CN116936498A - 热界面材料组件、散热器和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了热界面材料组件、散热器和装置，作为用于滑动表面的热界面解决方案。在示例性实施方式中，热界面材料组件包括具有相对的第一和第二表面的衬底。减摩层沿着衬底的第一表面。热界面材料沿着衬底的第二表面，使得衬底位于减摩层和热界面材料之间。减摩层被配置成，当热界面材料组件沿着第二部件的第二表面时，并且当第一和第二表面相对于彼此可滑动地移动时，与第一部件的第一表面接触地滑动。

Description

热界面材料组件、散热器和装置
技术领域
本公开总体上涉及热界面材料组件、散热器和装置，作为用于滑动表面的热界面解决方案。
背景技术
本部分提供了与本公开相关的背景信息，其不一定是现有技术。
诸如半导体、集成电路封装体、晶体管等电气部件通常具有预先设计的温度，在该温度下电气部件最优地运行。理想地，预先设计的温度接近周围空气的温度。但是，电气部件的运行产生热量。如果不去除热量，则电气部件可能在显著高于其正常或期望运行温度的温度下运行。这种过高的温度可能不利地影响电气部件的工作特性和相关装置的工作。
为了避免或至少减少来自生热的不利运行特性，应该例如通过将热从运行的电气部件传导到散热器来移除热。然后可以通过传统的对流和/或辐射技术冷却散热器。在传导期间，热量可以通过电气部件和散热器之间的直接表面接触和/或通过电气部件和散热器表面经中间介质或热界面材料(TIM)的接触从运行的电气部件传递到散热器。热界面材料可用于填充热传递表面之间的间隙，以便与用空气填充间隙相比提高热传递效率，而空气是相对较差的热导体。
发明内容
本部分提供了本公开的一般概述，而不是对其全部范围或其所有特征的全面公开。
本文公开了用于滑动表面的热界面解决方案的示例性实施方式。在示例性实施方式中，热界面材料组件包括具有相对的第一和第二表面的衬底。减摩层沿着衬底的第一表面。热界面材料沿着基底的第二表面，使得衬底位于减摩层和热界面材料之间。减摩层被配置成，当热界面材料组件沿着第二部件的第二表面时，并且当第一表面和第二表面相对于彼此可滑动地移动时，与第一部件的第一表面接触地滑动。
根据本文提供的描述，其它应用领域将变得显而易见。发明内容中的描述和具体示例仅旨在用于说明的目的，而不旨在限制本公开的范围。
附图说明
本文描述的附图仅用于对所选实施方式的说明性目的，而不是所有可能的实施方案，并且不旨在限制本公开的范围。
图1是热解决方案或热界面材料组件的示例性实施方式的包括沿衬底的第一侧的减摩涂层(例如，聚四氟乙烯(PTFE)和/或二硫化钼(MoS2)类减摩涂层等)的衬底(例如，聚酰亚胺(PI)或其它聚合物衬底，金属衬底等)的截面图。
图2是示例性实施方式的热解决方案或热界面材料组件的截面图，其中热界面材料(TIM)(例如，热相变材料(PCM)等)和压敏粘合剂(PSA)沿着图1所示的衬底的相对的第二侧。
图3示出了应用于示例散热器的基座或平台的热界面材料组件的示例性实施方式。
图4、图5和图6示出了包括基座或平台的散热器的示例，在该基座或平台上可以应用图2所示的热界面材料组件。
图7示出了沿着小型可插拔(SFP)光纤收发器的罩(cage)的顶部定位的图4、图5和图6所示的散热器。
图8示出了图7所示的散热器和SFP罩，并且进一步示出了由SFP收发器的罩限定的腔内的连接器插头。
图9示出了图4、图5和图6所示的散热器，并且还示出了沿着散热器基座的相对的第一和第二边缘部分的第一和第二粘合材料条(例如，压敏粘合剂等)。热界面材料(例如，热相变材料(PCM)等)沿着散热器基座，在通常在第一和第二粘合材料条之间限定的通道或区域内。
在附图的几个视图中，相应的附图标记表示对应的部件。
具体实施方式
现在将更详细地参照附图描述示例性实施方式。
随着光收发器的功率随数据传输速率的增加而增加，需要更有效的热传递解决方案来避免光盒模块的更高故障率/更差的可靠性。因此，光收发器和散热器之间的低热阻界面对于降低模块的核心温度是重要的，该界面应该能够承受多种滑动运动，例如服务器盒维护目的等。例如，光学模块不时地可滑动地插入到罩中和可滑动地从罩中拔出。但是常规的热界面材料可能不具有足够的耐磨性以避免在光学模块的重复插入和拔出期间的损坏。在这种情况下，常规热界面材料的热性能可能由于光学模块重复插入罩中和从罩中拔出而引起的损坏而受到负面影响。
本文公开了用于滑动表面的热界面解决方案的示例性实施方式。在示例性实施方式中，热界面材料组件包括具有相对的第一和第二表面的衬底(例如，聚合物衬底、聚酰亚胺膜、金属衬底等)。减摩层沿着衬底的第一表面。减摩层可包含聚四氟乙烯(PTFE)、二硫化钼(MoS2)、石墨、聚乙烯、聚丙烯、氧化铝、氮化硼、氟化钙、碳化钨和/或铝。例如，减摩层可以包括沿着衬底的第一表面的聚四氟乙烯(PTFE)、二硫化钼(MoS2)、石墨、聚乙烯、聚丙烯、氧化铝、氮化硼、氟化钙、碳化钨和/或铝类减摩涂层。热界面材料(例如，热相变材料(PCM)等)沿着衬底的第二表面，使得衬底位于减摩层和热界面材料之间。减摩层被配置成，当热界面材料组件沿着(例如，经由压敏粘合剂(PSA)等粘附到)第二部件(例如，散热器、连接器插头等)的第二表面时，并且当第一部件(例如，收发器的外壳、罩等)的第一表面和上述第二表面相对于彼此可滑动地移动时，与第一部件的第一表面接触地滑动。
现在参考附图，图1示出了示例性实施方式衬底102，其包括沿衬底102的第一侧或上侧的减摩层106。衬底102可包括聚酰亚胺(PI)衬底、其它聚合物衬底、金属衬底或本文所揭示的其它衬底等。在示例性实施方式中，衬底102可以包括聚酰亚胺膜。聚酰亚胺膜的热导率可以为约0.1瓦特/米·开尔文(W/m·K)至约2W/m·K，且厚度可以为约3微米(μm)至约50微米。例如，衬底102可包括热导率为约0.8W/m·K且厚度为约38微米的非金属化导热性介电聚酰亚胺膜(例如，KAPTON 150MT+聚酰亚胺膜等)。作为另一实例，衬底102可包括不具有任何填料的聚酰亚胺膜，其热导率为约0.15W/m·K且厚度为约3微米至约50微米。作为另一实例，衬底102可包括不含任何填料且厚度为约7微米的聚酰亚胺膜(例如，KAPTON 30EN聚酰亚胺膜等)。下表1列出了可以包括在热界面组件100中的示例衬底的特性。
表1
减摩层106可以包含聚四氟乙烯(PTFE)、二硫化钼(MoS2)、石墨、聚乙烯、聚丙烯、氧化铝、氮化硼、氟化钙、碳化钨和/或铝。例如，减摩层106可以包含沿衬底的第一表面的聚四氟乙烯(PTFE)、二硫化钼(MoS2)、石墨、聚乙烯、聚丙烯、氧化铝、氮化硼、氟化钙、碳化钨和/或铝类减摩涂层。减摩层106优选具有相对低的摩擦系数。减摩层106优选地被配置成具有比衬底102更低的摩擦系数。因此，减摩层106可以被配置成用于减小原本将在衬底102与滑动表面之间出现的摩擦阻力。例如，基于ASTM G133，减摩层106可以具有小于0.25的摩擦系数，测试条件如下：针尖半径6.35毫米(mm)，法向力0.98牛顿(N)，行程长度20毫米，振荡频率0.5赫兹(Hz)，正弦速度分布，且测试持续时间16分40秒。
此外，作为示例，减摩层可以包括聚四氟乙烯(PTFE)和/或二硫化钼(MoS2)类减摩涂层(例如，MOLYKOTE D-96或D-6600减摩涂层等)，其沿着衬底的第一表面施加(例如，经由喷涂、浸渍旋压、刷涂、涂覆等)，使得涂层厚度为约1微米至约30微米，例如，2微米、3微米、4微米、5微米、10微米、15微米、20微米、25微米、30微米的涂层厚度等。
图2示出了热解决方案或热界面材料组件100的示例性实施方式。如图所示，热界面材料(TIM)110(例如，热相变材料(PCM)等)和压敏粘合剂(PSA)114沿着衬底102的相对第二侧。压敏粘合剂114可用于将热界面材料组件100粘附到另一部件，例如与热源直接接触的散热器等。如图3所示，压敏粘合剂114可用于将热界面材料组件100附接到散热器104的基座或平台108。
多种热界面材料可用于图2所示的热界面材料110，例如热间隙填料、热相变材料、导热EMI吸收剂或混合热/EMI吸收剂、热油灰、热垫、热膏和本文公开的其它热界面材料等。在示例性实施方式中，热界面材料110包括热导率为至少3W/m·K的热相变材料。例如，热界面材料110可以包括热导率为约7.5W/m·K的热相变材料。热界面材料可以是天然粘性的和/或自粘到部件的另一表面。
压敏粘合剂114可包括沿聚合物膜(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、热塑性聚合物膜、有机散热体膜、阻燃间芳族聚酰胺膜、其他芳族聚酰胺膜等)的相对的第一和第二侧的第一和第二压敏粘合剂层或压敏粘合剂涂层。例如，压敏粘合剂114可以包括沿着聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的相对的第一和第二侧的第一和第二压敏粘合剂层或压敏粘合剂涂层。在后一实例中，聚对苯二甲酸乙二醇酯膜可以具有约50微米的厚度，并且压敏粘合剂可以沿着聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的每一侧具有约25微米的厚度。
作为另一实例，压敏粘合剂114可包括有机散热体，该有机散热体包括涂覆有导热压敏粘合剂的聚合物膜。有机散热体可被配置为，具有较高的膜平面内的热导率(例如，约50W/m·K等的面内热导率)，其高于透过平面的热导率(例如，约0.2W/m·K等)，并具有高电阻率(例如，大于1015瓦特每厘米(W·cm)等)。压敏粘合剂114可包括厚度为约80微米至约200微米的压敏粘合剂，例如，100微米、125微米、140微米、150微米、160微米等。
图4、图5和图6示出了包括基座或平台108(广义地，一部分)的散热器104(广义地，除热/散热结构)的实例。基座108从散热器104的第一侧112的表面向外突出。多个散热片116从散热器104的与第一侧112相对的第二侧120向外突出。
仅作为进一步的示例，图7和图8示出了其中热界面材料组件100(图2)与小型可插拔(SFP)光纤收发器144(广义地，装置或部件)一起使用的示例性实施方式。如图8所示，散热器104沿SFP罩148(广义地，外壳)的顶部定位，其中基座108相对于SFP罩148的顶部面向下。散热器104可以通过一个或多个弹簧夹、螺钉、其它机械紧固件等连接到SFP罩148。
如图8所示，当SFP连接器插头152的部分152可滑动地插入由SFP罩148限定或在SFP罩148内限定的空腔162中时，沿着基座108的热界面材料组件100热接触SFP连接器插头156(广义地，连接器)的部分152。
此外，当SFP连接器插头156可滑动地插入到SFP罩148的腔162中并可滑动地从SFP罩148的腔162拉出时，热界面材料组件100的减摩层106(图2)与SFP连接器插头156的部分152接触地滑动。热界面材料组件100的衬底102(图2)可以在热界面材料110和压敏粘合剂114上限定耐磨层，使得耐磨层位于SFP连接器插头156的部分152与热界面材料110和压敏粘合剂114之间。
当SFP连接器插头156通过开口可滑动地插入空腔162或从空腔162可滑动地拔出时，减摩层106沿着衬底102介入SFP连接器插头156的部分152和散热器104之间。因此，沿衬底102的减摩层106防止热界面材料110和SFP连接器插头156的部分152之间的直接接触(例如，直接滑动摩擦等)。这又有助于避免由于热界面材料110的磨损而导致的热界面材料110的热性能降低。当SFP连接器插头156可滑动地插入空腔162中时，沿衬底102的减摩层106可以热接触(例如，直接物理接触等)SFP连接器插头156的部分152。减摩层106与SFP连接器插头165的部分152的热接触可以减小沿着它们之间的界面的热传递阻力。通过减小的热传递阻力，可以改善和/或良好地传递由光模块或收发器144产生的热。
作为示例，压敏粘合剂114可以沿着热界面材料110的边缘部分围绕热界面材料110的外周边设置，使得压敏粘合剂114位于衬底102和散热器基座108之间，并将衬底102粘附到散热器基座108。压敏粘合剂114可以被配置成沿着热界面材料110的边缘部分提供增强部，所述边缘部分平行于和/或垂直于SFP连接器插头152可滑动地插入SFP罩148的腔162和从SFP罩148的腔162可滑动地移除的方向。当SFP连接器插头152的部分152可滑动地插入到SFP罩148的腔162中或从SFP罩148的腔162移除时，沿热界面材料110的边缘部分的增强部可吸收压缩力并帮助将热界面材料110限制在通常限定在压敏粘合剂材料114的部分(例如，条等)之间的通道或区域内，从而帮助保持热界面材料110的完整性并抑制热界面材料110的迁移。
继续图8中所示的实例，当连接器插头156在罩148内时，热界面材料组件100通常可位于散热器104和连接器插头156之间。热界面材料组件100和散热器104可共同限定或建立从连接器插头156到散热器104的散热片116的导热性热路径的至少一部分。可以沿着从连接器插头156到热界面材料组件100，从热界面材料组件100到散热器104，以及从散热器散热片116到另一除热/散热结构(例如，均热片等)和/或到环境的此种导热热路径传递热量。热传递可以降低罩148和连接器156的温度，从而帮助保持罩148和连接器156的温度低于指定阈值等。热界面材料110和散热器104可以包括适于降低罩148和连接器156的温度的任何合适的材料，构造等。例如，可以选择材料和构造，使得热界面材料110和散热器104能够以足以将罩148和连接器156的温度保持在特定阈值温度以下的速率散热，在该阈值温度下连接器156的运行将受到损害。热到热界面材料110的传递可减少从连接器156传递到另一部件(例如SFP收发器144的印刷电路板(PCB))的热量，从而减少可从PCB进一步耗散到更为热敏的部件的热量。
热界面材料组件100(图2)的压敏粘合剂114可包括如图9所示的第一和第二粘合材料条124、128。第一和第二粘合材料条124、128可以沿(例如，完全和连续地沿而没有任何间隙等)散热器基座108的相对的第一和第二边缘132、136(图4)施加。第一和第二粘合材料条124、128可以被配置成沿着热界面材料110的边缘部分提供增强部，这有助于将热界面材料110限制在由第一和第二增强部/粘合材料条124、128限定的区域内，从而抑制热界面材料110的迁移。
作为实例，第一和第二粘合材料条124、128可以包括聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚酰亚胺膜，该膜包括沿着膜的相对的第一和第二侧的压敏粘合剂。作为另选，其他材料可以用于粘合材料124、128，例如比热界面材料110更硬、更不柔顺、更耐用和/或更不易磨损的材料。另外，其它示例性实施方式可包括沿小于基座边缘的整个长度和/或沿基座边缘和/或沿基座的其它边缘等的非连续图案(例如，其间具有间隙的间隔开的条部分等)的粘合材料条。例如，另一示例性实施方式可包括沿矩形基座的四个边缘中的每一个的四个粘合材料条。另外，其它示例性实施方式可以包括具有非矩形基座和/或粘合材料条的散热器，所述粘合材料条并非全部由相同材料制成。
如图9所示，热界面材料110可以沿散热器基座108施加在通常限定在第一和第二增强部/粘合材料条124、128之间的通道或区域内。衬底102可以设置在热界面材料110上，使得当SFP连接器插头156的部分152可滑动地插入由SFP罩148限定或在SFP罩148内限定的空腔162中时，暴露减摩层106(图1)以与SFP连接器插头156(广义地，连接器)的部分152滑动接触。第一和第二增强部/粘合材料条124,128位于衬底102和散热器基座108之间，并粘附至衬底102和散热器基座108。
本文公开的热界面材料组件(例如，100(图2)等)可与宽范围的装置和部件一起使用。因此，本公开的各方面不限于仅与散热器一起使用，因为本文公开的热界面材料组件可与其它除热/散热结构和/或部件一起使用，例如作为外壳或罩本身的一部分的除热/散热结构、热管、蒸汽室、均热片、冷板等。本文公开的热界面材料组件可与连接器插头、平板电脑或其它模块化便携式装置的可滑动部分、收发器的罩一起使用，所述收发器例如小型可插拔(SFP)收发器、SFP+收发器、四芯小型可插拔(QSFP)收发器、QSFP+收发器、XFP收发器等。
作为背景技术，小型可插拔(SFP)光纤收发器是可以用于电信、数据通信应用等的紧凑型可热插拔收发器。SFP收发器可以将网络设备主板(例如，用于交换机、路由器、媒体转换器等)接口到光纤或铜网络线缆。SFP收发器可以支持包括SONET、千兆位以太网、光纤信道等的通信标准。如本文所用，小型可插拔(SFP)也可以包括其它小型可插拔的如SFP+、四通道(4通道)小型可插拔(QSFP)、QSFP+等，或参照这些器件使用。
传统的SFP收发器组件可包括可插入模块或连接器插头和插座组件，插座组件又安装在印刷电路板(PCB)上。可插入模块可以被配置成，插入由插座组件的罩限定的前开口和空腔中。可插入模块可以包括壳体，该壳体具有在可插入模块插入到罩中之后保持抵靠散热器(例如，在中等压力下等)的部分。可插入模块随后可以从插座组件的罩中取出。连接器插头或可插拔模块可以经历多次插入罩(例如QSFP罩等)和从罩中移除。并且，插入/移除过程可以在升高的温度下进行，例如当接点温度为75摄氏度(℃)以上时等。
罩(例如，图7中的罩148等)可以是能够容纳SFP连接器的任何合适的罩。罩可以具有对应于SFP连接器的尺寸，以使得SFP电缆连接器插头插入罩中。罩可以经由任何合适的可释放地接合来容纳电缆连接器插头，包括但不限于摩擦配合、卡扣配合等。罩可以包括用于经由SFP连接器发送和/或接收信号的接口，诸如光缆接口、电缆接口等。接口可实现从电缆连接器到安装笼架的母板、印刷电路板(PCB)、网卡等的通信。
罩(例如，图7中的罩148等)可包括任何合适的材料，包括金属等。例如，罩可包括适于屏蔽由通过电缆连接器插头的数据传输产生的噪声(例如，电磁干扰(EMI)屏蔽等)的材料。作为另选的实施方式可包括其它装置，例如其它收发器(例如，SFP+收发器、XFP收发器、QSFP收发器、QSFP+收发器等)，具有被配置成与除SFP电缆连接器之外的其它连接器一起使用的外壳或罩的装置等。因此，本公开的各方面不应限于SFP收发器和SFP电缆连接器。
宽范围的热界面材料可用于热界面材料110，例如热间隙填料、热相变材料、导热EMI吸收剂或混合热/EMI吸收剂、热油灰、热垫、热膏等。例如，热界面材料110优选地具有低有效热阻(例如，小于2℃/W，小于0.2℃/W，约0.2℃/W至约2℃/W等)。在示例性实施方式中，热界面材料110具有比衬底102、减摩涂层106和增强部/粘合材料114中的每一个更高的热导率。热界面材料110可以比衬底102和增强部/粘合材料114更软、更柔顺、更不耐用和/或更易于磨损。但是，如本文所公开的，热界面材料组件可以为热界面材料提供足够好的耐久性和耐磨性，从而允许热界面材料经得起和/或经受住包括在升高的温度(例如，75℃以上等)下的滑动操作(例如，重复的连接器插头插入收发器的罩中和/或从收发器的罩中移除，部件的滑动安装等)。
在一些实施方式中，热界面材料可包括有机硅弹性体。有机硅弹性体可填充有合适的导热材料，包括陶瓷、氮化硼等。在一些实施方式中，热界面材料可包括：石墨片材；金属箔；多层结构，如金属和塑料的多层结构，金属和石墨的多层结构，或金属、石墨和塑料的多层结构。
热界面材料可在橡胶、凝胶或蜡等基底中包括弹性体和/或陶瓷颗粒、金属颗粒、铁氧体EMI/RFI吸收颗粒、金属或玻璃纤维网。热界面材料可包括顺应的或适形的有机硅垫、非有机硅基材料(例如，非有机硅基间隙填充材料、热塑性和/或热固性聚合物、弹性体材料等)、丝网材料、聚氨酯泡沫或凝胶、导热添加剂等。热界面材料可被构造成具有足够的适形性、顺应性和/或柔性(例如，不必经历相变或回流等)，以当与配合表面(包括非平坦的、弯曲的或不平坦的配合表面)接触(例如，压靠等)时，通过在低温(例如，20℃至25℃的室温等)下偏转来调节公差或间隙和/或允许热界面材料紧密适形(例如，以相对紧密匹配和封装的方式)于配合表面。
热界面材料可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热界面材料，使得所述软热界面材料即使在不经历相变或回流的情况下也是适形的。在一些示例性实施方式中，热界面材料可包括陶瓷填充的硅酮弹性体、氮化硼填充的硅酮弹性体、或包括通常为非增强膜的热相变材料。
示例性实施方式可包括一种或多种具有高热导率的热界面材料(例如，1W/m·K(瓦特每米每开尔文)、1.1W/m·K、1.2W/m·K、2.8W/m·K、3W/m·K、3.1W/m·K、3.8W/m·K、4W/m·K、4.7W/m·K、5W/m·K、5.4W/m·K、6W/m·K、7.5W/m·K等)，这取决于用于制造热界面材料的特定材料和导热填料的负载百分比(如果存在)。这些热导率仅是示例，因为其它实施方式可包括热导率高于7.5W/m·K、小于1W/m·K或介于1W/m·K和7.5W/m·K之间的其它值和范围的热界面材料。因此，本公开的各方面不应限于与任何特定热界面材料一起使用，因为示例性实施方式可包括宽范围的热界面材料。
本文所公开的示例性实施方式可提供或包括以下有利效果或特征中的一个或多个(但不一定是任何或所有)。例如，本文公开的热界面解决方案可以减小模块和散热器之间的热阻，并且为更高功率的收发器提供温度降低，同时还能够承受几百个循环(例如，500个循环以上等)的插拔。已经测量了本文公开的热解决方案(例如，热界面材料组件100(图2)等)的热性能，其已经显示出出乎意料的协同效应：在约20瓦特下至少5℃的温度降低的性能改善，以及经受500百次插拔循环能力。因此，与常规热界面材料相比，本文公开的示例性热界面解决方案可提供更高的温度增益、更好的机械性能和/或成本效率/协同作用。
下表2包括沿聚合物层具有减摩层的两个示例性热界面材料组件(TIMA)的热性能测量结果。出于比较的目的，表2还包括不含减摩层的热界面材料组件(TIMA)的热性能测量结果。表2还包括测试案例(空对照)的热性能材料，其在表面之间不包括任何热界面材料组件(TIMA)。表2示出了两个示例性热界面材料组件在热性能(例如，在约20瓦特下至少5℃的温度降低的改善)和经受500百次插拔循环的能力方面具有协同效应。
对于没有减摩层的热界面材料组件(TIMA)，TIMA包括38微米厚的导热性聚酰亚胺膜(例如，KAPTON 150MT+聚酰亚胺膜等)和压敏粘合剂。
对于具有减摩层的第一示例性热界面材料组件(TIMA)，该TIMA包括在不含填料的7微米厚的聚酰亚胺膜(例如，KAPTON 30EN聚酰亚胺膜等)上的3微米厚的减摩涂层(例如，MOLYKOTE D-96减摩涂层等)。TIMA还包括压敏粘合剂。
对于具有减摩层的第二示例性热界面材料组件(TIMA)，该TIMA包括在38微米厚的导热性聚酰亚胺膜(例如，KAPTON 150MT+聚酰亚胺膜等)上的3微米厚的减摩涂层(例如，MOLYKOTE D-96减摩涂层等)。TIMA还包括压敏粘合剂。
在下表2，ΔT(Core-Rm)是测试案例核心温度与室温之间的差值。ΔT(TIMA-空白对照)是热界面材料组件(TIMA)相对于空白对照测试的温度增益。
表2
表2显示，与没有任何TIM组件的测试案例相比，在表面之间没有任何减摩层的TIM组件仅提供-3.8摄氏度的温度降低。通过比较，表2显示，与没有任何TIM组件的测试案例相比，具有减摩层的TIM组件提供显著更高的-5.4摄氏度和-5.3摄氏度的温度降低。并且，与没有任何减摩层的TIM组件相比，具有减摩层的TIM组件进一步提供了1.5和1.6摄氏度的温度降低改善。因此，包括减摩层的热界面材料组件(例如，图2中所示的100等)可极大地改善性能、可靠性和稳定性。
本文所公开的示例性实施方式可提供或包括以下有利效果或特征中的一个或多个(但不一定是任何或所有)。通过沿着光学模块(广义地，第二部件)的表面或在光学模块(广义地，第二部件)的表面上放置(例如，粘接等)热界面材料组件，热界面材料组件的减摩层面向壳体(广义地，第一部件)的空腔的内表面。当光学模块经由空腔的开口可滑动地插入或可滑动地拉出时，减摩层因此可以接触(例如，摩擦接触、可滑动接触等)空腔的内表面，而不是使光学模块的表面接触空腔的内表面。由此避免了光学模块和壳体空腔的内表面之间的直接接触和直接摩擦。这也降低了热界面材料的磨损，这原本会降低热界面材料的热传递能力。当光学模块插入到壳体的空腔中时，减摩层可以沿着空腔的内表面(例如，与空腔的内表面直接热接触等)，这可以帮助减小沿着界面的耐热性并且将由光学模块产生的热传递到内表面，由此提供良好的热性能。
因此，公开了用于滑动表面的热界面解决方案的示例性实施方式。在示例性实施方式中，热界面材料组件包括具有相对的第一和第二表面的衬底。减摩层沿着衬底的第一表面。热界面材料沿着衬底的第二表面，使得衬底位于减摩层和热界面材料之间。减摩层被配置成，当热界面材料组件沿着第二部件的第二表面时，以及当第一和第二表面相对于彼此可滑动地移动时，与第一部件的第一表面接触地滑动。
在示例性实施方式中，减摩层包含聚四氟乙烯(PTFE)、二硫化钼(MoS2)、石墨、聚乙烯、聚丙烯、氧化铝、氮化硼、氟化钙、碳化钨和/或铝。在这样的示例性实施方式中，减摩层可以包含沿衬底的第一表面的聚四氟乙烯(PTFE)、二硫化钼(MoS2)、石墨、聚乙烯、聚丙烯、氧化铝、氮化硼、氟化钙、碳化钨和/或铝类的减摩涂层。减摩层被构造为具有比衬底更低的摩擦系数。例如，减摩层可以构造为具有小于0.25的摩擦系数。
在示例性实施方式中，减摩层包含聚四氟乙烯和/或二硫化钼。例如，减摩层可包括沿衬底第一表面的聚四氟乙烯和/或二硫化钼类减摩涂层。减摩层被配置成具有比衬底低的摩擦系数。例如，减摩层可以被配置成具有小于0.25的摩擦系数。
在示例性实施方式中，衬底包括聚合物衬底或金属衬底。例如，衬底可以包括介电聚酰亚胺衬底。
在示例性实施方式中，衬底包括介电聚酰亚胺膜。减摩层包括沿衬底第一表面的减摩涂层。减摩涂层包含聚四氟乙烯和/或二硫化钼。减摩层的摩擦系数小于0.25且小于介电聚酰亚胺膜的摩擦系数。热界面材料包括热导率为至少3瓦特每米每开尔文的热相变材料。热界面材料组件还包括压敏粘合剂，所述压敏粘合剂将所述热界面材料组件粘附到第二部件的第二表面。
在示例性实施方式中，热界面材料包括热导率为至少3瓦特每米每开尔文的热相变材料。
在示例性实施方式中，热界面材料组件粘附到第二部件的第二表面。可以使用压敏粘合剂将热界面材料组件粘附到第二部件的第二表面。压敏粘合剂可包括沿聚合物膜(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯膜等)的相对的第一侧和第二侧的第一压敏粘合剂层和第二压敏粘合剂层。
在示例性实施方式中，热界面材料可包括限定外周边的边缘部分。压敏粘合剂可沿热界面材料的边缘部分围绕热界面材料的外周边布置，使得压敏粘合剂介于衬底的第二表面和第二部件的第二表面之间并将衬底的第二表面粘附到第二部件的第二表面。当热界面材料组件位于相应的第一和第二部件的第一和第二表面之间时，压敏粘合剂可沿热界面材料的边缘部分提供或限定增强部，所述边缘部分平行于和/或垂直于第二部件的第二表面相对于第一部件的第一表面可滑动的方向。压敏粘合剂可沿着热界面材料的边缘部分提供或限定增强部，这有助于将热界面材料限制在由增强部限定的区域内，从而抑制热界面材料的迁移。
在示例性实施方式中，衬底在热界面材料上限定耐磨层。
在示例性实施方式中，热界面材料自然地发粘和/或自粘到第二部件的第二表面。
在示例性实施方式中，衬底粘附到第二部件的第二表面，使得衬底被设置在热界面材料上，由此衬底与第二部件的第二表面的粘附保持热界面材料相对于第二部件的第二表面的定位。
在示例性实施方式中，衬底包括聚酰亚胺膜。例如，衬底可包括热导率为0.1至2瓦特每米每开尔文且厚度为3微米至130微米的聚酰亚胺膜。
在示例性实施方式中，热界面材料被配置成具有至少7.5瓦特每米每开尔文的热导率。
在示例性实施方式中，第二部件包括散热器，所述散热器包括第二表面，热界面材料组件沿所述第二表面设置。
在示例性实施方式中，热界面材料被配置成在20瓦特下提供至少5℃的温度降低且经受至少500百次插拔循环的性能改善。
在示例性实施方式中，散热器包括热界面材料组件。
在示例性实施方式中，散热器包括从散热器的第一侧的表面向外突出的突出部和从散热器的与第一侧相对的第二侧向外突出的一个或多个散热片。所述热界面材料组件沿着所述散热器的突出部。
在示例性实施方式中，装置包括散热器和适于可滑动地容纳连接器的外壳。当连接器可滑动地容纳在外壳内或从外壳移除时，热界面材料组件的减摩层可滑动地接触连接器的一部分。当连接器可滑动地容纳在外壳内时，热界面材料组件位于连接器和散热器之间，由此热界面材料组件限定连接器和散热器之间的导热热路径的至少一部分。
在示例性实施方式中，装置是小型可插拔收发器。该连接器是小型可插拔电缆连接器。外壳是适合于容纳小型可插拔电缆连接器的小型可插拔罩。
在示例性实施方式中，装置包括具有空腔的外壳，该外壳包括开口和空腔内的内表面。装置还包括具有与外壳空腔内的内表面相对应的表面的部件。所述部件被配置成通过所述开口可滑动地插入所述空腔中和可滑动地从所述空腔中移除。热界面材料组件沿着部件的表面。热界面材料组件被配置成使得当所述部件在空腔内时，所述热界面材料组件的减摩层面向外壳空腔内的内表面。当部件通过开口可滑动地插入空腔或从空腔中移除时，减摩层接触外壳空腔内的内表面。
在示例性实施方式中，一个或多个散热片从外壳的壁向外突出。
在示例性实施方式中，部件包括连接器。外壳包括罩，所述罩包括被配置成用于接收连接器的空腔。
在示例性实施方式中，装置是小型可插拔收发器。部件包括小型可插拔电缆连接器。外壳是小型可插拔罩，其包括被配置成容纳小型可插拔电缆连接器的空腔。
在示例性实施方式中，装置是光电转换装置。部件是光学模块，其包括对应于外壳空腔内的内表面的表面。热界面材料组件沿着光学模块的表面。
提供示例实施方式使得本公开将彻底，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值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“耦合到”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、连接或耦合到另一个元件或层，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“直接耦合到”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“约”在应用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“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”、“约”以及“大致”在这里可以用于意指在制造容差内。
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，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。
已经为了示例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)

1.一种热界面材料组件，其包括：
具有相对的第一和第二表面的衬底；
沿着所述衬底的第一表面的减摩层；和
沿着所述衬底的第二表面的热界面材料，使得所述衬底位于所述减摩层和所述热界面材料之间，
其中，所述减摩层被配置成：当所述热界面材料组件沿着第二部件的第二表面时，并且当第一部件的第一表面和第二部件的第二表面相对于彼此可滑动地移动时，所述减摩层与第一部件的第一表面接触并沿着第一部件的第一表面滑动。
2.如权利要求1所述的热界面材料组件，其中，所述减摩层被配置成具有比所述衬底低的摩擦系数。
3.如权利要求1所述的热界面材料组件，其中，所述减摩层被配置成具有小于0.25的摩擦系数。
4.如权利要求1所述的热界面材料组件，其中，所述减摩层包含沿所述衬底的第一表面的基于聚四氟乙烯、二硫化钼、石墨、聚乙烯、聚丙烯、氧化铝、氮化硼、氟化钙、碳化钨和/或铝的减摩涂层。
5.如权利要求1所述的热界面材料组件，其中，所述减摩层包含基于聚四氟乙烯和/或二硫化钼的减摩涂层。
6.如权利要求1所述的热界面材料组件，其中，所述减摩层包含聚四氟乙烯和/或二硫化钼。
7.如权利要求1所述的热界面材料组件，其中，所述减摩层包含聚四氟乙烯、二硫化钼、石墨、聚乙烯、聚丙烯、氧化铝、氮化硼、氟化钙、碳化钨和/或铝。
8.如权利要求1所述的热界面材料组件，其中，
所述减摩层包含聚四氟乙烯和/或二硫化钼；和
所述减摩层被配置成具有小于0.25的摩擦系数，且该摩擦系数低于所述衬底的摩擦系数。
9.如权利要求1所述的热界面材料组件，其中，所述衬底包括聚合物衬底或金属衬底。
10.如权利要求1所述的热界面材料组件，其中，所述衬底包括介电聚酰亚胺衬底。
11.如权利要求1所述的热界面材料组件，其中，
所述衬底包括介电聚酰亚胺膜；
所述减摩层包括沿所述衬底的第一表面的减摩涂层，所述减摩涂层包含聚四氟乙烯和/或二硫化钼，所述减摩层的摩擦系数小于0.25且小于所述介电聚酰亚胺膜的摩擦系数；
所述热界面材料包括热导率为至少3瓦特每米每开尔文的热相变材料；并且
所述热界面材料组件还包括压敏粘合剂，所述压敏粘合剂将所述热界面材料组件粘附到所述第二部件的第二表面。
12.如权利要求1所述的热界面材料组件，其中，所述热界面材料包括热导率为至少3瓦特每米每开尔文的热相变材料。
13.如权利要求1所述的热界面材料组件，其中，所述热界面材料组件粘附到所述第二部件的第二表面。
14.如权利要求13所述的热界面材料组件，其还包括压敏粘合剂，所述压敏粘合剂将所述热界面材料组件粘附到所述第二部件的第二表面。
15.如权利要求14所述的热界面材料组件，其中，所述压敏粘合剂包括沿聚合物膜的相对的第一侧和第二侧的第一压敏粘合剂层和第二压敏粘合剂层。
16.如权利要求14所述的热界面材料组件，其中，所述压敏粘合剂包括沿聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的相对的第一侧和第二侧的第一压敏粘合剂层和第二压敏粘合剂层。
17.如权利要求14所述的热界面材料组件，其中，
所述热界面材料包括限定外周边的边缘部分；并且
所述压敏粘合剂沿所述热界面材料的边缘部分围绕所述热界面材料的外周边布置，使得所述压敏粘合剂介于所述衬底的第二表面和第二部件的第二表面之间并将所述衬底的第二表面粘附到第二部件的第二表面。
18.如权利要求17所述的热界面材料组件，其中，当所述热界面材料组件位于第一部件的第一表面和第二部件的第二表面之间时，所述压敏粘合剂沿所述热界面材料的边缘部分提供增强部，所述边缘部分平行于和/或垂直于所述第二部件的第二表面相对于所述第一部件的第一表面可滑动的方向。
19.如权利要求17所述的组件，其中，所述压敏粘合剂沿着所述热界面材料的边缘部分提供增强部，有助于将所述热界面材料限制在由所述增强部限定的区域内，从而抑制所述热界面材料的迁移。
20.如权利要求1所述的热界面材料组件，其中，所述衬底在所述热界面材料上限定耐磨层。
21.如权利要求1所述的热界面材料组件，其中，所述热界面材料自然地发粘和/或自粘到所述第二部件的第二表面。
22.如权利要求1所述的热界面材料组件，其中，所述衬底粘附到所述第二部件的第二表面，使得所述衬底被设置在所述热界面材料上，由此所述衬底与所述第二部件的第二表面的粘附保持所述热界面材料相对于所述第二部件的第二表面的定位。
23.如权利要求1所述的热界面材料组件，其中，所述衬底包括聚酰亚胺膜，所述聚酰亚胺膜的热导率为0.1至2瓦特每米每开尔文且厚度为3微米至130微米。
24.如权利要求1所述的热界面材料组件，其中，所述热界面材料被配置成具有至少7.5瓦特每米每开尔文的热导率。
25.如权利要求1所述的热界面材料组件，其中，所述第二部件包括散热器，所述散热器包括第二表面，所述热界面材料组件沿所述第二表面设置。
26.一种散热器，其包括权利要求1至25中任一项所述的热界面材料组件。
27.如权利要求26所述的散热器，其中，
所述散热器包括：从所述散热器的第一侧的表面向外突出的突出部，和从所述散热器的与第一侧相对的第二侧向外突出的一个或多个散热片；并且
所述热界面材料组件沿着所述散热器的所述突出部。
28.一种装置，其包括权利要求26所述的散热器和适于可滑动地容纳连接器的外壳，其中，当所述连接器可滑动地容纳在所述外壳内或从所述外壳移除时，所述减摩层可滑动地接触所述连接器的一部分，并且其中，当所述连接器可滑动地容纳在所述外壳内时，所述热界面材料组件位于所述连接器和所述散热器之间，由此所述热界面材料组件限定所述连接器和所述散热器之间的导热热路径的至少一部分。
29.如权利要求28所述的装置，其中，
所述装置是小型可插拔收发器；
所述连接器是小型可插拔电缆连接器；并且
所述外壳是适合于容纳所述小型可插拔电缆连接器的小型可插拔罩。
30.一种装置，其包括：
具有空腔的外壳，所述外壳包括开口和所述空腔内的内表面；
具有与所述外壳的空腔内的内表面相对应的表面的部件，所述部件被配置成能够通过所述开口可滑动地插入所述空腔中和可滑动地从所述空腔中移除；和
沿着所述部件的表面的权利要求1至25中任一项所述的热界面材料组件，所述热界面材料组件被配置成使得当所述部件在空腔内时，所述减摩层面向所述外壳的空腔内的内表面，由此，当所述部件通过所述开口可滑动地插入所述空腔或从所述空腔中移除时，所述减摩层接触所述外壳的空腔内的内表面。
31.如权利要求30所述的装置，其还包括从所述外壳的壁向外突出的一个或多个散热片。
32.如权利要求30所述的装置，其中，
所述部件包括连接器；并且
所述外壳包括罩，所述罩包括被配置成用于接收所述连接器的空腔。
33.如权利要求30所述的装置，其中，所述装置是小型可插拔收发器，所述部件包括小型可插拔电缆连接器，且所述外壳是小型可插拔罩，其包括被配置成容纳所述小型可插拔电缆连接器的空腔。
34.如权利要求30所述的装置，其中，所述装置是光电转换装置，所述部件是光学模块，其包括与所述外壳的空腔内的内表面相对应的表面，所述热界面材料组件沿着所述光学模块的表面。
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