JP2005508767A - インターフェース材料、ならびにその製造方法および使用方法 - Google Patents
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Abstract
Description
Θ(インターフェース)=t/kA+2Θ(接触) 式1
で表すことができ、式中、
Θは熱抵抗であり、
tは材料の厚さであり、
kは材料の熱伝導率であり、
Aはインターフェースの面積である。
(架橋性サーマルインターフェース成分)
本発明の架橋性サーマルインターフェース成分は、少なくとも1種類のゴム化合物と、少なくとも1種類のアミン樹脂と、少なくとも1種類の熱伝導性フィラーとを混合することによって製造される。この本発明のインターフェース材料は、液体または「軟質ゲル」の形態をとる。本明細書で使用される場合、「軟質ゲル」は、分散相が連続相と混合され粘稠な「ゼリー状」生成物が形成されるコロイドを意味する。サーマルインターフェース成分のゲル状態または軟質ゲル状態は、少なくとも1種類のゴム化合物組成物と少なくとも1種類のアミン樹脂との間の架橋反応によって形成される。より具体的には、アミン樹脂がゴム組成物に混入されると、ゴム化合物の第1級ヒドロキシル基と架橋して、それによって軟質ゲル相が形成される。したがって、ゴム化合物の少なくとも一部は、少なくとも1つの末端ヒドロキシル基を有することが考慮されている。本明細書で使用される場合、語句「ヒドロキシル基」は、多くの無機化合物および有機化合物に見られる一価の基−OHを意味し、これは溶液中でイオン化してOHラジカルを発生する。また、「ヒドロキシル基」はアルコールにおける特徴的な基である。本明細書で使用される場合、語句「第1級ヒドロキシル基」は、ヒドロキシル基が分子または化合物の末端位置に存在することを意味する。本明細書で考慮されるゴム化合物は、別の第2級、第3級、またはその他の内部ヒドロキシル基も含むことができ、これらもアミン樹脂と架橋反応を起こしうる。ゲルが含まれる生成物または成分の最終ゲル状態によっては、このさらなる架橋が望ましい場合もある。
本明細書に記載されるようなコンプライアントな繊維状インターフェース成分は、複数の熱伝導性繊維、封入剤、および任意の接着材料を含む。コンプライアントな繊維状インターフェース成分の例は、米国特許出願第09/193,415号、米国特許出願第09/103,416号、および米国特許出願第09/333,564号(これらすべての記載内容を本明細書に援用する)に見ることができる。また、本明細書に記載されるようなコンプライアントな繊維状インターフェース成分は、ハニーウェル・エレクトロニック・マテリアルズより商品名GELVETで製造されている。GELVETは、熱伝導率が約30.0W/mKであり、熱抵抗が約0.68℃cm2/W(0.0010℃cm2/W)であり、通常は厚さ約0.012インチから0.100インチ(0.3mmから2.5mm)で適用され、通常は10psiでたわみが約25%を超える軟度を有する。GELVETの代表的性質は、a)広範囲で変動しうる厚さ、b)形状および熱的不適合に対する適合性、c)非常に高い熱伝導率、およびd)成分の長期間の使用における信頼性である。図1から4は、GELVET成分のいくつかの性能測定を示しており、変位対圧力(図1)、熱抵抗対圧力(図2)、厚さ対熱抵抗(図3)、およびサイクル対熱抵抗(図4)が含まれる。
Claims (49)
- 少なくとも1つの架橋性サーマルインターフェース成分と、
前記サーマルインターフェース成分に結合した少なくとも1つのコンプライアントな繊維状インターフェース成分と、
を含む層状インターフェース材料。 - 前記少なくとも1つのサーマルインターフェース成分が、少なくとも1種類のゴム化合物、少なくとも1種類のアミン樹脂、および少なくとも1種類の熱伝導性フィラーを含む、請求項1に記載の層状インターフェース材料。
- 前記少なくとも1つのサーマルインターフェース成分が少なくとも1種類の相転移材料をさらに含む、請求項2に記載の層状インターフェース材料。
- 前記少なくとも1種類のゴム化合物が少なくとも1つの末端ヒドロキシ基を含む、請求項2に記載の層状インターフェース材料。
- 前記少なくとも1種類のゴム化合物が少なくとも1種類の飽和化合物を含む、請求項2に記載の層状インターフェース材料。
- 前記少なくとも1種類のゴム化合物が少なくとも1種類の飽和化合物をさらに含む、請求項4に記載の層状インターフェース材料。
- 前記少なくとも1種類のゴム化合物が、水素化ポリアルキルジエンモノオール、水素化ポリアルキルジエンジオール、あるいはそれらの組み合わせまたは混合物を含む、請求項4に記載の層状インターフェース材料。
- 前記水素化ポリアルキルジエンモノオールが水素化ポリブタジエンモノオールを含む、請求項7に記載の層状インターフェース材料。
- 前記水素化ポリアルキルジエンジオールが水素化ポリブタジエンジオールを含む、請求項7に記載の層状インターフェース材料。
- 前記少なくとも1種類のアミン樹脂がメラミン樹脂を含む、請求項2に記載の層状インターフェース材料。
- 前記メラミン樹脂がアルキル化メラミン樹脂を含む、請求項10に記載の層状インターフェース材料。
- 前記アルキル化メラミン樹脂がブチル化メラミン樹脂を含む、請求項11に記載の層状インターフェース材料。
- 前記少なくとも1種類の熱伝導性フィラーが、金属粉末、窒化ホウ素化合物、またはそれらの組み合わせを含む、請求項2に記載の層状インターフェース材料。
- 前記金属粉末が、アルミニウム粉末、銀粉末、銅粉末、またはそれらの組み合わせを含む、請求項13に記載の層状インターフェース材料。
- 前記少なくとも1種類の相転移材料がワックスを含む、請求項3に記載の層状インターフェース材料。
- 前記ワックスがパラフィンワックスを含む、請求項15に記載の層状インターフェース材料。
- 少なくとも1種類の触媒材料をさらに含む、請求項2に記載の層状インターフェース材料。
- 少なくとも1種類の触媒材料をさらに含む、請求項3に記載の層状インターフェース材料。
- 前記コンプライアントな繊維状インターフェース成分が複数の熱伝導性フロック繊維を含む、請求項1に記載の層状インターフェース材料。
- 前記複数の熱伝導性フロック繊維が接着材料中に埋め込まれる、請求項19に記載の層状インターフェース材料。
- 前記複数の熱伝導性フロック繊維が実質的に垂直方向に埋め込まれ、前記複数の繊維の一部が前記接着材料の外側に延在する、請求項20に記載の層状材料。
- 前記複数の熱伝導性フロック繊維が、前記複数の繊維の一部の間に封入材料を含み、前記複数の繊維が前記封入材料の外側に延在する、請求項21に記載の層状材料。
- 前記複数の熱伝導性フロック繊維が、炭素、グラファイト、金属、セラミック、伝導性ポリマー、ダイヤモンド、またはそれらの組み合わせを含む、請求項19に記載の層状材料。
- 前記複数の熱伝導性フロック繊維が炭素を含む、請求項23に記載の層状材料。
- 前記複数の熱伝導性フロック繊維の長さが少なくとも約0.0005インチである、請求項19に記載の層状材料。
- 前記複数の熱伝導性フロック繊維の長さが少なくとも約0.001インチである、請求項25に記載の層状材料。
- 前記複数の熱伝導性フロック繊維の長さが少なくとも約0.01インチである、請求項26に記載の層状材料。
- 前記複数の熱伝導性フロック繊維の長さが少なくとも約0.1インチである、請求項27に記載の層状材料。
- 前記複数の熱伝導性フロック繊維の長さが少なくとも約1インチである、請求項28に記載の層状材料。
- 前記複数の熱伝導性フロック繊維の直径が少なくとも約3μmである、請求項19に記載の層状材料。
- 前記複数の熱伝導性フロック繊維の直径が少なくとも約30μmである、請求項30に記載の層状材料。
- 前記複数の熱伝導性フロック繊維の直径が少なくとも約300μmである、請求項32に記載の層状材料。
- 前記封入剤がゲル材料を含む、請求項19に記載の層状材料。
- 前記ゲル材料が、シリコンゲル、スプレーガスケット材料、またはそれらの組み合わせを含む、請求項33に記載の層状材料。
- 前記複数の熱伝導性繊維の熱伝導率が少なくとも約25W/mKである、請求項19に記載の層状材料。
- 請求項1に記載の層状インターフェース材料を含む層状部品。
- 請求項1に記載の層状インターフェース材料を含む電子部品。
- 請求項2に記載の層状インターフェース材料を含む層状部品。
- 請求項2に記載の層状インターフェース材料を含む電子部品。
- 請求項3に記載の層状インターフェース材料を含む層状部品。
- 請求項3に記載の層状インターフェース材料を含む電子部品。
- 請求項3に記載の層状インターフェース材料を含むテープ。
- 架橋性サーマルインターフェース成分を提供することと、
コンプライアントな繊維状インターフェース成分を提供することと、
前記サーマルインターフェース成分を前記コンプライアントな繊維状インターフェース成分と物理的に結合させることと、
を含む層状インターフェース材料の製造方法。 - 少なくとも1種類の飽和ゴム化合物を提供することと、
少なくとも1種類のアミン樹脂を提供することと、
前記少なくとも1種類の飽和ゴム化合物と前記少なくとも1種類のアミン樹脂を架橋させて、架橋ゴム−樹脂混合物を生成することと、
少なくとも1種類の熱伝導性フィラーを前記架橋ゴム−樹脂混合物に加えることと、
湿潤剤を前記架橋ゴム−樹脂混合物に加えることと、
を含む、請求項43に記載の架橋性サーマルインターフェース成分。 - 少なくとも1種類の相転移材料を前記架橋ゴム−樹脂混合物に加えることをさらに含む、請求項44に記載の方法。
- 請求項45に記載の方法により製造される液体サーマルインターフェース組成物。
- 請求項45に記載の方法により製造される固体サーマルインターフェース組成物。
- 請求項45に記載のサーマルインターフェース成分を含むテープ。
- ある長さを有する熱伝導性繊維を提供することと、
基材を提供することと、
接着剤を前記基材に適用することと、
前記繊維を前記基材にフロック加工することと、
前記繊維の一部が前記接着剤の外側に延在するように、前記繊維を前記接着剤に埋め込むことと、
前記接着剤を硬化させることと、
前記接着剤の外側に延在する繊維と、前記繊維の自由端の下との間に硬化性封入剤を配置することと、
前記繊維と、前記繊維の間の封入剤とを、前記接着剤内部に圧縮することと、
圧縮状態のまま前記封入剤を硬化させることと、
を含む、請求項43に記載のコンプライアントな繊維状インターフェース成分の製造方法。
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