CN107611037B - 涂敷热界面材料的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

涂敷热界面材料的系统和方法。公开了涂敷热界面材料(TIM)的系统和方法的示例性实施方式。热界面材料可以被涂敷到大范围的衬底和部件(诸如集成电路(IC)封装的盖或集成热扩展器、板级屏蔽件、热源(例如，中央处理单元(CPU)等)、除热/热耗散结构或部件(例如，热扩展器、热沉、热管、蒸汽室、装置外壳或壳体等)等)。

Description

涂敷热界面材料的系统和方法
技术领域
本公开涉及涂敷热界面材料(thermal interface material,TIM)的系统和方法。
背景技术
本节提供了与本公开有关的背景信息，其不一定是现有技术。
诸如半导体、集成电路封装、晶体管等的电部件通常具有电部件最佳工作的预设计的温度。理想地，预设计的温度接近于周围空气的温度。但电部件的工作生成热量。如果不去除热量，那么会导致电部件在显著高于它们的正常或可期望工作温度的温度下工作。这种过高的温度会不利地影响电部件的工作特性和关联装置的工作。
为了避免或至少减少来自热量生成的不利工作特性，例如应通过从工作中的电部件向热沉(heat sink)传导热量来除热。然后通过传统的对流和/或辐射技术冷却该热沉。在传导期间，热量可以由电部件与热沉之间的直接表面接触和/或由电部件和热沉表面借助中间介质或热界面材料的接触从工作中的电部件传递到热沉。与利用较差热导体的空气填充热传递表面之间间隙相比，为了提高热传递效率，可以使用热界面材料填充该间隙。
热扩展器普遍用于扩展来自一个或更多个热量生成部件的热量，使得热量在被传递到热沉时不集中在小区域中。集成热扩展器(integrated heat spreader,IHS)是可以用于扩展由中央处理单元(CPU)或处理器模具的工作生成的热量的一种热扩展器。集成热扩展器或盖(例如，集成电路(IC)封装的盖等)通常为架设在CPU或处理器模具顶上的导热金属(例如，铜等)板。
热扩展器还普遍(例如，作为盖等)用于经常连同密封封装来保护芯片或板上安装的电子部件。因此，热扩展器在这里还可以被称为盖，反之亦然。
第一热界面材料或层(被称为TIM1)可以在集成热扩展器或盖与热源之间使用以减少热点并通常降低热量生成部件或装置的温度。第二热界面材料或层(被称为TIM2)可以在盖或集成热扩展器与热沉之间使用以提高从热扩展器到热沉的热传递效率。
例如，图1例示了具有TIM1或第一热界面材料15的示例性电子装置11。如图1所示，TIM1或热界面材料15被定位在热扩展器或盖19与热源21之间，热源可以包括一个或更多个热量生成部件或装置(例如，CPU、底部填充内的模具、半导体装置、倒装芯片装置、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)。TIM2或第二热界面材料25被定位在热沉29与热扩展器或盖19之间。
举例而言，热源21可以包括安装在印刷电路板(PCB)33上的中央处理单元(CPU)或处理器模具。PCB 33可以由FR4(阻燃玻璃纤维增强环氧迭层片)或其他合适的材料。同样在该示例中，热扩展器或盖19是可以包括金属或其他导热结构的集成热扩展器(IHS)。热扩展器或盖19包括周边脊部、凸缘或侧壁部37。粘合剂41被涂敷于且沿着周边脊部37，以将热扩展器或盖19贴附到PCB 33。由此，周边脊部37可以足够向下突出，以在PCB 33上的硅模具周围延伸，从而允许周边脊部37上的粘合剂41与PCB 33之间的接触。有利地，将热扩展器或盖19粘合地贴附到PCB 33还可以帮助加固贴附到基底PCB的封装。图1中还示出了引脚连接器45。热沉29通常可以包括底座，一系列翅片从该从底座向外突出。
发明内容
本节提供本公开的总体概括，不是其完整范围或其全部特征。
在示例性实施方式中，提供一种用于将热界面材料涂敷到部件的系统，所述系统包括：热界面材料的供应体；以及模具，该模具能够操作为压实并切割处于所述模具下方的所述热界面材料的供应体，从而将已压实并从所述供应体切下的所述热界面材料的一部分在所述热界面材料的所述一部分不扩散接合到所述部件中的处于所述模具下方的对应的一个部件的情况下涂敷到所述部件中的所述对应的一个部件。
附图说明
这里所述的附图仅用于例示所选实施方式而不是所有可能的实施方案的目的，并且不旨在限制本公开的范围。
图1是示出了热界面材料(TIM1)的示例性电子装置的剖面图，该TIM1被定位在盖(例如，集成热扩展器(IHS)等)与热源(例如，一个或更多个热量生成部件、中央处理单元(CPU)、模具、半导体装置等)之间。
图2例示了根据示例性实施方式的用于将热界面材料涂敷(例如，压实和切割等)到盖的示例性系统；以及
图3例示了使用根据图2所示的示例性实施方式的系统对于热界面材料而言可行的示例性模具形状(例如，星形、箭头、正方形、矩形、椭圆形等)。
具体实施方式
现在将参照附图更充分地描述示例实施方式。
传统相变材料(PCM)涂敷处理经常包括有突片(tab)的PCB元件且成本较高。可能存在最终用户或顾客正确涂敷有突片的部件的问题和/或衬料释放的问题。凭借传统的涂敷处理，TIM的元件构造、形状以及尺寸受限。同样，可能难以在清洁的房间中形成之后的任何另外步骤期间保持PCM材料清洁。还可能难以不扭曲地运送有突片的元件。在认识到上述内容之后，发明人开发了并在这里公开用于将热界面材料(TIM)涂敷(例如，压实和剪切)到大范围的衬底和部件(诸如集成电路(IC)封装的盖或集成热扩展器、板级屏蔽件(例如，板级屏蔽件(BLS)的可去除盖或罩等)、热源(例如，中央处理单元(CPU)等)、除热/热耗散结构或部件(例如，热扩展器、热沉、热管、蒸汽室、装置外壳或壳体等)等)的系统和处理的示例性实施方式。
在这里所公开的示例性实施方式中，可以根据顾客所需的尺寸和形状(例如，图3所示的一个或更多个形状等)使用被剪裁或定制(例如，成形和定尺等)的模具。通过压力、保压(dwell)、加热以及冷却，模具被按压并借助沿着热界面材料(例如，相变材料(PCM)、其他TIM等)的顶部或上表面布置的衬料(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)载体和/或释放衬料等)向下移动。随着模具被按压并借助衬料向下移动，模具的向下移动还使TIM向下移动并涂敷到衬底或部件(诸如集成电路(IC)封装的盖或集成热扩展器、板级屏蔽件(BLS)的盖或罩、热源(例如，中央处理单元(CPU)等)、除热/热耗散结构(例如，热扩展器、热沉、热管、蒸汽室、装置外壳或壳体等)等)。当模具被去除且向上提离TIM时，也从TIM去除衬料。具体顾客所需尺寸和形状的TIM保持留在例如盖、BLS、热源、除热/热耗散结构等上。用于借助衬料将模具向下按压的机器或挤压机可以从人工手操作的挤压机到高度自动化机器。
在示例性实施方式中，TIM包括相变材料(PCM)或其他非金属TIM(例如，塑料TIM、硅弹性体TIM等)。在示例性实施方式中，使用中央泡沫芯部以将TIM向下压实到衬底或部件(例如，盖、BLS、热源、除热/热耗散结构等)，然后使用模在不刺穿衬料以进行切割的情况下借助衬料切割TIM。在示例性实施方式中，TIM是非金属的，从而在非金属TIM与衬底或部件(例如，盖、BLS、热源、除热/热耗散结构等)之间没有扩散接合(diffusion bonding)或焊接接头。相反，非金属TIM可以为天然发黏的，并且在不需要任何另外粘合剂(虽然也可以使用粘合剂)的情况下自行贴附到衬料或部件。
参照附图，图2例示了具体实施本公开的一个或更多个方面的根据示例性实施方式的将热界面材料涂敷(例如，压实并切割等)到盖(例如，集成热扩展器等)上的示例性系统100。虽然图2示出了热界面材料120被涂敷于盖124，但系统100还可以用于将热界面材料120涂敷于大范围的其他部件和衬底(诸如板级屏蔽件(例如，板级屏蔽件(BLS)的可去除盖或罩等)、热源(例如，中央处理单元(CPU)等)、除热/热耗散结构或部件(例如，热扩展器、热沉、热管、蒸汽室、装置外壳或壳体等)等)。因此，本公开的方面不应限于用于任何单个类型的衬底、元件或部件或不应限于将热界面材料涂敷于衬底、元件或部件的任何具体位置或部分。
如图2所示，系统100包括与模具108联接的挤压机104。在操作时，挤压机104和模具108可操作为压实并切割包括处于模具108下方的衬料116和热界面材料(TIM)120在内的条112的一部分。
举例而言，模具108可以包括倒圆刀模具(rounded knife die)。倒圆刀模具可以包括用泡沫填充的芯部。在另选实施方式中，模具108依赖于所涂敷的热界面材料具体类型，可以不需要泡沫芯部。
在该示例中，用泡沫填充的芯部可以将TIM 120向下压实到盖124中的位于模具108下方的对应的一个盖124上。然后，倒圆刀模具例如可以在不必刺穿衬料116来进行切割的情况下等借助衬料116切割TIM 120。在该切割操作期间，TIM 120被向下挤出，并且衬料116用模具108推动穿透TIM 120，这使得TIM 120从它自身切断，但不切割衬料116。虽然可以在盖124与衬料116之间留下非常薄的一部分TIM 120，但该部分如此薄，以至于它在基本上切割TIM 120时仍然从TIM 120的剩余部分脱离。举例而言，TIM 120可以以大约125微米的初始厚度开始。模具108可以迫使衬料116向下进入到TIM 120中，直到TIM厚度被减小至大约25微米或被推动移开为止。因此，TIM 120由此可以由于该切割方法而在所有四侧上具有坡形边缘。
如图2所示，在去除了模具108时，TIM 120可以留在盖124上，并且条112下一部分和下一盖124被移动到模具108下方的位置。举例而言，盖124可以经由输送带或其他进给/输送器机构相对于模具108推进或移动。
在该所例示的实施方式中，包括衬料116和TIM 120的材料条112是来自供应体或卷128的卷材。辊子132、136、140用于使得材料条112从卷材的供应体124放卷，并且行进到模具108下方的位置，以压实和切割。在TIM 120已经被压实、切割并涂敷到盖124之后，剩余的材料条144被收集或缠绕到废料卷148上。在其他实施方式中，可以使用更多或更少的辊子，和/或可以使用不在卷上开始的材料条。在这种情况下，材料条可以用手、用夹具或由自动化装置放置的位置。
在示例性实施方式中，系统100优选地尽可能地利用材料条，从而使涂敷处理期间的浪费最小化或至少减少浪费(例如，使留在衬料上的TIM材料量最小化等)。如图2所示，盖124被隔开比在每次压实和切割操作之后使条112前进的距离大的距离。在每次压实和切割操作之后，仅使条112前进足以允许压实并切割条112的下一部分以将TIM 120涂敷于下一盖124(例如，最小的距离)。在示例性实施方式中，TIM 120沿着衬料116的宽度可以等于TIM120被压实、切割并涂敷于盖124的片的宽度。在另一个示例性实施方式中，TIM 120沿着衬料116的宽度(例如，1英寸等)可以大于TIM 120被压实、切割并涂敷于盖124的片的宽度(例如，3/4英寸等)。
在示例性实施方式中，材料条112还可以包括沿着TIM 120的下表面或底部布置的下衬料。在这种实施方式中，下衬料可以在模具108将TIM 120涂敷于盖124之前用手人工去除或没有人工干预的情况下(例如，用倒回和剥离器杆等)自动去除。
在示例性实施方式中，系统100可以包括一个或更多个加热器，使得向顶部施加或增加热量和/或使得向底座或底部施加或增加热量。另外或另选地，系统100可以被构造有被添加到顶部和用于切割TIM的模具的冷却。在一些示例性实施方式中可以向顶板增加模具。有利地，冲压机(热和冷)可以能够在仅需要对冲压机进行很小修改或不修改的情况下如这里公开的将TIM压实、切割并涂敷于盖。
卷或供应体128可以以各种尺寸(诸如0.5英寸(12.7毫米(mm))、1英寸(25.4mm)等)来提供。卷宽度可以基于元件尺寸来选择。例如，如果盖124(广泛地为元件)为10mm*5mm，则可以使用具有宽度0.5英寸(12.7mm)的卷。卷128被置于解绕器上且穿过涂敷机或系统100。如果卷128包括下衬料，则下衬料可以随着材料随着小倒回而去除。盖124和模具108可以在涂敷机或系统100中定向，以使热界面材料的利用最大化。盖124可以在涂敷步骤中被置于夹具中，以保证良好或完美的定位和TIM放置。对于小批量，定向可以由手来人工执行，但对于大批量，定向例如可以由自动化台(例如，可转动的台或其他台等)来自动执行。系统100可以包括使成卷TIM材料前进以进行下一TIM涂敷的传感器系统。另选地，系统100可以被构造有设定距离前进处理。可以提供加热和冷却，以提高涂敷鲁棒性。
还公开了用于将热界面材料涂敷到部件的系统的示例性实施方式。例如，热界面材料可以涂敷到大范围的衬底和部件(诸如集成电路(IC)封装的盖或集成热扩展器、板级屏蔽件、热源(例如，中央处理单元(CPU)等)、除热/热耗散结构或部件(例如，热扩展器、热沉、热管、蒸汽室、装置外壳或壳体等)等)。
在示例性实施方式中，系统通常可以包括热界面材料的供应体和模具。该模具可以操作为压实并切割模具下方的热界面材料的供应体，使得压实并从供应体切下所述热界面材料的一部分并将所述热界面材料的所述一部分涂敷到所述部件中的处于模具下方的对应的一个部件。
热界面材料可以包括非金属热界面材料。所述热界面材料的所述一部分可以在所述热界面材料的所述一部分与所述部件中的对应的一个部件之间没有任何扩散接合或焊接接头的情况下联接到所述部件中的所述对应的一个部件。
沿着热界面材料可以有衬料。模具可以可操作为在不刺穿衬料来进行切割的情况下借助衬料切割所述热界面材料的所述一部分。
模具可以包括具有用泡沫填充的芯部的倒圆刀模具。用泡沫填充的芯部可以可用于将所述热界面材料的所述一部分向下压实到所述部件中的位于模具下方的对应的一个部件上。倒圆刀模具可以可用于切割所述热界面材料的所述一部分。
系统可以被构造为使得在模具从所述热界面材料的所述一部分去除且向上提走时，所述热界面材料的所述一部分留在所述部件中的对应的一个部件上，并且衬料可以从所述热界面材料的所述一部分去除。系统可以被构造为使得在去除模具且使下一部分的热界面材料的供应体和下一部件被移动至模具下方的位置时留在所述部件中的对应的一个部件上。
系统可以包括传感器系统，该传感器系统使热界面材料的供应体前进以接着涂敷到随后的部件。或者，系统可以被构造有针对热界面材料的供应体的设定距离前进处理。
系统可以包括夹具，部件置于该夹具中并且相对于模具定向以将热界面材料置于部件上。部件可以包括集成电路(IC)封装的盖或集成热扩展器、板级屏蔽件、热源(例如，中央处理单元(CPU)等)、除热/热耗散结构或部件(例如，热扩展器、热沉、热管、蒸汽室、装置外壳或壳体等)等。
系统可以被构造有用于在压实和切割期间应用加热和/或冷却的加热和/或冷却特征。
系统可以包括热界面材料的供应体的卷。辊子可以被设置为使得热界面材料的供应体从卷放卷并行进到模具下方的位置。废料卷可以用于收集在模具已经压实、切割且将热界面材料涂敷于部件之后剩下的、热界面材料的供应体的未用部分。热界面材料可以是没有任何突片的热相变材料。
还公开了用于将热界面材料涂敷到部件的方法的示例性实施方式。例如，热界面材料可以涂敷到大范围的衬底和部件(诸如集成电路(IC)封装的盖或集成热扩展器、板级屏蔽件、热源(例如，中央处理单元(CPU)等)、除热/热耗散结构或部件(例如，热扩展器、热沉、热管、蒸汽室、装置外壳或壳体等)等)。
在示例性实施方式中，方法通常包括以下步骤：压实并切割热界面材料的供应体，使得将已压实并从供应体切下的所述热界面材料的一部分在所述热界面材料的所述一部分不扩散接合到部件中对应的一个部件的情况下涂敷于该对应的一个部件。
压实和切割可以包括用压力、保压、加热以及冷却借助沿着热界面材料的供应体的上表面布置的衬料向下按压模具。
压实和切割可以包括借助沿着热界面材料的供应体的上表面布置的衬料向下按压模具，使得所述热界面材料的所述一部分留在所述部件中的对应的一个部件上，并且在去除模具并从所述热界面材料的所述一部分向上提走该衬料时，衬料从所述热界面材料的所述一部分去除。
方法可以包括以下步骤：在不刺穿衬料的情况下使用模具来借助衬料切割部分的热界面材料。
模具可以包括具有用泡沫填充的芯部的倒圆刀模具。方法可以包括以下步骤：使用用泡沫填充的芯部将所述热界面材料的所述一部分向下压实到所述部件中的位于模具下方的对应的一个部件上；以及使用倒圆刀模具从热界面材料的供应体切下所述热界面材料的所述一部分。
方法可以包括以下步骤：使所述部件中的上面具有所述热界面材料的所述一部分的对应的一个部件前进离开所述模具下方；以及使热界面材料的供应体和下一部件前进到模具下方的位置。使热界面材料的供应体前进到所述模具下方的位置的步骤可以包括：使用辊子来使得热界面材料的供应体从卷放卷并行进到模具下方的位置；以及将在压实和切割之后剩下的、热界面材料的供应体的未用部分收集到废料卷上。
热界面材料可以包括非金属热界面材料。方法可以包括以下步骤：将所述热界面材料的所述一部分在所述热界面材料的所述一部分与所述部件中的对应的一个部件之间没有任何扩散接合或焊接接头的情况下联接到所述部件中的所述对应的一个部件。
方法可以包括以下步骤在使用传感器系统或设定距离前进处理的同时使热界面材料的供应体前进以接着涂敷到部件。方法还可以包括以下步骤：将部件置于夹具中，使得部件被定向以将热界面材料置于部件上。部件可以包括集成电路(IC)封装的盖或集成热扩展器、板级屏蔽件、热源(例如，中央处理单元(CPU)等)、除热/热耗散结构或部件(例如，热扩展器、热沉、热管、蒸汽室、装置外壳或壳体等)等。
方法还可以包括以下步骤：在压实和切割期间加热和/或冷却。热界面材料可以是没有任何突片的热相变材料。
另一个示例性实施方式包括集成热扩展器和在该集成热扩展器上面的由这里公开的系统或方法压实、切割且涂敷的热界面材料。电子装置可以包括权利要求的集成热扩展器和中央处理单元或处理器模具。集成热扩展器可以可操作为扩展由中央处理单元或处理器模具生成的热量。
另一个示例性实施方式包括板级屏蔽件(BLS)和在该板级屏蔽件(BLS)上面的由这里公开的系统或方法压实、切割且涂敷的热界面材料。BLS可以适于用于为衬底上的至少一个部件提供电磁干扰(EMI)屏蔽。BLS可以包括一个或更多个侧壁，该一个或更多个侧壁限定开口且被构造为大体围绕衬底上的至少一个部件安装到衬底；和盖，该盖被构造为覆盖由一个或更多个侧壁限定的开口。热界面材料可以被涂敷到盖。当一个或更多个侧壁大体围绕至少一个部件安装到衬底且盖覆盖由一个或更多个侧壁限定的开口时，热界面材料和盖可以协作，以限定从至少一个部件开始的热传导热路径，并且BLS可操作为为至少一个部件提供EMI屏蔽。盖可以与一个或更多个侧壁一体或可去除地贴附到一个或更多个侧壁。
另一个示例性实施方式包括组件，该组件包括除热/热耗散结构、具有热源的印刷电路板以及上面由这里公开的系统和方法压实、切割且涂敷有热界面材料的板级屏蔽件。一个或更多个侧壁在开口在至少一个部件上方的情况下安装到印刷电路板。盖被定位在一个或更多个侧壁上，使得由一个或更多个侧壁限定的开口被盖覆盖。热界面材料和盖协作来限定从热源到除热/热耗散结构的热传导热路径。板级屏蔽件可操作为为热源提供EMI屏蔽。除热/热耗散结构可以为热扩展器。热源可以为印刷电路板上的集成电路。
大范围的热界面材料在示例性实施方式中可以用于图2所示的热界面材料120。有利地，这里公开的示例性实施方式可以允许制作将具有超过当前TIM的宽松的特性的TIM。容易处理且涂敷对于TIM是重要的，但有助于性能的柔软度、剪切薄化以及模量导致较难以涂敷材料。这里公开的示例性涂敷处理可以允许更容易地涂敷通常难以涂敷但具有较佳性能的材料。
可以用于示例性实施方式的示例热界面材料包括热填隙料、热相变材料、热传导EMI吸收剂或混合热/EMI吸收剂、热油灰、热垫等。例如，示例性实施方式可以包括被压实、切割且涂敷到EMI屏蔽件的一部分(诸如罩或盖或板级屏蔽件)的热传导EMI吸收剂或混合热/EMI吸收剂。
示例性实施方式可以包括莱尔德(Laird)生产的一种或更多种热界面材料(诸如TputtyTM 502系列热填隙料、TflexTM系列填隙料(例如，TflexTM 300系列热填隙料、TflexTM600系列热填隙料、TflexTM 700系列热填隙料等)、TpcmTM系列热相变材料(例如，TpcmTM 580系列热相变材料、TpcmTM 780系列热相变材料、TpcmTM 900系列热相变材料等)、TpliTM系列填隙料(例如，TpliTM 200系列填隙料等)、IceKapTM系列热界面材料和/或CoolZorbTM系列热传导微波吸收剂材料(例如，CoolZorbTM 400系列热传导微波吸收剂材料、CoolZorbTM 500系列热传导微波吸收剂材料、CoolZorbTM 600系列热传导微波吸收剂材料等)等)。在一些示例性实施方式中，热界面材料可以包括具有高导热率的兼容填隙料。举例而言，热界面材料可以包括莱尔德(Laird)的热界面材料(诸如TflexTM 200、TflexTM HR200、TflexTM 300、TflexTM300TG、TflexTM HR400、TflexTM 500、TflexTM 600、TflexTM HR600、TflexTM SF600、TflexTM 700、TflexTM SF800热填隙料中的一个或更多个)。
这里公开的热界面材料可以包括弹性体和/或陶瓷颗粒、金属颗粒、铁磁EMI/RFI吸收颗粒、橡胶、凝胶或蜡的底座中的金属或玻璃纤维网格布等。热界面材料可以包括兼容或共形的硅垫、非硅基材料(例如，非硅基填隙料、热塑性和/或热固性聚合弹性体材料等)、丝印材料、聚氨酯泡沫或凝胶、导热添加剂等。热界面材料可以被配置为具有足够共形性、兼容性和/或柔软度(例如，不必经受相变或回流等)，以通过在低温(例如，20℃至25℃的室温等)下弯曲来调节耐受性或间隙，和/或以允许热界面材料在被放置为与配套表面(包括非平坦、弯曲或不均匀配套表面)接触(例如，压缩抵靠等)时紧密符合(例如，以较紧密配合和封装方式等)配套表面。
这里所公开的热界面材料可以包括软热界面材料，该软热界面材料由弹性体和至少一个热传导金属、氮化硼和/或陶瓷填料形成，使得软热界面材料即使在没有经受相变或回流的情况下也是共形的。在一些示例性实施方式中，第一和/或第二热界面材料可以包括陶瓷填充的硅弹性体、氮化硼填充的硅弹性体或包括通常为非加强膜的热相变材料。
示例性实施方式可以包括一个或更多个热界面材料，该一个或更多个热界面材料取决于用于制作热界面材料的特定材料和热传导填料(若有的话)的加载百分比而具有高热导率(例如，1W/mK(瓦每米每开尔文)、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)。因为其他实施方式可以包括具有高于6W/mK、小于1W/mK或在1至6W/mK之间的其他值的热导率的热界面材料，所以这些热导率仅是示例。因此，因为示例性实施方式可以包括大范围的热界面材料，所以本公开的方面不应限于与任何特定热界面材料一起使用。
大范围的材料在这里所公开的示例性实施方式中可以用于盖(广泛地为元件)，包括导电材料(诸如金属(例如，铝、铜等)、合金、天然石墨、合成石墨或其他合适的材料等)。举例而言，可以制作EMI屏蔽件或其部分的示例性材料的非穷尽列表包括冷轧钢、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、其合金、涂布有导电材料的塑料材料或任意其他合适的导电和/或磁材料。因为可以依赖于例如特定应用而使用不同的材料，所以本申请所公开的材料在这里仅为了例示的目的而提供。
另外，热界面材料可以被压实、切割并涂敷到大范围的元件或部件(包括集成电路(IC)封装的盖或集成热扩展器、板级屏蔽件(例如，板级屏蔽件(BLS)的可去除盖或罩等)、热源(例如，中央处理单元(CPU)等)、除热/热耗散结构或部件(例如，热扩展器、热沉、热管、蒸汽室、装置外壳或壳体等)等)。因此，本公开的方面不应限于与任何单个类型的元件或部件一起使用或不应限于到元件或部件的任何具体位置或部分的涂敷。
在示例性实施方式中，热界面材料可以被压实、切割并涂敷到板级屏蔽件(BLS)的盖或罩。BLS盖或罩可以与BLS的侧壁集成为一体或可去除地贴附到该侧壁。例如，BLS可以包括与BLS的上表面、罩、盖或顶部一体形成的侧壁。例如，侧壁和上表面可以通过以下方式来形成：冲压同一片导电材料，然后折叠冲压后的材料，使得侧壁大体上垂直于上表面。另选地，侧壁可以被单独制作且不与BLS的上表面一体形成。在一些示例性实施方式中，BLS可以包括上表面、罩、盖或顶部可从其去除且可贴附到侧壁的两片式屏蔽件。在一些示例性实施方式中，BLS可以包括贴附到BLS和/或与BLS一体形成的一个或更多个内壁、分隔物或隔离物。在这种示例性实施方式中，BLS盖、侧壁以及内壁可以协作地限定多个独立的EMI屏蔽隔室。
在一些示例性实施方式中，多个不同的热界面材料可以被压实、切割且涂敷到盖124的二侧之一或两侧。例如，可以沿着BLS盖或罩的下侧或内侧压实、切割并涂敷多个不同的热界面材料，这些热界面材料具有不同的厚度，以适应将在BLS下方的装置、部件等的变化的高度。沿着盖的上侧或外侧的多个不同的热界面材料也可以具有不同的厚度，以适应热扩展器或其他除热/热耗散结构的变化厚度。
这里所公开的示例实施方式可以与大范围的热源、电子装置和/或除热/热耗散结构或部件(例如，热扩展器、热沉、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更多个热量生成部件或装置(例如，CPU、底部填充内的模具、半导体装置、倒装芯片、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，热源可以包括具有比热界面材料更高温度或以其他方式向热界面材料提供或传递热量而不管热量是由热源生成还是仅借助或经由热源传递的任意部件或装置。因此，本公开的方面不应限于与任何单一类型的热源、电子装置、除热/热耗散结构等一起的任何特定用途。
示例性实施方式可以提供以下特征或优点中的一个或更多个(但不必是任何一个或全部)，诸如与具有增加高成本的有突片的元件的一些传统相变材料(PCM)涂敷处理相比的突片取消和降低的成本。示例性实施方式可以帮助解决问题(诸如顾客在正确涂敷有突片的元件时的问题、衬料释放的问题、对元件构造、形状以及尺寸的限制、在清洁房间中形成之后的另外步骤期间保持材料清洁和/或没有扭曲地运送有突片的元件的难度)。这里所公开的示例性实施方式可以允许设置标准材料(例如，标准宽度、厚度和/或长度等)，该材料然后可以与可以对于各种形状和尺寸按需改变的不同模具一起使用。这里所公开的示例性实施方式可以从罐(pot)到成品卷的较简单形成设计，可以提供紧凑处理和较小的清洁室要求(类型2)，可以仅需要有限的在制品(WIP)花费，可以允许较简单/更小的元件号码列表、PCM厚度和宽度，可以允许在突片格式下在成本有效方面不可行的多种模具形状和元件(例如，图3等)，可以允许可提供的最小尺寸变得没有问题(例如，图3等)，可以允许衬料释放变化问题不重要，和/或可以允许排除筛选的“干净”材料停留在衬料之间直到被涂敷到盖为止。在一些示例性实施方式中，可以快速且在没有扭曲以及被滞留的空气的情况下对TIM进行涂敷，并且元件可以在没有泵出的情况下为清洁的。
示例实施方式被提供为使得本公开将彻底，并且将向本领域技术人员完全传达范围。阐述大量具体细节，诸如具体部件、装置以及方法的示例，以提供本公开的实施方式的彻底理解。将对本领域技术人员显而易见的是，不需要采用具体细节，示例实施方式可以以许多不同的形式来具体实施，并且没有内容应被解释为限制本公开的范围。在一些示例实施方式中，未详细描述公知过程、公知装置结构以及公知技术。另外，可以用本发明的一个或更多个示例性实施方式实现的优点和改进仅为了例示的目的而提供，并且不限制本公开的范围(因为这里所公开的示例性实施方式可以提供上述优点以及改进中的全部或一个也不提供，并且仍然落在本公开的范围内)。
这里所公开的具体维数、具体材料和/或具体形状在本质上是示例，并且不限制本公开的范围。这里用于给定参数的特定值和特定值范围的公开不是可以用于这里所公开示例中的一个或更多个中的其他值和值范围的穷尽。而且，预想的是用于这里叙述的具体参数的任意两个特定值可以限定可以适于给定参数的值范围的端点(即，用于给定参数的第一值和第二值的公开可以被解释为公开还可以对于给定参数采用第一和第二值之间的任意值)。例如，如果这里将参数X例证为具有值A且还被例证为具有值Z，则预想参数X可以具有从大约A至大约Z的值范围。类似地，预想用于参数的两个或更多个值范围(不管这种范围是嵌套的、交叠的还是不同的)的公开包含用于可以使用所公开范围的端点夹持的值范围的所有可能组合。例如，如果参数X在这里被例证为具有范围1-10或2-9或3-8内的值，则还预想参数X可以具有包括1-9、1-8、1-3、1-2、2-10、2-8、2-3、3-10以及3-9的其他值范围。
这里所用的术语仅是为了描述特定示例实施方式的目的且不旨在限制。如这里所用的，单数形式“一”可以旨在也包括复数形式，除非上下文另外清楚指示。术语“包括”和“具有”是包括的，因此指定所叙述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或增加。这里所述的方法步骤、过程以及操作不被解释为必须需要以所讨论或例示的特定顺序进行它们的执行，除非特别识别为执行顺序。还要理解，可以采用另外或另选步骤。
当元件或层被称为在另一个元件或层“上”、“啮合到”、“连接到”或“联接到”另一个元件或层时，元件或层可以直接在另一个元件或层上、直接啮合、连接或联接到另一个元件或层，或者介入元件或层可以存在。相反，当元件被称为“直接在”另一个元件或层上、“直接啮合到”、“直接连接到”或“直接联接到”另一个元件或层时，可以没有介入元件或层存在。用于描述元件之间的关系的其他词应以同样的样式来解释(例如，“在……之间”对“直接在……之间”、“相邻”对“直接相邻”等)。如这里所用的，术语“和/或”包括关联所列项中的一个或更多个的任意和全部组合。
术语“大约”在涂敷于值时指示计算或测量允许值些微不精确(在值上接近准确；近似或合理地接近值；差不多)。如果出于某一原因，由“大约”提供的不精确在领域中未另外以该普通意义理解，那么如这里所用的“大约”指示可能由普通测量方法或使用这种参数而引起的至少变化。例如，术语“大体”、“大约”以及“大致”在这里可以用于意指在制造容差内。或者，例如，如这里在修改发明或所采用的成分或反应物的量时所用的术语“大约”提及可能由于所用的典型测量和处理流程而发生(例如，在现实世界中制作浓缩液或溶液时，由于这些流程中的偶然误差而产生；由于用于制作合成物或进行方法的成分的制造、源或纯度的差异而产生)的数量的变化。术语“大约”还包含由于用于由特定初始混合物产生的合成物的不同平衡条件而不同的量。不论是否被术语“大约”修改，权利要求包括数量的等同物。
虽然术语第一、第二、第三等在这里可以用于描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但这些元件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语仅可以用于区分一个元件、部件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分。诸如“第一”、“第二”以及其他数字术语的术语在用于这里时不暗示顺序，除非上下文清楚指示。由此，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或部分可以在不偏离示例实施方式的示教的情况下被称为第二元件、部件、区域、层或部分。
空间上相对的术语(诸如“内”、“外”、“之下”、“下方”、“下”、“上方”、“上”等)在这里为了描述方便可以用于如附图例示的描述一个元件或特征到另一个元件或特征的关系。空间上相对的术语可以旨在除了包含附图中描绘的方位之外还包含使用或操作中装置的不同方位。例如，如果翻转附图中的装置，那么被描述为在其他元件或特征“下方”或“之下”的元件将被定向为在其他元件或特征“上方”。由此，示例术语“下方”可以包含上方和下方方位这两者。装置可以以其他方式来定向(旋转90度或处于其他方位)，因此解释这里所用的空间上相对的描述符。
已经为了例示和描述的目的而提供了实施方式的前面描述。不旨在穷尽或限制本公开。特定实施方式的独立元件、预期或所叙述用途或特征通常不限于该特定实施方式，反而在适当的情况下可互换，并且可以用于所选实施方式(即使未具体示出或描述该实施方式)。同样的内容还可以以许多方式来改变。这种变化不被认为是本公开的偏离，并且所有这种修改旨在被包括在本公开的范围内。

Claims (34)

1.一种用于将热界面材料涂敷到部件的系统，所述系统包括：
模具，该模具能够操作为压实并切割处于所述模具下方的所述热界面材料的供应体，从而将已被压实并从所述供应体切割的所述热界面材料的一部分在所述热界面材料的所述一部分不扩散接合到所述部件中的位于所述模具下方的对应的一个部件的情况下涂敷于所述部件中的所述对应的一个部件，其中：
沿着所述热界面材料存在衬料；
所述模具包括具有用泡沫填充的芯部的倒圆刀模具；
所述用泡沫填充的芯部能够用于将所述热界面材料的所述一部分向下压实到所述部件中的位于所述模具下方的所述对应的一个部件上；以及
所述倒圆刀模具能够用于借助所述衬料在不刺穿所述衬料来进行所述切割的情况下切割所述热界面材料的所述一部分。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统被构造为使得当去除所述模具时，所述热界面材料的所述一部分留在所述部件中的所述对应的一个部件上，并且所述衬料被从所述热界面材料的所述一部分去除。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，
所述系统包括传感器系统，该传感器系统使所述热界面材料的供应体前进以接着涂敷到随后的部件；或者
所述系统被构造有针对所述热界面材料的供应体的设定距离前进处理。
4.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括夹具，所述部件置于该夹具中并且相对于所述模具定向以将所述热界面材料置于所述部件上。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述部件包括以下各项中的一个或更多个：
集成电路封装的盖或集成热扩展器；
板级屏蔽件的盖；
热源；和/或
除热/热耗散结构。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的系统，其中，
所述热界面材料是没有任何突片的热相变材料；和/或
所述系统被构造有用于在所述压实和切割期间应用加热和/或冷却的加热和/或冷却特征；和/或
所述系统还包括：
包括所述热界面材料的供应体的卷；
辊子，这些辊子用于使得所述热界面材料的供应体从所述卷放卷并行进到所述模具下方的位置；以及
废料卷，该废料卷用于收集在所述模具已经压实、切割且将所述热界面材料涂敷到所述部件之后留下的、所述热界面材料的供应体的未用部分。
7.一种将热界面材料涂敷到部件的方法，所述方法包括以下步骤：使用模具来压实并切割热界面材料的供应体，使得将已压实并从所述供应体切下的所述热界面材料的一部分在所述热界面材料的所述一部分不扩散接合到所述部件中的对应的一个部件的情况下涂敷到所述部件中的所述对应的一个部件，其中：
压实和切割的步骤包括借助于沿着所述热界面材料的所述供应体的上表面设置的衬料向下按压所述模具，以在不刺穿所述衬料的情况下借助于所述衬料切割所述热界面材料的所述一部分，使得在去除所述模具并从所述热界面材料的所述一部分向上提走该模具时，所述热界面材料的所述一部分留在所述部件中的所述对应的一个部件上，并且所述衬料从所述热界面材料的所述一部分去除；
所述模具包括具有用泡沫填充的芯部的倒圆刀模具；并且
所述方法包括以下步骤：
使用所述用泡沫填充的芯部将所述热界面材料的所述一部分向下压实到所述部件中的位于所述模具下方的所述对应的一个部件上；以及
使用所述倒圆刀模具从所述热界面材料的所述供应体切下所述热界面材料的所述一部分。
8.根据权利要求要求7所述的方法，其中，压实和切割的步骤包括通过压力、保压、加热以及冷却，借助沿着所述热界面材料的供应体的上表面布置的衬料向下按压所述模具。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
使所述部件中的上面具有所述热界面材料的所述一部分的所述对应的一个部件前进离开所述模具下方；以及
使所述热界面材料的供应体和下一盖前进到所述模具下方的位置。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，使所述热界面材料的供应体前进到所述模具下方的位置的步骤包括：
使用辊子来使得所述热界面材料的供应体从供应体卷放卷并行进到所述模具下方的位置；以及
将在所述压实和切割之后剩下的、所述热界面材料的供应体的未用部分收集到废料卷上。
11.根据权利要求7所述的方法，其中，
所述热界面材料包括非金属热界面材料；以及
所述方法包括以下步骤：将所述热界面材料的所述一部分在所述热界面材料的所述一部分与所述部件中的所述对应的一个部件之间没有任何扩散接合或焊接接头的情况下联接到所述部件中的所述对应的一个部件。
12.根据权利要求7所述的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
在使用传感器系统或设定距离前进处理的同时使所述热界面材料的供应体前进以接着涂敷到随后的部件；和/或
将所述部件置于夹具中，使得所述部件被定向为将所述热界面材料置于所述部件上；和/或
在所述压实和切割期间加热和/或冷却。
13.根据权利要求7至12中的任一项所述的方法，其中，所述部件包括以下各项中的一个或更多个：
集成电路封装的盖或集成热扩展器；
板级屏蔽件的盖；
热源；和/或
除热/热耗散结构。
14.一种用于将多个热界面材料涂敷到部件的系统，所述系统包括：
工具，该工具能够操作为推挤和/或从热界面材料的供应体去除处于所述工具和所述部件中的对应的一个部件之间的所述热界面材料的一部分，从而所述热界面材料的所述一部分被从所述供应体去除并且在所述热界面材料的所述一部分不扩散接合到所述部件中的对应的一个部件的情况下被涂敷到所述部件中的所述对应的一个部件，其中：
所述热界面材料的所述供应体还包括沿着所述热界面材料的表面的衬料；
所述工具能够操作为在不需要刺穿所述衬料的情况下推动所述衬料穿过所述热界面材料的所述一部分来从所述供应体切割所述热界面材料的所述一部分；
所述工具包括具有用泡沫填充的芯部的倒圆刀模具；
所述用泡沫填充的芯部能够用于将所述热界面材料的所述一部分压实到所述部件中的所述对应的一个部件上；以及
所述倒圆刀模具能够用于从所述供应体切下所述热界面材料的所述一部分。
15.根据权利要求14所述的系统，其中：
所述热界面材料包括非金属热界面材料；以及
所述热界面材料的所述一部分在所述热界面材料的所述一部分与所述部件中的所述对应的一个部件之间没有任何扩散接合或焊接接头的情况下联接到所述部件中的所述对应的一个部件。
16.根据权利要求14所述的系统，其中，当所述工具被去除并且相对地离开所述热界面材料的所述一部分移动时，所述热界面材料的所述一部分留在所述部件中的所述对应的一个部件上并且所述衬料被从所述热界面材料的所述一部分去除。
17.根据权利要求14所述的系统，其中，所述系统包括传感器系统，该传感器系统使所述热界面材料的供应体前进以接着涂敷到随后的部件。
18.根据权利要求14所述的系统，其中，所述系统还包括夹具，所述部件置于该夹具中并且相对于所述工具定向以将所述热界面材料置于所述部件上。
19.根据权利要求14所述的系统，其中，所述部件包括以下各项中的一个或更多个：
集成电路封装的盖或集成热扩展器；
板级屏蔽件的盖；
热源；
除热/热耗散结构；和/或
衬底。
20.根据权利要求14所述的系统，其中，所述系统被构造为能够操作为将多种不同的热界面材料涂敷到所述部件的一侧或两侧。
21.根据权利要求14至20中的任一项所述的系统，其中：
所述热界面材料是热相变材料；和/或
所述系统被构造有加热和/或冷却特征，该加热和/或冷却特征用于在将所述热界面材料的所述一部分涂敷到所述部件中的所述对应的一个部件期间应用加热和/或冷却；和/或
所述系统还包括：
包括所述热界面材料的供应体的卷；
辊子，这些辊子用于使得所述热界面材料的供应体从所述卷放卷并行进到与所述工具对齐的位置；以及
废料卷，该废料卷用于收集在将所述热界面材料涂敷到所述部件之后留下的所述热界面材料的供应体的未用部分。
22.一种用于将多个界面材料涂敷到部件的系统，所述系统包括：
工具，该工具能够操作为压实并且从界面材料的供应体切割处于所述工具和所述部件中的对应的一个部件之间的所述界面材料的一部分，从而压实并且从所述供应体切割的所述界面材料的所述一部分在所述界面材料的所述一部分不扩散接合到所述部件中的对应的一个部件的情况下被涂敷到所述部件中的所述对应的一个部件；其中：
所述界面材料的所述供应体还包括沿着所述界面材料的表面的衬料；
所述工具能够操作为在不需要刺穿所述衬料的情况下推动所述衬料穿过所述界面材料的所述一部分来从所述供应体切割所述界面材料的所述一部分；
当所述工具被去除并且相对地离开所述界面材料的所述一部分移动时，所述界面材料的所述一部分留在所述部件中的所述对应的一个部件上并且所述衬料被从所述界面材料的所述一部分去除，
所述工具包括具有用泡沫填充的芯部的倒圆刀模具；
所述用泡沫填充的芯部能够用于将所述界面材料的所述一部分压实到所述部件中的所述对应的一个部件上；以及
所述倒圆刀模具能够用于从所述供应体切下所述界面材料的所述一部分。
23.根据权利要求22所述的系统，其中：
所述界面材料包括非金属界面材料；以及
所述界面材料的所述一部分在所述界面材料的所述一部分与所述部件中的所述对应的一个部件之间没有任何扩散接合或焊接接头的情况下联接到所述部件中的所述对应的一个部件。
24.根据权利要求22所述的系统，其中，所述系统包括传感器系统，该传感器系统使所述界面材料的供应体前进以接着涂敷到随后的部件。
25.根据权利要求22所述的系统，其中，所述系统还包括夹具，所述部件置于该夹具中并且相对于所述工具定向以将所述界面材料置于所述部件上。
26.根据权利要求22所述的系统，其中，所述系统被构造为能够操作为将多种不同的界面材料涂敷到所述部件的一侧或两侧。
27.根据权利要求22至26中的任一项所述的系统，其中：
所述界面材料包括热相变材料；和/或
所述系统被构造有加热和/或冷却特征，该加热和/或冷却特征用于在将所述界面材料的所述一部分涂敷到所述部件中的所述对应的一个部件期间应用加热和/或冷却；和/或
所述系统还包括：
包括所述界面材料的供应体的卷；
辊子，这些辊子用于使得所述界面材料的供应体从所述卷放卷并行进到与所述工具对齐的位置；以及
废料卷，该废料卷用于收集在将所述界面材料涂敷到所述部件之后留下的所述界面材料的供应体的未用部分。
28.一种用于将多个热界面材料涂敷到部件的方法，该方法包括以下步骤：使用工具来压实并从与所述部件中的对应的一个部件对齐的热界面材料的供应体去除所述热界面材料的一部分，从而所述热界面材料的所述一部分在所述热界面材料的所述一部分不扩散接合到所述部件中的所述对应的一个部件的情况下被涂敷到所述部件中的所述对应的一个部件；其中：
压实并去除的步骤包括借助沿着所述热界面材料的表面布置的衬料按压所述工具，使得当所述工具被去除并且相对地离开所述热界面材料的所述一部分移动时，所述热界面材料的所述一部分留在所述部件中的所述对应的一个部件上并且使得所述衬料被从所述热界面材料的所述一部分去除；
所述方法包括使用所述工具来在不刺穿所述衬料的情况下推动所述衬料穿过所述热界面材料的所述一部分来从所述供应体切割所述热界面材料的所述一部分；
压实并去除所述一部分的步骤包括使用所述工具来压实并从所述供应体去除处于所述工具和所述部件中的所述对应的一个部件之间的所述热界面材料的所述一部分；
所述工具包括具有用泡沫填充的芯部的倒圆刀模具；并且
使用所述工具来压实并且从所述供应体去除所述热界面材料的所述一部分包括：
使用所述用泡沫填充的芯部来将所述热界面材料的所述一部分压实到所述部件中的所述对应的一个部件上；以及
使用所述倒圆刀模具从所述供应体切下所述热界面材料的所述一部分。
29.根据权利要求28所述的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
使上面具有所述热界面材料的所述一部分的所述部件的所述对应的一个部件前进离开所述工具；以及
使所述热界面材料的所述供应体和接着的部件前进到与所述工具对齐的位置以将所述热界面材料涂敷到所述接着的部件。
30.根据权利要求29所述的方法，其中：
使所述热界面材料的所述供应体前进的步骤包括使用辊子来使得所述热界面材料的所述供应体从供应体卷放卷并行进到与所述工具对齐的位置；以及
所述方法包括收集在将所述热界面材料涂敷到所述部件之后留下的所述热界面材料的所述供应体的未用部分。
31.根据权利要求28所述的方法，其中：
所述热界面材料包括非金属热界面材料；以及
所述方法包括将所述热界面材料的所述一部分在所述热界面材料的所述一部分与所述部件中的所述对应的一个部件之间没有任何扩散接合或焊接接头的情况下联接到所述部件中的所述对应的一个部件。
32.根据权利要求28所述的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
在使用传感器系统或设定距离前进处理的同时，使所述热界面材料的所述供应体前进以接着涂敷到随后的部件；和/或
将所述部件置于夹具中使得所述部件被定向以将所述热界面材料置于所述部件上；和/或
在压实和/或从所述供应体去除所述热界面材料的所述一部分期间进行加热和/或冷却。
33.根据权利要求28所述的方法，其中，压实和去除的步骤包括：
通过压力、保压、加热以及冷却，借助沿着所述热界面材料的供应体的上表面布置的衬料按压所述工具；和/或
压实和去除的步骤包括涂敷多种不同的热界面材料到所述部件的一侧或两侧。
34.根据权利要求28到33中的任一项所述的方法，其中，所述部件包括以下各项中的一个或更多个：
集成电路封装的盖或集成热扩展器；
板级屏蔽件的盖；
热源；
除热/热耗散结构；和/或
衬底。
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