节，示例实施方式可以按照许多不同的形式实施，不应被解释为限制本公开的范围。在一些示例实施方式中，没有详细描述公知的处理、装置结构和技术。另外，通过本公开的一个或更多个示例性实施方式可以实现的优点和改进仅为了说明而提供，并不限制本公开的范围，因为本文公开的示例性实施方式可提供所有上述优点和改进或不提供上述优点和改进，而仍落入本公开的范围内。
本文公开的具体尺寸、具体材料和/或具体形状本质上是示例性的，并不限制本公开的范围。本文针对给定参数的特定值和特定值范围的公开不排除本文公开的一个或更多个示例中有用的其它值或值范围。而且，可预见，本文所述的具体参数的任何两个具体的值均可限定可适于给定参数的值范围的端点(即，对于给定参数的第一值和第二值的公开可被解释为公开了也能被用于给定参数的第一值和第二值之间的任何值)。例如，如果本文中参数X被举例为具有值A，并且还被举例为具有值Z，则可预见，参数X可具有从大约A至大约Z的值范围。类似地，可预见，参数的两个或更多个值范围的公开(无论这些范围是否嵌套、交叠或截然不同)包含利用所公开的范围的端点可要求保护的值范围的所有可能组合。例如，如果本文中参数X被举例为具有1-10或2-9或3-8的范围中的值，也可预见，参数X可具有包括1-9、1-8、1-3、1-2、2-10、2-8、2-3、3-10和3-9在内的其它值范围。
本文使用的术语仅是用来描述特定的示例实施方式，并非旨在进行限制。如本文所用，除非上下文另外明确指示，否则单数形式的描述可旨在包括复数形式。术语“包括”、“包含”和“具有”仅指含有，因此表明存在所述的特征、要件、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或增加一个或更多个其它特征、要件、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。本文描述的方法步骤、处理和操作不一定要按照本文所讨论或示出的特定顺序执行，除非具体指明执行顺序。还将理解的是，可采用附加的或另选的步骤。
当元件或层被称为“在……上”、“接合到”、“连接到”、或“耦接到”另一元件或层时，它可以直接在所述另一元件或层上、或直接接合、连接或耦接到所述另一元件或层，或者也可存在中间元件或层。相反，当元件被称为“直接在……上”、“直接接合到”、“直接连接到”、或“直接耦接到”另一元件或层时，可不存在中间元件或层。用于描述元件之间的关系的其它词语也应按此解释(例如，“之间”与“直接在……之间”、“相邻”与“直接相邻”)等。如本文所用，术语“和/或”包括任何一个或更多个相关条目及其所有组合。
术语“大约”在应用于值时表示计算或测量允许值的一些微小的不精确性(值接近精确；大约近似或合理近似；差不多)。如果因为一些原因，由“大约”提供的不精确性在本领域中不以别的方式以普通意义来理解，那么如本文所用的“大约”表示可能由普通测量方法引起或利用这些参数引起的至少变量。例如，术语“大致”、“大约”和“基本上”在本文中可用来表示在制造公差内。无论是否由术语“大约”修饰，权利要求包括量的等值。
尽管本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，这些元件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语可仅用来区分一个元件、部件、区域、层或部分与另一区域、层或部分。除非上下文清楚指示，否则本文所使用的诸如“第一”、“第二”以及其它数字术语的术语不暗示次序或顺序。因此，在不脱离示例实施方式的教导的情况下，第一元件、部件、区域、层或部分也可称为第二元件、部件、区域、层或部分。
为了易于描述，本文可能使用空间相对术语如“内”、“外”、“下面”、“下方”、“下部”、“上面”、“上部”等来描述图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。除了图中描述的取向之外，空间相对术语可旨在涵盖装置在使用或操作中的不同取向。例如，如果图中的装置翻转，则被描述为在其它元件或特征“下方”或“下面”的元件将被取向为在所述其它元件或特征“上面”。因此，示例术语“下方”可涵盖上方和下方两个取向。装置也可另行取向(旋转90度或其它取向)，那么本文所使用的空间相对描述也要相应解释。
提供以上描述的实施方式是为了说明和描述。其并非旨在穷尽或限制本公开。特定实施方式的各个元件或特征通常不限于该特定实施方式，而是在适用的情况下可以互换，并且可用在选定的实施方式中(即使没有具体示出或描述)。这些实施方式还可以按照许多方式变化。这些变化不应视作脱离本公开，所有这些修改均旨在被包括在本公开的范围内。

Claims (29)

1.一种热界面材料，该热界面材料包括：
顶部表面；
底部表面；
在所述顶部表面和所述底部表面之间延伸的一个或更多个外侧表面；以及
沿着所述一个或更多个外侧表面和/或与所述一个或更多个外侧表面相邻的导电材料；
其中，所述热界面材料被配置成可作为在截止频率以下的能量不能流动通过的波导来操作；并且/或者
其中，当所述底部表面被定位为抵靠或毗邻热源并且所述顶部表面被定位为毗邻或抵靠除热/散热结构时，所述导电材料将与从所述热源到所述除热/散热结构的热流的方向平行。
2.根据权利要求1所述的热界面材料，其中，所述导电材料包括沿着所述热界面材料的所述一个或更多个外侧表面的导电涂层。
3.根据权利要求1所述的热界面材料，其中，所述导电材料包括缠绕在所述热界面材料的所述一个或更多个外侧表面的导电织物或膜。
4.根据权利要求3所述的热界面材料，其中，所述导电织物或膜比由所述热界面材料的所述一个或更多个外侧表面限定的整个周长小地或者以所述整个周长的全部进行缠绕。
5.根据权利要求1所述的热界面材料，其中，所述导电材料包括沿着所述热界面材料的所述一个或更多个外侧表面和/或与所述一个或更多个外侧表面相邻地设置在所述热界面材料内的一个或更多个内置导电元件。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的热界面材料，其中，所述导电材料在明确限定的边界条件下迫使由所述热界面材料创建的所述波导成为特定尺寸，使得在截止频率以下的波不能传播通过所述热界面材料。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的热界面材料，其中：
所述热界面材料被定位在两个电导体之间；或者
所述热界面材料可作为与电导体或地面连接的分流器来操作。
8.一种板级屏蔽件，该板级屏蔽件包括定位在所述板级屏蔽件的顶部的开口内的根据权利要求1至6中的任一项所述的热界面材料。
9.一种电子设备，该电子设备包括：
印刷电路板，在该印刷电路板上具有热源；以及
根据权利要求8所述的板级屏蔽件，其在所述热源上方被安装到所述印刷电路板。
10.根据权利要求9所述的电子设备，所述电子设备还包括除热/散热结构，并且其中：
所述热界面材料的所述底部表面被定位为抵靠或毗邻所述热源；
所述热界面材料的所述顶部表面被定位为毗邻或抵靠所述除热/散热结构；
所述热界面材料限定具有从所述热源到所述除热/散热结构的热流的方向的导热热流路径；
所述导电材料与所述热流的方向平行；并且
所述板级屏蔽件和所述热界面材料可操作用于提供针对所述印刷电路板上的所述热源的电磁干扰EMI屏蔽，而所述热界面材料作为阻止在截止频率以下的能量流动通过所述热界面材料的波导来操作。
11.根据权利要求10所述的电子设备，其中：
所述除热/散热结构是散热器；并且/或者
所述热源是所述印刷电路板上的芯片。
12.一种屏蔽件，该屏蔽件包括：
顶部，在该顶部中具有开口；
一个或更多个侧壁，该一个或更多个侧壁从所述顶部下垂并且被配置用于总体上围绕基板上的一个或更多个部件而安装到所述基板；以及
热界面材料，该热界面材料被定位在所述开口内，所述热界面材料包括顶部表面、底部表面、在所述顶部表面和所述底部表面之间延伸的一个或更多个外侧表面、以及沿着所述一个或更多个外侧表面和/或与所述一个或更多个外侧表面相邻的导电材料，使得所述导电材料总体上与所述一个或更多个外侧表面平行并且总体上与所述顶部表面和/或所述底部表面垂直。
13.根据权利要求12所述的屏蔽件，其中，所述屏蔽件可操作用于提供针对所述基板上的在由所述顶部、所述一个或更多个侧壁和所述热界面材料限定的内部之内的所述一个或更多个部件的电磁干扰EMI屏蔽，所述热界面材料作为阻止在截止频率以下的能量流动通过所述热界面材料的波导来操作。
14.根据权利要求12或13所述的屏蔽件，其中，所述导电材料包括沿着所述热界面材料的所述一个或更多个外侧表面的导电涂层。
15.根据权利要求12或13所述的屏蔽件，其中，所述导电材料包括缠绕在所述热界面材料的所述一个或更多个外侧表面的导电织物或膜。
16.根据权利要求15所述的屏蔽件，其中，所述导电织物或膜比由所述热界面材料的所述一个或更多个外侧表面限定的整个周长小地或者以所述整个周长的全部进行缠绕。
17.根据权利要求12或13所述的屏蔽件，其中，所述导电材料包括沿着所述热界面材料的所述一个或更多个外侧表面和/或与所述一个或更多个外侧表面相邻地设置在所述热界面材料内的一个或更多个内置导电元件。
18.一种电子设备，该电子设备包括：
印刷电路板，在该印刷电路板上具有热源；以及
根据权利要求12或13所述的屏蔽件，其在所述热源上方被安装到所述印刷电路板。
19.根据权利要求18所述的电子设备，所述电子设备还包括除热/散热结构，并且其中：
所述热界面材料的所述底部表面被定位为抵靠或毗邻所述热源；
所述热界面材料的所述顶部表面被定位为毗邻或抵靠所述除热/散热结构；
所述热界面材料限定具有从所述热源到所述除热/散热结构的热流的方向的导热热流路径；
所述导电材料与所述热流的方向平行；并且
所述屏蔽件可操作用于提供针对所述印刷电路板上的所述热源的电磁干扰EMI屏蔽，而所述热界面材料作为阻止在截止频率以下的能量流动通过所述热界面材料的波导来操作。
20.根据权利要求19所述的电子设备，其中：
所述除热/散热结构是散热器；并且/或者
所述热源是所述印刷电路板上的芯片。
21.一种方法，该方法包括以下步骤：沿着热界面材料的一个或更多个外侧表面和/或与所述一个或更多个外侧表面相邻地设置导电材料，使得所述导电材料总体上与所述一个或更多个外侧表面平行并且总体上与所述热界面材料的顶部表面和/或底部表面垂直，并且/或者，使得所述热界面材料被配置成可作为在截止频率以下的能量不能流动通过的波导来操作。
22.根据权利要求21所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
将所述热界面材料定位在两个电导体之间；或者
将所述热界面材料用作与电导体或地面连接的分流器。
23.一种方法，该方法包括以下步骤：将热界面材料定位在屏蔽件的顶部的开口内，其中，所述热界面材料包括顶部表面、底部表面、在所述顶部表面和所述底部表面之间延伸的一个或更多个外侧表面、以及沿着所述一个或更多个外侧表面和/或与所述一个或更多个外侧表面相邻的导电材料。
24.一种方法，该方法包括以下步骤：将热界面材料定位在基板上的热源上方，使得所述热界面材料的底部表面被定位为抵靠或毗邻所述热源，并且所述热界面材料的顶部表面被定位为毗邻或抵靠除热/散热结构，其中，所述热界面材料包括在所述顶部表面和所述底部表面之间延伸的一个或更多个外侧表面以及沿着所述一个或更多个外侧表面和/或与所述一个或更多个外侧表面相邻的导电材料。
25.根据权利要求21至24中的任一项所述的方法，其中：
所述导电材料包括导电涂层，并且所述方法包括以下步骤：沿着所述热界面材料的所述一个或更多个外侧表面涂覆所述导电涂层；或者
所述导电材料包括导电织物或膜，并且所述方法包括以下步骤：将所述导电织物或膜比由所述热界面材料的所述一个或更多个外侧表面限定的整个周长小地或者以所述整个周长的全部进行缠绕；或者
所述导电材料包括一个或更多个导电元件，并且所述方法包括以下步骤：内部地将所述导电元件沿着所述热界面材料的所述一个或更多个外侧表面和/或与所述一个或更多个外侧表面相邻地设置在所述热界面材料内。
26.根据权利要求21至24中的任一项所述的方法，其中，所述导电材料在明确限定的边界条件下迫使由所述热界面材料创建的所述波导成为特定尺寸，使得在截止频率以下的波不能传播通过所述热界面材料。
27.根据权利要求21、23或24中的任一项所述的方法，其中，所述方法包括以下步骤：将所述热界面材料相对于热源和除热/散热结构进行定位，使得所述热界面材料限定具有从所述热源到所述除热/散热结构的热流的方向的导热热流路径，并且使得所述导电材料与所述热流的方向平行。
28.根据权利要求21、23或24中的任一项所述的方法，其中，所述方法包括将具有所述热界面材料的屏蔽件定位于在印刷电路板上的热源上方，使得：
所述热界面材料的所述底部表面被定位为抵靠或毗邻所述热源；
所述热界面材料的所述顶部表面被定位为毗邻或抵靠除热/散热结构；
所述热界面材料限定具有从所述热源到所述除热/散热结构的热流的方向的导热热流路径；
所述导电材料与所述热流的方向平行；并且
所述屏蔽件可操作用于提供针对所述印刷电路板上的所述热源的电磁干扰EMI屏蔽，而所述热界面材料作为阻止在截止频率以下的能量流动通过所述热界面材料的波导来操作。
29.根据权利要求28所述的方法，其中：
所述除热/散热结构是散热器；并且/或者
所述热源是印刷电路板上的芯片。
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