JP2001089756A - 相変化熱仲介材料 - Google Patents

相変化熱仲介材料

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JP2001089756A JP2000208488A JP2000208488A JP2001089756A JP 2001089756 A JP2001089756 A JP 2001089756A JP 2000208488 A JP2000208488 A JP 2000208488A JP 2000208488 A JP2000208488 A JP 2000208488A JP 2001089756 A JP2001089756 A JP 2001089756A
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Steve Bergeron
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Arthur H Rogove
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱源（１２）、例えばマイクロプロセッサか
らの熱をヒートシンク（１４）へ移転する熱仲介材料
（Ａ）を提供すること。 【解決手段】 仲介材料は、相変化材料に分散した熱伝
導性充填剤を含む。相変化材料は、熱源の作動温度で軟
化しかつ流動し、これによって滑らかでない熱源とヒー
トシンクの表面と熱的に良好に接触し、仲介材料が過剰
に浸出しまた失われることがない。相変化材料はポリマ
ー成分、例えばエラストマー、及び融点成分を含み、融
点成分は相変化材料の軟化点を熱源の作動温度に調整す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本願は１９９９年７月８日に出願した米国
仮出願番号６０／１４２，７５１に基づく優先権を主張
している。
【発明の属する技術分野】本発明は熱伝導性材料、特に
熱発生装置、例えばマイクロプロセッサの電力供給装置
に使用する熱伝導性の仲介材料に関し、この材料は熱発
生装置からヒートシンクへの熱の移転を容易にする。
【０００２】
【従来の技術】集積回路を使用する最終製品に対するよ
り小さく、より早く、かつより洗練されたという市場の
圧力が高まるに従って、電子工業は高電流密度で作動す
るが占める容積が小さい集積回路を開発して対応してき
た。このようなマイクロプロセッサに使用する電力供給
装置は作動中に大量の熱を発生する。熱が適切に除去さ
れないと、電力供給装置によって生じた温度の上昇で半
導体素子が障害を受けることとなる。ヒートシンクを使
用するのは通常電力供給装置又は他の熱発生装置からの
熱を移転するためである。ヒートシンクは通常熱伝導性
のプレート又は部材を含んでおり、それは装置と熱的に
接触し続けて効率的な方法で熱を分散させている。プレ
ートからフィンが任意に突き出して、周囲の環境へ熱を
分散させるための表面領域を拡大している。現代の工業
技術ではマイクロプロセッサとヒートシンクの間の熱的
接触を、両者の間に熱仲介材料を介在させて行ってお
り、これによって活動している装置からヒートシンクへ
の熱の移転が容易になる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一つの方法はセラミッ
クを充填した熱グリース（thermal grease）を使用する
ことであり、これはシリコーンをベースとし、ヒートシ
ンクと電力供給装置との間に置かれるのが典型的であ
る。熱グリースは優れた熱特性を示すが、高い製造コス
トを伴う大規模な組み立て工程を必要とする。製品を通
常手で、注射器を使って、又はアルミニウムの担体と共
に供給する。この工程は労働集約的で時間がかかり、か
つ自動化に適さない。伝導を仲介する他の方法は、熱伝
導性ワックスコンパウンドの使用を含む。これらのコン
パウンドは、しかしながら、一般的に室温で分解しやす
く容易に減少し、結果として高い熱抵抗性を生じる。操
作温度でワックスの粘度が低いと活動している部分とヒ
ートシンクの間からワックスが流れ出し、結果として高
熱抵抗性となる。さらに、ワックスが分解しやすい性質
を有しているために、それらを製造しヒートシンクに供
給することが困難である。熱伝導性シリコーンゴムも伝
導性仲介物として使用されてきた。シリコーンゴムは柔
軟で曲げやすいが、低い熱抵抗性を達成するには相対的
に高い圧力と長いウォームアップ時間を必要とする。こ
のゴムは流れ特性が悪く、その結果、ヒートシンクと熱
発生装置の間の平面性が一致しないと熱伝導が小さくな
る。シリコーンゴムとヒートシンクの間の熱膨張係数が
相違すると、その結果として熱サイクルの間の熱抵抗性
が高くなる可能性がある。この作用によって、熱発生装
置からヒートシンクへの熱伝導性が悪くなる結果を生じ
る。他の熱仲介物として、重合性で熱伝導性のその場で
硬化するコンパウンドを使用している。これらのコンパ
ウンドは一般に硬化後に硬くなる。材料とヒートシンク
の熱膨張係数が相違しているために、結果として温度サ
イクルの間にひび割れ及び破壊を生じる。重合性材料は
供給が労働集約的であり、硬化に長時間を要する。本発
明は、先に述べた課題及び他の課題を解決する新規で改
良された熱仲介物を提供する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は熱仲介材料に関
し、これは出荷の前にマイクロプロセッサの電力供給装
置又はヒートシンクに前もって簡単に取り付けることが
できる。本発明の一つの観点によると、マイクロプロセ
ッサの作動温度で相変化を起こして、熱源で生成した熱
をヒートシンクに移転する熱仲介材料が提供される。熱
仲介材料は、熱源の作動温度付近で軟化する相変化物質
を含む。相変化物質はポリマー成分と融点成分を含む。
融点成分は、相変化物質が軟化する温度を変化させる。
熱仲介材料は、相変化物質に分散した熱伝導性充填剤を
さらに含む。本発明の他の観点によると、多層ストリッ
プが提供される。本ストリップは、熱源とヒートシンク
を熱的に結合するための熱仲介材料の層を含む。熱仲介
材料は、ポリマー成分、仲介材料の軟化点を熱源の作動
温度付近に合わせるのに充分な量の融点成分、及び融点
成分とポリマー成分に混合する熱伝導性充填剤を含む。
ストリップは、熱仲介材料の側面に配置した外層をさら
に含む。本外層は、少なくとも一つの保護作用を有する
剥離可能なライナー及び接着材料の層を含む。本発明の
他の観点によると、熱源とヒートシンクの間に熱仲介物
を提供する方法が提供される。本方法は、熱源とヒート
シンクの間に熱仲介材料を介在させることを含み、この
場合熱仲介材料は熱源の作動温度付近で軟化し、熱源の
作動中は熱源とヒートシンクの間で熱仲介物となる。本
熱仲介材料は、ポリマー成分、熱仲介材料が軟化する温
度を変化させる融点成分、及びポリマー成分と融点成分
に混合する熱伝導性充填剤を含む。
【０００５】本発明の利点の一つは、熱仲介材料を出荷
の前にヒートシンクに前もって取り付けておけることで
ある。本発明の他の利点は、熱仲介物の凝集強さ及び一
体性が取扱いの容易さを提供することである。本発明の
別の利点は、熱仲介物の熱に対する挙動が固形フィルム
の形にある熱グリース（thermal grease）のそれに適合
することである。本発明のさらなる利点は、作動温度に
おける相変化又は軟化が界面の湿潤性を極大化すること
である。本発明のさらなる利点は、加熱せずに低圧で適
用できることにより、現場での再生（field rework）及
びプロセッサのアップグレードに際して手でマウントで
きることである。本発明のさらなる利点は、熱グリース
に伴う組み立て工程が除去されるが同等の熱的挙動が保
持されることである。本発明のさらなる利点は、ヒート
シンク又はＣＰＵに前もって取り付けることによりシス
テムの組立費用が最小化されることである。本発明のさ
らなる利点は、材料が作動温度で軟化して表面粗さ又は
凹部に適合することである。本発明のさらなる利点は、
材料が低いクリップ圧力（３４４．７hPa〜６８９．５h
Pa（５〜１０psi）で作動することである。本発明のさ
らなる利点は、材料の適用及び位置変えが親指の圧力で
できることから現場でのサービスが容易となることであ
る。本発明のさらなる利点は、材料に粘着性があるため
にそれを垂直にマウントすることができることである。
本発明のさらなる利点は、当業者が以下の詳細な説明を
読みかつ理解すれば明らかになろう。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１を参照すると、フィルム又は
層１０の形態にある熱伝導性、仲介材料Ａは、活動して
いる装置又は熱源１２、例えばマクロプロセッサの電力
供給装置とヒートシンク１４、例えば熱伝達材料のブロ
ックの間に熱仲介物を提供して装置１２からヒートシン
ク１４への熱の伝達を容易にする。熱源又は装置１２
は、作動中に過剰な熱を発生する半導体装置又は電力供
給装置のあらゆる型であることができ、この熱が除去さ
れないと熱が装置を損傷し又は装置の作動を損なうと考
えられる。フィルム１０は厚さが０．０２５〜２．５mm
であることが好ましい。必要な場合にはフィルムの厚さ
をさらに増加させて、使用時の要件、例えば電子又は電
力供給冷却装置の特性に適合させることができる。仲介
材料Ａは、相変化物質及び熱伝導性充填剤の混合物から
成る。仲介材料Ａは、十分な凝集強さを有し、ロールの
形で又はプレ−カット片として扱うことができる。製品
の形態により、バンドリール（bandoleer）ウエブにマ
ウントしたダイ−カット断片を使用することができ、連
続する断片を手動又は自動化した断片分配工程又は“ピ
ックアンドプレース（pick and place）”断片適用工程
に供給することができる。
【０００７】図２−４も参照すると、材料Ａは好ましく
は多層ストリップの形で供給され、ここで仲介材料のフ
ィルム１０は粘着性及び／又は剥離可能な保護ライナー
の層の間に挟まれている。図２は多層ストリップ２０の
第一の態様を示しており、ここで保護ライナー２２は熱
伝導性材料Ａのフィルム１０の一又は複数の側面上に供
給される。保護ライナーは好ましくは被覆物質を含み、
例えばＳＣＫポリエチレン−被覆紙（例えば、ＰＮ９０
７８２６，２０”又は９０９７８５，２４”）、剥離被
覆、例えばポリジメチルシロキサン、フルオロシリコー
ン、又は非−シリコーン剥離被覆で被覆したポリエチレ
ン又はポリエステルフィルムを含む。このような積層品
の例には、ブルーポリ２．５ミル２Ｓ ＰＮ９０９９０
３７が含まれる。ライナー物質の片面又は両面を剥離被
覆で必要により被覆することができる。保護ライナー
は、熱伝導性材料のフィルムを、ヒートシンク又は作動
している装置に適用する前に損傷に対して保護する。ラ
イナー２２を使用する前にはぎ取る。図３を参照する
と、多層ストリップ３０の第二の態様は第一及び第二の
ライナー層２２及び３４を含み、それはストリップ３０
の最外層を形成している。熱伝導性材料のフィルム１０
と一又は複数の保護層３４との間の中間物は接着剤の層
３６であり、この層はフィルムをヒートシンク１４又は
電力供給装置１２に取り付けるのに役立つ。接着剤は好
ましくは感圧接着剤であり、これにより熱伝導性フィル
ムがヒートシンク又は電力供給装置に最小の圧力で、典
型的には６８．９５hPa（１０psi）より小さい圧力でか
つ加熱することなく結合することが可能となる。接着剤
を使用しないと、層に少量の熱を加えることによって熱
伝導性フィルム１０をヒートシンク又は電力供給装置に
適用する。
【０００８】図４を参照すると、多層ストリップ４０の
第三の態様は、熱伝導性フィルム１０と接着剤層３６と
の間に強化層４２を含む。強化層はフィルムの機械的強
度を改良するために適用される。強化層は重合性フィル
ム、織布又は不織布、例えばガラス布（ガラス繊維から
形成される）、又は金属フィルム、例えばアルミニウム
フィルムを含むことができる。そうでない場合は、強化
材料、例えば繊維又は織布を熱伝導性フィルム１０自体
に埋め込むことができる。出荷する前にヒートシンク１
４とマイクロプロセッサ１２の一方又は他方又は両方に
フィルムを取り付けるかどうかによって、またフィルム
を二つの部分１２と１４に結合するための加熱が容易に
利用可能ではなく、従って単一又は複数の接着層が必要
となる現場で取り付けを行うかどうかによって、多層ス
トリップが他の形態であることも可能であることを容易
に理解すべきである。例えば、現場でストリップを１２
と１４の両方の部分に取り付ける場合、ストリップは二
つの接着層を含むことができ、その一方はフィルムをヒ
ートシンクに取り付けるためのものであり、他方はフィ
ルムを電力装置に取り付けるためのものである。図５を
参照すると、図２に示された型の多層ストリップ２０は
ヒートシンクにマウントして（例えば、圧力及び／又は
熱によって）示されている。ヒートシンクをマイクロプ
ロセッサ１２に（又は電力トランジスタ又は他の熱発生
装置に）取り付けることが必要になるまで保護層２２は
その場に残っている。
【０００９】次に図６を参照すると、保護層２２は多層
ストリップから除去され、熱伝導性フィルム１０の暴露
された側をマイクロプロセッサ１２に取り付ける。使用
している間に、マイクロプロセッサが発する熱が熱伝導
性フィルム１０を暖める。マイクロプロセッサの作動温
度又はそれよりやや下の温度でフィルムは軟化するか又
は相変化を起こし、熱伝導性材料Ａによってヒートシン
ク及びマイクロプロセッサの表面が湿潤する（wet-ou
t）のが可能になる。この結果断熱エアポケットが除去
される。初期の湿潤後、材料Ａはマイクロプロセッサ１
２で発生した熱をヒートシンク１４に移動させ始める。
熱伝導性フィルム１０の熱的な挙動は、工業で一般的に
使用されるセラミックスを充填したグリースの挙動と一
致する。しかしながら、フィルムは相対的に高い溶融粘
度を保持して過剰の流れ及び垂直にマウントした装置か
らの滴下が生じないようにする。熱循環（熱発生装置１
２のオン／オフスイッチング）の間に、フィルム１０は
仲介物としての接触及び優れた熱的挙動を維持する。フ
ィルムの特定の組成は、フィルムが暴露される条件（例
えば、作動温度、温度の循環特性等）に従って好ましく
は選択される。このことにより、粘度、熱伝導性、及び
熱溶融／流れ特性を特注のものに調整し制御することが
でき、種々の適用又は要件に適合する正確な挙動が可能
となる。
【００１０】フィルム材料Ａは二つの要素から成り、す
なわち熱伝導性充填剤及び相変化材料から成る。相変化
材料は、選択した作動温度又はそれよりやや下の温度で
相変化を起こす物質又は混合物である。熱伝導性充填剤
は、相変化材料の熱伝導性を増加させ、かつ好ましくは
ＡＳＴＭ Ｄ１５３０に従って測定すると約０．５と１
０００．０ワット／メートル−Ｋの間の体積熱伝導度
（bulk thermal conductivity）を有す得る種々の材料
から選択する。適切な伝導性充填剤は、窒化硼素、酸化
アルミニウム、ニッケル粉末、銅箔片、グラファイト粉
末、粉末ダイアモンド等を含むが、これに限定されな
い。好ましくは、充填剤の粒径、粒径の分布及び充填剤
の充填度合い（フィルム中の濃度）を、パッキングを極
大にするように、従って最も有効な熱伝導性が得られる
ように選択する。好ましくは、充填剤の粒径は約２〜１
００μm（２〜１００ミクロン）である。相変化物質は
複数の相溶性の成分又は材料の混合物であり、これらは
加熱装置の作動温度で可逆的な固体−液体変化を行う。
融点における相変化物質の粘度はヒートシンク／電力装
置の仲介物を完全に湿潤するためには十分低いが、浸出
及び接触の喪失を阻止するためには十分に高い。マイク
ロプロセッサ又は電力供給装置（典型的には５０℃〜１
００℃の範囲内で作動する）の作動温度における相変化
物質の粘度は、好ましくは０．１〜１０Pa・s（１〜１０
０ポイズ）であり、より好ましくは０．５〜５Pa・s（5
〜５０ポイズ）である。相変位物質は６０〜１２０℃の
温度範囲にわたって０．５〜５Pa・s（5〜５０ポイズ）
の粘度を維持し、かつ３０〜１２０℃の範囲の融点を有
することがより好ましい。
【００１１】融点より下に冷却すると、相変化物質は容
量を大きく変化させることなく固形化し、これによって
ヒートシンク１４と電力装置１２との間の接触を維持す
る。相変化物質の第一の成分はポリマーを含むポリマー
成分である。適切なポリマーは以下の一又は複数より成
る単一−成分系又は多−成分系のエラストマーを含む：
シリコーン、天然ゴム、合成ゴム、又は他の適切なエラ
ストマー材料。このようなエラストマーの例は以下を含
む：スチレンブタジエンゴム、ジ−ブロック及びトリ−
ブロックエラストマーの両者（例えばShell Chemicals
の Kraton（登録商標）、ニトリル、天然ゴム、ポリエ
ステル樹脂、これらの組合せ及び類似物、ここでムーニ
ー粘度は４０ ML4までであることができる。適切なアク
リル系ポリマーは、Ashland Chemicalsから入手可能なA
eroset 1085、Aeroset 414、Aeroset 1845、Aeroset 10
81、及びAeroset 1452を含む。相変化物質の第二の成分
は融点成分である。この成分は相変化物質の融点に影響
を与えてフィルムの融点を作動温度付近にする。適切な
融点成分の例は以下を含む：Ｃ12−Ｃ16アルコール、
酸、エステル、及びワックス、低分子量スチレン、メチ
ルトリフェニルシラン材料、これらの組合せ及び類似
物。Ｃ12−Ｃ12−Ｃ 16酸及びアルコールは以下を含む：
ミリスチルアルコール、セチルアルコール、ステアリル
アルコール、ミリスチル酸、及びステアリン酸。好まし
いワックスは以下を含む：微結晶ワックス、パラフィン
ワックス、及び他のワックス様コンパウンド、例えばシ
クロペンタン、ヘセイコシル（heceicosyl）；２−ヘプ
タデカノン；ペンタコサニル；ケイ酸、テトラフェニル
エステル；オクタデカン酸；２−［２−［２−（２ヒド
ロキシエトキシ）エトキシ］エトキシ］エチルエステ
ル；シクロヘキサン、ドコシル；ポリスチレン；ポリア
ミド樹脂；ジシロキサン１，１，１トリメチル−３，
３；及びトリフェニルシラン。
【００１２】ポリマー成分は相変化材料にボディ（粘
度）を賦与して、融点成分及び充填剤がヒートシンクと
マイクロプロセッサ熱源の間から流れ出るのを防止す
る。従ってこれは粘度調節剤として作用する。これはま
た柔軟性、取扱いの容易性、及び周囲温度における他の
フィルム形成特性をフィルム１０に賦与する。ポリマー
成分が存在しないと、融点成分は壊れやすく割れる傾向
にあり室温で崩壊する。融点成分は作動温度付近で溶融
しかつ融点成分中のポリマー成分を溶解する。液化した
融点成分の粘度は、ポリマー成分が溶解するに従って低
下する。得られる粘度は、材料Ａが流動してヒートシン
ク１４とマイクロプロセッサ熱源１２の隣接する表面を
湿潤し、熱伝導路及び優れた熱的な接触を生成するのに
十分である。ヒートシンクとマイクロプロセッサ熱源の
表面の不連続性は材料Ａによって埋められる。しかしな
がら、部分１２と１４の間から材料Ａが流れ出すほどそ
の粘度は低くない。熱仲介物材料が相対的に広い融点を
有するが、室温で容易に流れ出さないようにするため
に、異なる融点を有する融点成分を使用することができ
る。例えば、Ｃ16成分、例えばセチルアルコールとＣ14
成分、例えばミリスチルアルコールの組合せにより、取
扱い特性が良好な熱仲介材料が得られる。
【００１３】好ましくはポリマー成分の溶解性パラメー
ター（δ）は、ワックス様の融点成分の溶解性パラメー
ターの＋1〜−１の範囲内にある。このことにより、液
化可能な成分の間が相溶性となる。好ましくは、材料Ａ
は以下を含む： 1)１０−８０質量％、より好ましくは１０−７０質量
％、最も好ましくは約１５−約５０質量％のポリマー； 2)１０−８０質量％、より好ましくは１０−７０質量
％、最も好ましくは約１５−約６０質量％の充填剤；及
び 3)１０−８０質量％、より好ましくは１５−７０質量
％、最も好ましくは約２０質量％−約６０質量％の融点
成分。 材料Ａは他の成分、例えば材料の特定の性質を区別する
ための着色剤；保存特性を改良する抗酸化剤；マイクロ
プロセッサ成分との接触を改良するための湿潤剤等も含
むことができる。フィルム１０を製造するために、相変
化材料の成分（ポリマー成分及び融点成分）を充填剤と
混合する。材料Ａの延展特性を改良するために、加工助
剤、例えば溶媒を混合物に添加することができる。適切
な溶媒は以下を含む：低沸点芳香族及び脂肪族化合物、
例えばトルエン、ベンゼン、キシレン、ヘプテン、ミネ
ラルスピリット、ケトン類、エステル類、アルコール
類、例えばイソプロピルアルコール、及びこれらの混合
物。特に好ましい溶媒はトルエン、又はトルエンとイソ
プロピルアルコールの混合物である。イソプロピルアル
コールは融点成分が混合物に溶解するのを補助する。
【００１４】混合物を約５０℃に加熱して成分を分散さ
せ、次いで乾燥して剥離ライナー２２の一つの上にフィ
ルム１０を形成する。この工程において溶媒が蒸発す
る。任意に、次いで強化層４２を熱仲介材料に積層す
る。その代わりに、剥離ライナー上でフィルムを乾燥す
る前に、強化材料、例えば繊維を熱仲介材料に混合する
ことができる。一又は複数の接着剤の層を次いで任意に
フィルム１０（又は強化層）に適用し、第二の剥離ライ
ナーを接着剤に適用する。その代わりに、マイクロプロ
セッサ電力装置又はヒートシンクにフィルムを直接適用
する。接着層に使用する適切な接着剤は、Dow PSA接着
剤750D1及び6574及びAshland414を含む。接着剤を約
５．０５〜１０．１６μm（０．０００２〜０．０００
４インチ）の厚さで被覆することができる。他の代わり
の態様では、接着剤を最初に第二の剥離ライナーに適用
する。フィルムを有する剥離ライナーと接着剤を有する
剥離ライナーを次いで一緒にしてサンドウィッチ状に
し、任意に熱を加えて、接着層を熱仲介材料に結合させ
る。接着層と熱仲介材料を一緒にしてサンドウィッチ状
にする前に、強化材料、例えばガラス織布を接着層又は
熱仲介材料に積層することができる。本発明の範囲を限
定する意図はないが、以下の実施例は熱仲介材料Ａのた
めの適切な組成物及びその特性を提供している。
【００１５】
【実施例】以下の実施例において各成分を次のようにし
て得た：融点成分： ミリスチルアルコール（Ｃ14アルコール）、
セチルアルコール（Ｃ16アルコール、商品名 LorolＣ16
で販売）、ステアリルアルコール、ミリスチル酸、及び
ステアリン酸を Aldrich Chemicals又はHenkel Chemica
lsから得た。石油ワックスをBareco SC4095、Bareco SC
5050、Bareco 5051、Bareco 6531、及びUltraflexを含
めてBarecoから得た。低融点の芳香族炭化水素、例えば
Piccolastic A-50、A-25及びA75をHerculesから得た。ポリマー成分： 数種のアクリル系ポリマーをAeroset 18
45、Aeroset 1085、Aeroset 1081、Aeroset 414、及びA
eroset 1452、を含めてAshland Chemicalから得た。天
然ゴムを得た。スチレンとブタジエンのジ−ブロックコ
ポリマーをShell Chemicalから得た。スチレンとＥＰゴ
ムのジ−ブロックコポリマー、例えばKraton1107、110
2、1652をShellから得た。低融点の芳香族炭化水素樹
脂、例えばPiccolite A50をHerculesから得た。充填材料： 窒化硼素をAdvanced Ceramicsから得た。ア
ルミナ（Ａｌ2Ｏ3）をAlcoa Aluminumから得た。他の添加剤 Irganox 330、及びIrganox 1010はともに抗酸化剤であ
り、Ciba Geigyから得た。湿潤剤、KR38SをKendrichか
ら得た。顔料を美観のためにいくつかの実施例で添加し
た。
【００１６】実施例１ 熱仲介材料Ａを得るために、Aeroset 1845、ミリスチル
酸、及び窒化硼素をトルエンとともに以下の量で混合し
て混合物とした： この混合物を５００まで加熱し、均一になるまで混合し
た。次いで、剥離ライナー上で１００℃５分間乾燥して
フィルム１０を形成した。乾燥したフィルムの厚さ（剥
離ライナーを除去した後計測して）は０．１２７mm
（０．００５インチ）であった。
【００１７】実施例２ 熱仲介材料を得るために、Aeroset 414、ミリスチル
酸、及び窒化硼素をトルエンとともに以下の量で混合し
て混合物とした： この混合物を加熱し、実施例１の方法を使用して剥離ラ
イナー上に被覆して乾燥した。
【００１８】実施例３ Aeroset 1085、ミリスチル酸、及び窒化硼素をトルエン
とともに以下の量で混合して混合物とした： この混合物を加熱し、実施例１の方法を使用して剥離ラ
イナー上に被覆して乾燥した。
【００１９】実施例４ Aeroset 1845、ミリスチル酸、及びアルミナをトルエン
とともに以下の量で混合して混合物とした： この混合物を加熱し、実施例１の方法を使用して剥離ラ
イナー上に被覆して乾燥した。
【００２０】実施例５ Aeroset 1845、セチルアルコール、及び窒化硼素をトル
エンとともに以下の量で混合して混合物とした： この混合物を加熱し、実施例１の方法を使用して剥離ラ
イナー上に被覆して乾燥した。
【００２１】実施例６ Aeroset 1845、ミリスチルアルコール、及び窒化硼素を
トルエンとともに以下の量で混合して混合物とした： この混合物を加熱し、実施例１の方法を使用して剥離ラ
イナー上に被覆して乾燥した。
【００２２】実施例７ Aeroset 1845、ステアリルアルコール、及び窒化硼素を
トルエンとともに以下の量で混合して混合物とした： この混合物を加熱し、実施例１の方法を使用して剥離ラ
イナー上に被覆して乾燥した。
【００２３】実施例８ Aeroset 1081、ミリスチル酸、及び窒化硼素をトルエン
とともに以下の比率で混合して混合物とした： この混合物を加熱し、実施例１の方法を使用して剥離ラ
イナー上に被覆して乾燥した。
【００２４】実施例９ 天然ゴム、Bareco SC5050、Piccolastic A50、及び窒化
硼素粉末をトルエンとともに以下の量で混合した： この混合物を加熱し、実施例１の方法を使用して剥離ラ
イナー上に被覆して乾燥した。
【００２５】実施例１０ 天然ゴム、Bareco SC5050、Piccolastic A50、及び窒化
硼素粉末をトルエンとともに以下のように混合した： この混合物を加熱し、実施例１の方法を使用して剥離ラ
イナー上に被覆して乾燥した。
【００２６】実施例１１ 天然ゴム、Bareco SC5050、Piccolastic A25、及び窒化
硼素粉末をトルエンとともに以下のように混合した： この混合物を加熱し、実施例１の方法を使用して剥離ラ
イナー上に被覆して乾燥した。
【００２７】実施例１２ 天然ゴム、Bareco SC5050、及び窒化硼素粉末をトルエ
ンとともに以下のように混合した： この混合物を加熱し、実施例１の方法を使用して剥離ラ
イナー上に被覆して乾燥した。
【００２８】実施例１３ Kraton 1107、Bareco SC5050、Piccolastic A50、及び
窒化硼素をトルエンとともに以下のように混合した： この混合物を加熱し、実施例１の方法を使用して剥離ラ
イナー上に被覆して乾燥した。
【００２９】実施例１４ Kraton 1102、Bareco SC5050、Piccolastic A50、及び
窒化硼素を以下のように混合した： この混合物を加熱し、実施例１の方法を使用して剥離ラ
イナー上に被覆して乾燥した。
【００３０】実施例１５ Kraton 1652、Bareco SC5050、Piccolastic A50、及び
窒化硼素をトルエンとともに以下のように混合した： この混合物を加熱し、実施例１の方法を使用して剥離ラ
イナー上に被覆して乾燥した。
【００３１】実施例１６ Kraton 1107、Bareco SC5050、及び窒化硼素をトルエン
とともに以下のように混合した： この混合物を加熱し、実施例１の方法を使用して剥離ラ
イナー上に被覆して乾燥した。
【００３２】実施例１７ 天然ゴム、Bareco SC5050、及びアルミナ粉末をトルエ
ンとともに以下のように混合した： この混合物を加熱し、実施例１の方法を使用して剥離ラ
イナー上に被覆して乾燥した。
【００３３】実施例１８ Ashlandの接着剤、Aeroset 1081、Lorol Ｃ16（セチル
アルコール）、イソプロピルアルコール、窒化硼素、Ir
ganox 330（抗酸化剤で、Ciba Geigyから得た）、Irgan
ox 1010（抗酸化剤で、Ciba Geigyから得た）、KR38S
（湿潤剤で、Kendrichから得た）、及び顔料（美的な目
的用）、をトルエンとともに以下の表に記載されたよう
に以下の比率で混合して混合物とした： この混合物を５０℃まで加熱し、均一な溶液となるまで
混合した。セチルアルコールを二段階で添加したが、全
量を一度に添加してもよい。溶液を次いで、シリコーン
剥離フィルムで事前に被覆した紙の上に被覆した。乾燥
後の厚さは０．０７６２mm（０．００３インチ）であっ
た。このようにして製造された熱仲介材料をライナーか
ら剥離し、ＡＳＴＭ Ｄ１５３０に従ってAnter“Unith
erm（登録商標）”熱試験装置、モデル2021 SX67で試験
した。試料の耐熱性は０．０３℃−in2／Wであった。熱
伝導性は１．２W-M／Kであった。
【００３４】実施例１９ Aeroset 1081、Lorol Ｃ16アルコール、及び窒化硼素を
他の成分及びトルエンとともに以下の比率で混合して混
合物とした： 混合物を５０℃まで加熱し均一になるまで混合した。次
いでこの溶液をシリコーン剥離剤を被覆したライナー紙
に被覆した。これを１００℃で５分間乾燥した。乾燥時
の厚さは０．０７６２mm（０．００３インチ）であっ
た。この熱仲介材料をライナーから剥離し、ＡＳＴＭ
Ｄ１５３０に従ってAnter“Unitherm（登録商標）”熱
試験装置、モデル2021 SX67で試験した。試料の耐熱性
は０．０３℃−in2／Wであった。熱伝導性は１．２W-M
／Kであった。
【００３５】実施例２０ 接着剤（Dow PSA 750D1）をライナーシート（フロン製
品番号9022）上に厚さ０．００７６２mm（０．０００３
インチ）で被覆した。PSA被覆ライナーを次いで強化材
料としてのガラス繊維織布（BGF Industriesの製品#10
6）のシート上に積層した。熱仲介材料を有するライナ
ーシートを実施例１９に従って製造した。次いで実施例
１９の重合性被覆シート及びPSA被覆したライナーを積
層したガラス繊維を５４．４℃（１３０°Ｆ）で共に加
熱積層して、以下の順序の多層ストリップを製造した：
フロンライナーシート、PSA接着剤、ガラス繊維シー
ト、熱仲介材料、及び剥離剤−被覆ライナー。ガラス布
（ガラス繊維）に積層した熱仲介材料を二つのライナー
シートから剥離し、ＡＳＴＭ Ｄ１５３０に従ってAnte
r“Unitherm（登録商標）”熱試験装置、モデル2021 SX
67で試験した。試料の耐熱性は０．０４℃−in2／Wであ
った。熱伝導性は１．１W-M／Kであった。
【００３６】実施例２１ 接着剤（Dow PSA 750D1）をライナー（フロン製品番号9
022）上に厚さ０．００７６２mm（０．０００３イン
チ）で被覆した。PSA被覆シートを次いでガラス繊維（B
GF Industriesのガラス繊維#106）の上に積層した。熱
仲介材料で被覆したライナーシートを実施例１９に従っ
て製造した。次いで実施例１９の重合性被覆シート及び
PSA被覆したライナーを積層したガラス繊維を５４．４
℃（１３０°Ｆ）で共に加熱積層した。ガラス布に積層
した熱仲介材料をライナーから剥離し、ＡＳＴＭ Ｄ１
５３０に従ってAnter“Unitherm（登録商標）”熱試験
装置、モデル2021 SX67で試験した。試料の耐熱性は
０．０４℃−in2／Wであった。熱伝導性は１．１W-M／K
であった。
【００３７】実施例２２ 接着剤（Dow PSA 6574）をライナー（フロン製品番号90
22）上に厚さ０．００７６２mm（０．０００３インチ）
で被覆した。PSA被覆シートを次いでガラス繊維（BGF I
ndustriesのガラス繊維#106）の上に積層した。熱仲介
材料で被覆したライナーシートを実施例１９に従って製
造した。次いで実施例１９の重合性被覆シート及びPSA
被覆したライナーを積層したガラス繊維を５４．４℃
（１３０°Ｆ）で共に加熱積層した。ガラス布に積層し
た熱仲介材料をライナーから剥離し、ＡＳＴＭ Ｄ１５
３０に従ってAnter“Unitherm（登録商標）”熱試験装
置、モデル2021 SX67で試験した。試料の耐熱性は０．
０４℃−in2／Wであった。熱伝導性は１．１W-M／Kであ
った。
【００３８】実施例２３ 接着剤（Dow PSA 6574）をライナー（フロン製品番号75
0D1）上に厚さ０．００７６２mm（０．０００３イン
チ）で被覆した。PSA被覆シートを次いで厚さ０．０５
０８mm（０．００２インチ）のアルミニウムフォイルに
積層した。熱仲介材料で被覆したライナーシートを実施
例１９に従って製造した。次いで実施例１９の重合性被
覆シート及びPSA被覆したライナーを積層したアルミニ
ウムフォイルを５４．４℃（１３０°Ｆ）で共に加熱積
層した。ガラス布に積層した熱仲介材料をライナーから
剥離し、ＡＳＴＭ Ｄ１５３０に従ってAnter“Unither
m（登録商標）”熱試験装置、モデル2021 SX67で試験し
た。試料の耐熱性は０．０２５℃−in2／Wであった。熱
伝導性は１．５W-M／Kであった。
【００３９】実施例２４ 接着剤（Ashland 414）をライナー（フロンライナー製
品番号1018）上に厚さ０．００５０８mm（０．０００２
インチ）で被覆した。接着剤被覆したライナーを次いで
ガラス繊維（BGF Industriesのガラス繊維#106）の上に
積層した。熱仲介材料で被覆したライナーシートを実施
例１９に従って製造した。次いで実施例１９の重合性被
覆シート及びPSA被覆したライナーを積層したガラス繊
維を５４．４℃（１３０°Ｆ）で共に加熱積層した。ガ
ラス布に積層した熱仲介材料をライナーから剥離し、Ａ
ＳＴＭ Ｄ１５３０に従ってAnter“Unitherm（登録商
標）”熱試験装置、モデル2021 SX67で試験した。試料
の耐熱性は０．０４℃−in2／Wであった。熱伝導性は
１．１W-M／Kであった。
【００４０】実施例２５ 実施例１−１７で製造したフィルムの化学的及び物理的
性質を試験した。実施例のフィルムの性質を表１にまと
めてある。表１から分かるように、ファイルの融点を融
点成分の成分を選択することによって調整することがで
きる。フィルムの熱インピーダンス及び熱伝導性を、ラ
イナーを含まない資料で、ＡＳＴＭ Ｄ１５３０に従っ
てAnter“Unitherm（登録商標）”熱試験装置、モデル2
021 SX67を使用して計測した。コンパウンドの融点を決
定するのに示差走査熱量計（ＤＳＣ）を使用した。
【００４１】実施例２６ 種々のフィルムのマウンティング圧力を以下の式を用い
て計算した： Ｐ＝(Ｔ×Ｎ)／(０．２×Ｄ×Ａ) ここで、 Ｎはファスナーの数 Ｄはファスナーの直径（インチ） Ａはファスナーの接触面積（平方インチ） 図７は、三つの異なる材料について熱インピーダンスと
マウンティング圧力との関係を示している。はじめの二
つの材料はBergquist SP 400を使用したシリコーン被覆
織物で、米国特許第４，５７４，８７９号に従って製造
したシリコーン被覆ポリイミド（Kapton（登録商標））
であり、第三の材料は本出願の実施例６のフィルムであ
る。図７から分かるように、実施例６のフィルムはマウ
ンティング圧力の全範囲にわたって低い熱インピーダン
スを有している。本発明を好ましい態様を参照しつつ記
載してきた。先の説明を読み、理解する場合に、人々に
とって変形や変更が生じるのは明らかであるべきであ
る。添付のクレーム又はその均等物のはんいないにはい
る限り、本発明はこのような変更や変形を全て含むと理
解されることを意図している。好ましい態様を以上のよ
うに記載してきた結果、本発明は特許請求の範囲に記載
したとおりである。
【図面の簡単な説明】
本発明は、種々の成分及び成分の配合並びに種々の工程
及び工程の組合せに具体化することができる。図面は好
ましい態様を説明する目的のためにのみ存在し、かつ本
発明を制限するためにあるのではない。
【図１】は本発明に従う組立前のヒートシンク、熱源及
び中間的な熱伝導性フィルムの概略図であり、
【図２】は図１のフィルムを含む多層ストリップの第一
の態様を側面から見た断面図であり、
【図３】は多層ストリップの第二の態様を側面から見た
断面図であり、
【図４】は多層ストリップのさらなる態様を側面から見
た断面図であり、
【図５】は図２の多層ストリップを取り付けたヒートシ
ンクを側面から見た断面図の概略であり、
【図６】はヒートシンク、熱源及び取り付けた図１の熱
伝導性フィルムを側面から見た断面図であり、かつ
【図７】三つの仲介材料のマウンティング圧力に対する
熱インピーダンスをプロットしたものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０８Ｋ 5/05 Ｃ０８Ｋ 5/09 5/09 5/10 5/10 5/5419 5/5419 7/00 7/00 Ｃ０８Ｌ 7/00 Ｃ０８Ｌ 7/00 9/00 9/00 25/00 25/00 33/00 33/00 77/00 77/00 83/04 83/04 91/06 91/06 101/00 101/00 Ｃ０９Ｋ 5/06 Ｈ Ｃ０９Ｋ 5/06 5/00 Ｅ Ｈ０１Ｌ 23/373 Ｈ０１Ｌ 23/36 Ｍ // Ｇ０６Ｆ 1/20 Ｇ０６Ｆ 1/00 ３６０Ｃ (72)発明者 スティーヴ バーガーソン アメリカ合衆国 コネチカット州 06460 ミルフォード オールド ポイント ロ ード 213 (72)発明者 チャールズ バーリアン アメリカ合衆国 コネチカット州 06437 ギルフォード リッジヴィュー サーク ル 10 (72)発明者 アーサー エイチ ロゴーヴ アメリカ合衆国 コネチカット州 06073 サウス グラストンバリー サウスポン ド ロード 114

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 以下を含む、マイクロプロセッサの作動
    温度で相変化を起こして熱源が発生した熱をヒートシン
    クへ移転する熱仲介材料：以下を含む、熱源の作動温度
    付近で軟化する相変化物質：ポリマー成分、及びポリマ
    ー成分と混合する融点成分であって、相変化物質が軟化
    する温度を変化させるもの；並びに相変化物質に分散さ
    せた熱伝導性充填剤。
  2. 【請求項２】 熱源の作動温度において相変化物質が
    ０．１〜１０Pa・s（１〜１００ポイズ）の粘度を有す
    る、請求項１の熱仲介材料。
  3. 【請求項３】 ６０〜１２０℃の温度範囲において相変
    化物質が０．５〜５Pa・s（５〜５０ポイズ）の粘度を有
    する、請求項１の熱仲介材料。
  4. 【請求項４】 相変化物質が３０−１２０℃の融点を有
    する、請求項１の熱仲介材料。
  5. 【請求項５】 シリコーン、アクリル系ポリマー、天然
    ゴム、合成ゴム、及びこれらの組み合わせから成る群か
    ら選択するエラストマーをポリマー成分が含む、請求項
    １の熱仲介材料。
  6. 【請求項６】 ポリマー成分が４０ML4までのムーニー
    粘度を有する、請求項１の熱仲介材料。
  7. 【請求項７】 Ｃ12−Ｃ16アルコール、酸、エステル、
    石油ワックス、ワックス様コンパウンド、低分子量スチ
    レン、メチルトリフェニルシラン材料及びこれらの組み
    合わせから成る群から融点成分を選択する、請求項１の
    熱仲介材料。
  8. 【請求項８】 融点成分が、ミリスチルアルコール、セ
    チルアルコール、ステアリルアルコール、ミリスチル
    酸、ステアリン酸、及びこれらの組み合わせから成る群
    から選択するＣ12−Ｃ16アルコール又は酸である、請求
    項７の熱仲介材料。
  9. 【請求項９】 融点成分が、微結晶ワックス、パラフィ
    ンワックス、シクロペンタン、ヘセイコシル（heceicos
    yl）、２−ヘプタデカノン、ペンタコサニル、ケイ酸、
    テトラフェニルエステル、オクタデカン酸、２−［２−
    ［２−（２ヒドロキシエトキシ）エトキシ］エトキシ］
    エチルエステル、シクロヘキサンドコシル、ポリスチレ
    ン、ポリアミド樹脂、ジシロキサン１，１，１トリメチ
    ル−３，３、トリフェニルシラン、及びこれらの組み合
    わせから成る群から選択するワックス又はワックス様コ
    ンパウンドである、請求項７の熱仲介材料。
  10. 【請求項１０】 融点成分の溶解性パラメーターの＋１
    〜−１の範囲内にある溶解性パラメーターをポリマー成
    分が有する、請求項１の熱仲介材料。
  11. 【請求項１１】 ポリマー成分が１０−８０質量％の濃
    度であり；充填剤が１０−８０質量％の濃度であり；か
    つ融点成分が１０−８０質量％の濃度である、請求項１
    の熱仲介材料。
  12. 【請求項１２】 ポリマー成分が１０−７０質量％の濃
    度であり；充填剤が１０−７０質量％の濃度であり；か
    つ融点成分が１５−７０質量％の濃度である、請求項１
    １の熱仲介材料。
  13. 【請求項１３】 熱伝導性充填剤が約０．５〜１０００
    ワット・メーター／ケルビン温度の体積熱伝導度（bulk
    thermal conductivity）を有する、請求項１の熱仲介
    材料。
  14. 【請求項１４】 熱仲介材料が少なくとも０．８ワット
    ・メーター／ケルビン温度の体積熱伝導度（bulk therm
    al conductivity）を有する、請求項１の熱仲介材料。
  15. 【請求項１５】 窒化硼素、酸化アルミニウム、ニッケ
    ル粉末、銅箔片、グラファイト粉末、粉末ダイアモン
    ド、及びこれらの組み合わせから熱伝導性充填剤を選択
    する、請求項１の熱仲介材料。
  16. 【請求項１６】 熱伝導性充填剤が約２〜１００μm
    （２〜１００ミクロン）の平均粒径を有する、請求項１
    の熱仲介材料。
  17. 【請求項１７】 以下を含む多層ストリップ：熱源をヒ
    ートシンクに熱的に結合するための熱仲介材料の第一層
    であって以下を含む：ポリマー成分、 熱仲介材料の軟化点を熱源の作動温度付近に調節するの
    に十分な量の、ポリマー成分と混合する融点成分、及び
    融点成分及びポリマー成分と混合する熱伝導性充填剤；
    並びに熱仲介材料の側面に配置する第二の層であって少
    なくとも以下の一を含む：保護剥離ライナー、及び接着
    性材料の層。
  18. 【請求項１８】 第二層が保護剥離層及びさらに以下を
    含むストリップを含む、請求項１７の多層ストリップ：
    熱仲介材料の第二の側面に配置する接着性材料の層。
  19. 【請求項１９】 さらに以下を含む、請求項１８の多層
    ストリップ：接着性材料の層に配置する第二の保護剥離
    ライナー。
  20. 【請求項２０】 仲介材料と接触する強化材料をさらに
    含む、請求項１７の多層ストリップ。
  21. 【請求項２１】 ガラス繊維及びアルミニウムフォイル
    から成る群から強化材料を選択する、請求項２０の多層
    ストリップ。
  22. 【請求項２２】 保護ライナーが剥離被覆で被覆された
    物質を含む、請求項１７の多層ストリップ。
  23. 【請求項２３】 以下を含む、熱源とヒートシンクの間
    に熱仲介を提供する方法：熱源が作動している間熱源の
    作動温度付近で軟化して熱源とヒートシンクの間に熱仲
    介を提供する熱仲介材料を、熱源とヒートシンクの間に
    介在させる工程であって、該熱仲介材料が以下を含む工
    程：ポリマー成分、 熱仲介材料が軟化する温度を変化させる融点成分、並び
    にポリマー成分及び融点成分と混合する熱伝導性充填
    剤。
  24. 【請求項２４】 さらに、熱仲介材料を熱源及びヒート
    シンクのうちの一つに熱を使用して接着させる工程を含
    む、請求項２３記載の方法。
  25. 【請求項２５】 さらに、熱仲介材料を熱源及びヒート
    シンクのうちの一つに接着性材料によって接着させる工
    程を含む、請求項２３の方法。
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