JP2006504272A - 熱伝導性ｅｍｉシールド - Google Patents

Abstract

電磁エネルギー吸収材料が熱伝導性材料、たとえば電子装置に関連した熱管理に使用されるものと一緒にされ、それによってそれを通る電磁妨害（ＥＭＩ）の伝達を抑制する。
ＥＭＩ吸収材料と熱伝導性材料を一緒にする材料および方法が開示され、それによってＥＭＩ遮蔽の有効性を経済的に効率のよい方法で改善する。１の実施態様では、熱伝導性ＥＭＩ吸収体が、ＥＭＩ吸収材料（たとえば、フェライト粒子）と熱伝導性材料（たとえば、セラミック粒子）を一緒にし、それぞれがエラストマーマトリックス（たとえば、シリコーン）中に懸濁されることによって調製される。用途においては、１層の熱伝導性ＥＭＩ吸収材料が電子機器または部品とヒートシンクとの間に付与される。

Description

本発明は一般に電子用途品の熱管理に、および、もっと特定すると、電磁エネルギー減衰特性を有する熱伝導体に関する。

本明細書における使用では、ＥＭＩの用語は一般に電磁妨害および無線周波妨害（ＲＦＩ）の放出の両方を言っていると考えられるべきであり、そして「電磁」の用語は一般に電磁および無線周波を言っていると考えられるべきである。

電子機器は避けられない副産物として熱放出を典型的には生じる。生成される熱放出の量はスイッチング速度および発生源の電子部品または機器の複雑さに関連付けられることができる。より新しい電子機器はますます大きいスイッチング速度で作動する傾向があるので、それは、より大きい熱放出も生じることになるであろう。この増加した熱放出は、あるレベルで、発生源の電子部品の機能を、そして他の近くの機器または部品の機能を妨害する危険を引き起こす。

したがって、求められていない熱放出は、在りうる望ましくない効果を排除し、または最小化するために、温和に散逸されるべきである。求められていない熱放出の除去に対処する従来技術による解決法は、電子部品の上にサーマルパッドを施し、そしてサーマルパッドにヒートシンクを付けることを含む。ヒートシンクは高い熱伝導性を持つ材料を一般に含む。熱を発生する電子部品と密に接触して置かれたとき、ヒートシンクは部品から熱エネルギーを伝導して逃がす。ヒートシンクはヒートシンクから周囲の環境への熱移動を、たとえば対流によって促進する属性も含む。たとえばヒートシンクは、所定の容積の割りに比較的大きい表面積を与えることになる「フィン」をしばしば含む。

さらに、通常の作動下では、電子装置は、放射および伝導によるＥＭＩ伝達の故に、近傍に置かれた電子装置の作動を妨害することがありうる、望ましくない電磁エネルギーを典型的には発生する。電磁エネルギーは広い範囲の波長および周波数にわたって存在することができる。ＥＭＩに関連した問題を最小化するために、望ましくない電磁エネルギーの発生源は、周囲の環境への放出を減少するために、遮蔽され、そして電気的に接地されることができる。その代わりに、または追加して、ＥＭＩを受ける機器も周囲の環境の中でそれをＥＭＩから保護するために同様に遮蔽され、そして電気的に接地されることができる。したがって、遮蔽は、その中に電子機器が配置される障壁、筐体、または他の囲いに対して、電磁エネルギーの侵入および排出の両方を防ぐように設計される。

信頼できるＥＭＩ設計原理は、望ましくないＥＭＩがその場の環境へ入ることを排除し、それによって妨害の危険を最小化するために、ＥＭＩは発生源にできるだけ近くで処理されるべきことを推奨する。残念ながら、ヒートシンクの使用を必要とする部品または機器は発生源でのＥＭＩに対する予防的処理に十分には適していない。何故ならば、そのような処理はヒートシンクの作用を妨げるであろうからである。ヒートシンクは熱伝導経路を与えるために電子部品と蜜に接触しているべきであり、そして、またヒートシンクが対流熱移動を通して機能する余地があるように周囲の環境に開放されているべきである。

一般に、本発明は電磁妨害吸収性で熱伝導性の隙間充填剤、たとえば電磁妨害吸収材料で処理されたエラストマー（たとえば、シリコーン）のパッドに関する。ＥＭＩ吸収材料は、処理されたサーマルパッドに入射されたＥＭＩの一部を吸収し、それによって作動周波数の全域にわたって、それを通るＥＭＩの伝達を減少させる。吸収材料は損失機構から生じるエネルギーの散逸によって環境からＥＭＩの一部を除くことができる。この損失機構は、誘電性材料中の分極損失および有限の伝導度を持つ伝導性材料中の伝導損失、すなわちオーム損失を含む。

したがって、第１の面では、本発明は電子機器によって生成される電磁放出を減少するための複合材料に関し、本複合材料は熱伝導性材料および電磁エネルギー吸収材料を組み合わせて含む。熱伝導性材料は機器からの熱エネルギーの移動を促進し、かつ電磁エネルギー吸収材料は機器によって生成された電磁放出を減少する。

１の実施態様では、熱伝導性材料および電磁エネルギー吸収材料の少なくとも１は顆粒である。顆粒は一般に球状、たとえば微小球、または他の形、たとえば粉体、繊維、フレーク、およびこれらの組み合わせであることができる。複合材はマトリックス材料をさらに含み、その中に熱伝導性材料および電磁エネルギー吸収材料が懸濁される。

一般に、マトリックス材料は電磁エネルギーに対して実質的に透明であり、たとえば約４より小さい比誘電率および約０．１より小さい損失正接によって規定される。１の実施態様では、マトリックスは液体として調製される。他の実施態様では、マトリックスは固体として調製される。他の実施態様では、マトリックスは、環境温度では固相にあり、そして装置作動温度では液相に転移する相変化材料として調製される。他の実施態様では、マトリックスは熱硬化性材料として調製される。

ある実施態様では、熱伝導性ＥＭＩ吸収体は約０．０１０インチより厚く、そして約０．１８インチより小さい厚さを持つシートに成形される。他の実施態様では、シートは熱伝導性接着層を含む。

他の面では、本発明は機器によって生成された電磁放出を減少させる方法に関し、本方法は熱伝導性材料を用意すること、電磁吸収材料を用意すること、および熱伝導性材料を電磁吸収材料と一緒にすることの段階を含む。

１の実施態様では、本方法は一緒にされた熱伝導性材料および電磁吸収材料をマトリックス材料中に懸濁する、追加の段階を含む。

他の実施態様では、本方法は一緒にされた熱伝導性材料および電磁吸収材料を機器と近傍の構造体の間に、たとえば集積回路とヒートシンクの間に置く、追加の段階を含む。

電磁エネルギー吸収特性を持つ材料が、周波数の広い範囲にわたってＥＭＩの伝達を抑制するために使用されることができる。当該ＥＭＩ吸収材料は実質的な電磁遮蔽の有効性、たとえば約２ＧＨｚ〜約１００ＧＨｚで生じるＥＭＩ周波数で約５ｄＢまで、またはそれより大きい有効性を提供することができる。

本発明に従って、熱伝導性ＥＭＩ吸収材は、熱伝導性隙間充填剤またはパッドとして利用されることができる基体マトリックス（たとえば、エラストマー）中で、ＥＭＩ吸収性充填剤と熱伝導性充填剤を一緒にすることによって形成されることができる。一般に、得られる熱伝導性ＥＭＩ吸収体は任意の熱伝導性材料として、たとえば電子部品（たとえば、「チップ」）とヒートシンクの間に、付与されることができる。

図１を引用すると、熱伝導性ＥＭＩ吸収体（熱伝導性ＥＭＩシールド）１００は長方形の塊りとして示されている。熱伝導性ＥＭＩシールド１００の前面はシールド１００の内部構成の断面図を表す。すなわち、熱伝導性ＥＭＩシールド１００は数多くのＥＭＩ吸収体１１０および数多くの熱伝導体１２０を含み、両方ともマトリックス材料１３０中に懸濁されている。ＥＭＩ吸収体粒子１１０および熱伝導体粒子１２０のどの粒子も近傍の粒子１１０、１２０と接触しているようには示されていないけれども、そのような接触が起きる立体配置は予想される。たとえば、熱伝導性ＥＭＩシールド１００の熱伝導率は、熱伝導体粒子１２０がごく近接していて、互いに接触する立体配置では一般に高められるだろう。

図１に示された、個々のＥＭＩ吸収体１１０、熱伝導体１２０の相対的な大きさ、およびマトリックス１３０の厚さは図示の目的のためだけである。一般に、懸濁された充填剤１１０、１２０は非常に小さい（すなわち、顕微鏡でしか見えない）。小さい充填剤粒子１１０、１２０は、熱伝導性ＥＭＩシールド１００の全体の厚さが薄い実施態様、たとえば熱伝導性ＥＭＩシールド１００の厚さが電子部品／機器またはヒートシンクの厚さよりも実質的に小さい実施態様の余地を与える。

同様に、懸濁された粒子１１０、１２０の相対的な形はどのような任意の形でもあることができる。図１に示された、懸濁された粒子１１０、１２０の楕円形は図示の目的のためだけである。一般に、懸濁された粒子１１０、１２０の形は顆粒、たとえば回転楕円体、楕円体、または不規則な回転楕円体であることができる。あるいは、懸濁された粒子１１０、１２０の形はストランド、フレーク、粉体、またはこれらの形のどれかまたはすべての組み合わせであることができる。

ＥＭＩ吸収体１１０は電磁エネルギー（すなわち、ＥＭＩ）を吸収する機能を果たす。具体的には、ＥＭＩ吸収体１１０は電磁エネルギーを、一般に損失と呼ばれる過程を通して、他の形のエネルギーに変換する。電気損失機構は伝導損失、誘電損失、および磁化損失を含む。伝導損失は電磁エネルギーの熱エネルギーへの変換から生じる、ＥＭＩの減少のことを言う。電磁エネルギーは有限の伝導率を持つＥＭＩ吸収体１１０の中を流れる電流を誘導する。有限の伝導率は誘導電流の一部が抵抗を通って熱を発生する結果を生じる。誘電損失は、電磁エネルギーが、非一元的な比誘電率を持つ吸収体１１０内の分子の力学的変位へ変換されることから生じる、ＥＭＩの減少のことを言う。磁化損失は、電磁エネルギーが、ＥＭＩ吸収体１１０内の磁気モーメントの再配置へ変換されることから生じる、ＥＭＩの減少のことを言う。

ある実施態様では、ＥＭＩ吸収体１１０は空気より良い熱伝導率を示す。たとえば、そのＥＭＩ吸収特性の故に、ＥＭＩ吸収体１１０として選ばれた球形の鉄粒子は、あるレベルの熱伝導性もまた提供する。しかし一般には、同程度の厚さのＥＭＩ吸収材１１０の熱伝導率は、実質的に非ＥＭＩ吸収性の熱伝導体１２０、たとえばセラミック粒子によってもたらされる熱伝導率の値よりも実質的に小さい。

一般に、ＥＭＩ吸収体１１０は、電導性材料、メタリックシルバー、鉄カルボニル粉体、ＳＥＮＤＵＳＴ（鉄８５％、ケイ素９．５％およびアルミニウム５．５５を含む合金）、フェライト、ケイ化鉄、磁性合金、磁性フレーク、およびこれらの組み合わせからなる群から選ばれる。ある実施態様では、ＥＭＩ吸収体１１０は磁性材料である。１の特定の実施態様では、ＥＭＩ吸収体１１０は約１．０ＧＨｚで約３．０より大きい、そして１０ＧＨｚで約１．５より大きい比透磁率を持つ。

熱伝導体１２０は空気の熱インピーダンス値より実質的に小さい熱インピーダンス値を含む。低い値の熱インピーダンスは熱伝導体１２０が熱エネルギーを効率的に伝導することを可能にする。一般に、熱伝導体１２０は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ホウ素、鉄（Ｆｅ）、金属酸化物およびこれらの組み合わせからなる群から選ばれる。ある実施態様では、熱伝導体はセラミック材料を含む。１の特定の実施態様では、熱伝導体１２０は約１．５ワット／ｍ−℃より大きい熱伝導率の値を持つＦｅ−ＡｌＮ（それぞれ４０容積％および２０容積％）を含む。試験サンプルの熱伝導率を測定するための試験手順、ならびに測定された熱伝導率の試験結果を含む、具体例としての試験報告書が付録Ａとして本明細書に付けられ、そしてその全体が本明細書に取り込まれる。

一般に、マトリックス材料１３０は、それが多くのヒートシンクの用途品に見られる表面欠陥（たとえば、電子部品または機器とヒートシンクとの向かい合う表面の表面欠陥）に適合することができるような特性を持つように選ばれる。マトリックス材料１３０の他の望ましい特性はマトリックス１３０が、マトリックス１３０の他の有利な特性、たとえば適合性、追従性、および弾力性を損なうことなく、実質的な容積の粒子１１０、１２０（たとえば、約６０容積％まで）を受け入れ、そして懸濁することができる能力を含む。一般に、マトリックス材料１３０はＥＭＩ吸収体１１０の吸収作用を妨げないように、電磁エネルギーに対して実質的に透明でもある。たとえば、約４より小さい比誘電率および約０．１より小さい損失正接を示すマトリックス材料１３０はＥＭＩに対して実質的に透明である。しかし、この範囲外の値も意図される。

一般に、マトリックス材料１３０は固体、液体、または相変化材料として選ばれることができる。マトリックス材料１３０が固体である実施態様はさらに熱可塑性材料および熱硬化性材料を含む。熱可塑性材料は加熱され、そして成形され、さらに繰り返して再加熱され、そして再成形されることができる。熱可塑性重合体分子の形は一般に線状、またはわずかに分岐していて、分子が有効な融点より上に加熱されると圧力下に流動することを可能とする。熱硬化性材料も加熱され、そして成形されることができるが、しかし再処理される（すなわち、再加熱されたときに圧力下に流動するようにされる）ことはできない。熱硬化性材料は加熱されたときに、化学的変化ならびに相変化をする。その分子は３次元の架橋網を形成する。

ある固体の実施態様では、マトリックス材料１３０はエラストマー、天然ゴム、合成ゴム、ＰＤＰ、エチレン−プロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ゴム、およびこれらの組み合わせからなる群から選ばれる。他の実施態様では、マトリックス材料１３０は重合体を含む。マトリックス材料１３０は、シリコーン、フルオロシリコーン、イソプレン、ニトリル、クロルスルホン化ポリエチレン（たとえば、ＨＹＰＡＬＯＮ（商品名））、ネオプレン、フルオロエラストマー、ウレタン、熱可塑性物、たとえば熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）、ポリアミドＴＰＥおよび熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、ならびにこれらの組み合わせからなる群からも選ばれる。

図２を引用すると、電子部品２００が回路基板２１０の上に搭載されて示され、ヒートシンク２２０と合わされている、典型的な用途品が示されている。電子部品２００は電子回路（たとえば、超小型回路、すなわち、「チップ」）であることができる。あるいは、電子部品２００は電子機器、たとえば１以上の電子部品を含む（たとえば、金属製筐体、すなわち「缶」内に搭載された）パッケージ化されたモジュールであることができる。どちらの例でも、電子部品２００は、その電子的機能の副産物として、電子部品２００がその設計限界内で作動し、そして過熱による物理的損傷から保護されることを確保するために、散逸されるべきである熱エネルギーを生み出す。

一般に、ヒートシンク２２０は主体部品２００から熱を散逸させるための装置である。ヒートシンク２２０はまず、主体部品２００から熱を伝導によって吸収する。ヒートシンク２２０は次いで吸収された熱を対流によって周囲の空気に散逸する。選ばれたヒートシンク２２０の特定の種類または形態は重大ではない。むしろ、ヒートシンク２２０は数多くの多様な、商業的に手に入るヒートシンクの任意の1つ、または注文設計されたヒートシンクでさえもあってよい。

熱伝導性ＥＭＩシールド２３０は部品２００からヒートシンク２２０への熱伝導を促進する。一般に、熱伝導性ＥＭＩシールド２３０の厚さ（保護される部品２００とヒートシンク２２０の間の広がり）は予め決められた最大値よりも小さい。たとえば、１の実施態様では、熱伝導性ＥＭＩシールド２３０は約０．１８インチより小さい最大厚さを持つ。さらに、熱伝導性ＥＭＩシールド２３０の厚さは予め決められた最小値よりも一般に大きい。熱伝導性ＥＭＩシールドが薄過ぎると、部品２００からＥＭＩを十分に吸収するには不十分な容積のＥＭＩ吸収材料が供給されることになろう。たとえば、１の実施態様では、熱伝導性ＥＭＩシールド２３０は約０．０１インチより大きい最小厚さを持つ。

１の典型的な立体配置では、０．１２５インチの厚さを持つ熱伝導性ＥＭＩシールド２３０は、約５ＧＨｚから少なくとも約１８ＧＨｚまでの周波数範囲で、少なくとも約５ｄＢの減衰を示す。他の典型的な立体配置では、０．０２インチの厚さを持つ熱伝導性ＥＭＩシールド２３０は、約１０ＧＨｚから上に広がる周波数範囲に、少なくとも約３ｄＢの減衰を示す。他の典型的な立体配置では、０．０４インチの厚さを持つ熱伝導性ＥＭＩシールド２３０は、約９ＧＨｚから少なくとも約１５ＧＨｚまでの周波数範囲で、少なくとも約１０ｄＢの減衰を、そして約１５ＧＨｚから上に広がる周波数範囲で、少なくとも約６ｄＢの減衰を示す。さらに他の典型的な立体配置では、０．０６０インチ±０．００５インチの厚さを持つ熱伝導性ＥＭＩシールド２３０は、約４ＧＨｚから上に広がる周波数範囲で、少なくとも約５ｄＢの減衰を示し、約６ＧＨｚから少なくとも約１０ＧＨｚまでの周波数範囲で、少なくとも約１０ｄＢの、もっと大きい減衰を持つ。ニトリルゴム化合物の複素（実数部および虚数部）比誘電率（ε_ｒ）および複素（実数部および虚数部）比透磁率（μ_ｒ）の典型的な値は表にされ、そして本明細書に付録Ｂとして提示され、その全体が本明細書に取り込まれる。

図３Ａを引用すると、熱伝導性ＥＭＩシールドはシートの外形で示される。一般に、熱伝導性ＥＭＩシールドはシート３００として成形されることができる。シート３００は長さ（Ｌ’）、幅（Ｗ’）、および厚さ（Ｔ’）を含む。１の実施態様では、長さおよび幅は特定の用途品の大きさ、たとえばヒートシンク２２０があてがわれるであろう電子部品２００の長さおよび幅に従って選択されることができる。他の実施態様では、シート３００は予め決められた大きさ、たとえば２６インチの長さ、６インチの幅、および０．０３０インチまたは０．０６０インチのどちらかの厚さに製作されることができる。しかし、任意の大きさも意図される。

熱伝導性ＥＭＩシールド１００のさらに他の実施態様は、今、説明されたシート３００を含み、さらに接着層３１０を含むことができる。接着層３１０は熱伝導性接着剤であることができ、全体の熱伝導性を保つ。接着層３１０はヒートシンク２２０を電子部品２００へ付着するのに使用されることができる。ある実施態様では、シート３００は第２の接着層を含み、この２層はヒートシンク２２０の電子部品２００への接着を促進する。ある実施態様では、接着層３１０は感圧性、熱伝導性接着剤を用いて処方される。感圧接着剤（ＰＳＡ）はアクリル、シリコーン、ゴム、およびこれらの混合物を含む化合物に、一般に基づくことができる。熱伝導性は、たとえばセラミック粉体を含めることによって高められる。

他の実施態様では、図３Ｂを今度は引用すると、熱伝導性ＥＭＩシールドはテープ３２０として成形されることができる。テープ３２０は、たとえば接着剤裏貼りテープの慣用のロールに形が似た、ロール３３０に保存されることができる。テープ３２０は図３Ａのシート３００に関連して既に説明されたものと同じような構造および組成の特徴を一般に示す。シート３００と同じように、テープ３２０は第２の幅（Ｗ’’）および第２の厚さ（Ｔ’’）を含む。一般に、テープロールの実施態様の長さは任意である。何故ならばテープ３２０の長さは在りうる個々の用途品より実質的に長いからである。したがって、意図された用途品に適した長さのテープ３２０はロール３３０から分ける（たとえば、「切り出される」）ことができる。ここでも、既に説明されたシート３００と同じように、テープ３２０は第１の接着層３４０を含むことができる。テープ３２０は、固定用両面テープに似た第２の接着層も含むことができる。

図４を今度は引用すると、シート４００として構成された熱伝導性ＥＭＩシールド１００の他の実施態様が示される。この実施態様では、所望の用途品の形、たとえば長方形４１０’および楕円形４１０’’(一般に４１０)がシート４００から打ち抜かれることができ、それによって任意の所望の２次元形の熱伝導性ＥＭＩシールド１００を作り出す。したがって、シート４００は打ち抜かれ、用途品の形４１０の所望の外形を製造することができる。あるいは、用途品の形４１０の所望の外形は図３Ａに示された空のシート３００から注文により切り出されることができる。

さらに他の実施態様では、熱伝導性ＥＭＩシールド材料は任意の所望の形に予め成形されることができる。図５を今度は引用すると、非平面の用途品での予成形されたシールド５００が示される。熱伝導性ＥＭＩシールドは任意の所望の形、たとえば図示された長方形のトラフ、円筒形のトラフ、または半円形のトラフに鋳造され、または押出されることができる。当該非平面の熱伝導性ＥＭＩシールド５００は非平面の電気部品２００、たとえば円筒形の機器または部品（たとえば、「缶」）に関連して使用されることができる。

図６を引用すると、液体の熱伝導性ＥＭＩシールド６００の実施態様が示される。一般に、容器６１０が液体の熱伝導性ＥＭＩシールド溶液６２０を収容しているのが示される。溶液６２０の一部「Ａ」がもっと詳細に「詳細図Ａ」と名付けられた挿入図に示される。詳細図は溶液６２０がＥＭＩ吸収体粒子６３０および熱伝導体粒子６４０を含み、そのそれぞれが液体マトリックス６５０中に懸濁されていることを示す。一般に、粒子６３０、６４０の属性は、図１に関連して説明された、対応する粒子１１０、１２０の属性に類似している。図１に関連して説明されたマトリックスと同様に、液体のマトリックス６５０は電磁放射に対して実質的に透明である。液体のマトリックス６５０は、処理されるべき、付与可能な表面上に塗布されることができる液体として作られることができる。あるいは、液体のマトリックス６５０はゲル、たとえばグリースとして、またはペーストまたはその場充填化合物として作られることができる。ある実施態様では、液体の熱伝導性ＥＭＩシールド６００は意図された表面に、塗布、スプレー、または他の適当な方法で付与されることができる。マトリックス材料もシリコーン、エポキシ、ポリエステル樹脂およびこれらの組み合わせからなる群から選ばれた液体であることができる。

１の実施態様では、図１に示されたマトリックス１３０は、固体と液体の両方の特性を持つ、適当に選択された相変化材料である。環境温度では、相変化材料は固体として挙動し、取り扱いと貯蔵の容易さを提供する。しかし、相変化材料は装置作動温度で、またはそれより下で再流動温度を示し、それによって「濡れ作用」を可能にする。マトリックス１３０は再流動し、複合材料１００のＥＭＩ吸収体粒子１１０および熱伝導性粒子１２０が、在りうる隙間、たとえば表面欠陥によって生じた隙間に流れ込むことを可能とする。

図７を引用すると、電子部品７００、ヒートシンク７１０、および熱伝導性ＥＭＩシールド７２０の断面図の拡大された詳細が示される。子７００およびヒートシンク７１０のそれぞれの、または両方の表面欠陥７３０も示される。表面欠陥７３０は例示の目的で誇張された方法で表現されている。表面欠陥７３０に流れ込む能力があるので、液体または相変化材料として処方されたマトリックス６５０は空気の隙間を取り除き、それによって機器７００および結合されたヒートシンク７１０の間の熱インピーダンスを最小にする。空気の隙間を取り除く全般的な効果は、電子部品７００とヒートシンク７１０の間の熱インピーダンスを減少させ、改善された熱移動効率を達成させる。マトリックス材料は、約５１℃の融点を持つパラフィンワックスと約７４℃の融点を持つ２８％エチレン−酢酸ビニル共重合体の混合物であることができる。たとえば、パラフィンワックス９５重量部とエチレン−酢酸ビニル共重合体５重量部の混合物が使用されることができる。代わりに、パラフィンワックス２５重量部とエチレン−酢酸ビニル共重合体６重量部の混合物が使用されることができる。さらに代わりに、マトリックス材料は、約１００℃の融点および約１０００の分子量を持つ合成ワックスであることができる。当該ワックスはフィッシャー−トロプシュ法ワックスとして知られた種類のものである。

図８を引用すると、流れ図が示され、熱伝導性ＥＭＩ吸収体１００、たとえば図１または図６に示された実施態様を調製する方法を描いている。ＥＭＩ吸収体粒子１１０、６３０は段階８００で供給される。熱伝導性粒子１２０、６４０も段階８１０で供給される。ＥＭＩ吸収体粒子１１０、６３０および熱伝導性粒子１２０、６４０は一緒にされ、そして固体マトリックス材料１３０または液体マトリックス材料６５０中に懸濁される。調製され次第、複合熱伝導性ＥＭＩシールド１００、６００は段階８３０で電子部品２００、７００とヒートシンク２２０、７１０の間に付与される。

典型的な、そして好ましい実施態様を示したので、当業者は多くの変形が、請求された本発明の範囲および精神内で可能であることを理解するだろう。したがって、すべての変形物および均等物を含めて、特許請求の範囲によってのみ本発明を限定することが趣旨である。

付録Ａ
試験報告書

目的：
本報告書は、熱伝導性充填剤を含み、良好な熱伝導性をも提供する、複数の電磁エネルギー吸収材料の熱伝導率の試験をまとめる。

部分の説明：
３つの試験サンプルが調製され、そして熱特性が試験された。サンプルのそれぞれは、電磁表面波を吸収するように処方された鉄（Ｆｅ）充填エラストマー材料から成っていた。試験サンプルのいくつかの具体的な詳細が下の表１に載せられている。

試験手順：
熱抵抗試験が内部試験手順に従って、およびＡＳＴＭ規格Ｄ５４７０に従って実施された。試験サンプルは最初に熱インピーダンス試験具の大きさに合う１インチ直径の円に切り出された。熱抵抗測定のすべては５０℃、および１００ｐｓｉでなされた。

固定試験機９００が図９に示される。試験サンプル９１０は、図９に示されたように試験機９００内に積み重ねられた２の磨かれた金属板９２０、９３０の間に置かれる。熱が加熱板９４０から供給され、加熱板９４０は、加熱板９４０の上、およびまわりに置かれた保護ヒーター９５０に同じ温度を与えることによって、試験方向以外のあらゆる方向への熱損失から保護される。上部計量ブロック９２０は加熱板９４０の直下に置かれ、そして次に試験サンプル９１０、続いて下部計量ブロック９３０が置かれる。熱は試験架の底部から水冷の冷却板９６０を用いて抜き出される。計量ブロック９２０，９３０に埋め込まれた熱電対９７０が試験サンプル９１０の各面の表面温度を外挿するのに使用される。これは、試験サンプルの熱伝導率よりもずっと大きい熱伝導率を持つ基準物質、ＳＲＭ １４６２を使用してなされる。

試験の間、サンプルは空気筒を用いて一定の圧力で圧縮される。試験架はその後、その時点でサンプルの熱抵抗が計算される定常状態に達するのが可能となる。いくつかの厚さの材料（名目上、５個）の熱抵抗が測定され、そしてプロットされれば、熱伝導率が、このデータを通る最小２乗法最適合直線の傾きの逆数として計算される。

試験結果：
３つの吸収体試験サンプルの熱伝導率が表２に示される。２つの標準的な吸収体材料、サンプルＮｏ．１およびサンプルＮｏ．２は非常に似た熱伝導率（約１．０ワット／ｍ−℃）を持ち、一方、第３の吸収体材料、サンプルＮｏ．３は実質的に、これらより高い熱伝導率（約１．５ワット／ｍ−℃）を持つ。

図１は典型的な構成要素を明らかにする、熱伝導性ＥＭＩ吸収体の実施例の透視図を示す概略図である。 図２は熱伝導性ＥＭＩ吸収体、たとえば図１に例示された実施例の典型的な用途品の透視図を示す概略図である。 図３Ａはシートとして成形された、熱伝導性ＥＭＩ吸収体の他の実施例の透視図を示す概略図である。 図３Ｂはロール巻きできるテープとして成形された、熱伝導性ＥＭＩ吸収体の他の実施例の透視図を示す概略図である。 図４は、所望の形が、たとえば図３Ａのシートから切り出されている、図１に示された熱伝導性ＥＭＩ吸収体の他の実施例を示す概略図である。 図５は、シールドが予め決められた形に従って予成形された、図１に示された熱伝導性ＥＭＩ吸収体の他の実施例の透視図を示す概略図である。 図６は、流動できる形の、たとえば液体としての熱伝導性ＥＭＩ吸収体の他の実施例の概略図である。 図７は、流動できる熱伝導性ＥＭＩ吸収体、たとえば図６に示された実施例の典型的な用途品の透視図を示す概略図である。 図８は、熱伝導性ＥＭＩ吸収体、たとえば図１に例示された実施例を調製する方法の実施例を示す流れ図である。 図９は、本発明の熱伝導性ＥＭＩシールドの熱伝導率を測定するのに使用される固定試験機の概略平面図である。

Claims (31)

1. 電子機器によって生成される電磁放出を減少するための熱伝導性複合材料であって、当該熱伝導性複合材料が、
   熱伝導性材料、および、
   電磁エネルギー吸収材料、
   を組み合わせて含み、当該熱伝導性材料が当該電子機器からの熱エネルギーの移動を促進し、かつ当該電磁エネルギー吸収材料が該機器によって生成される電磁放出を減少する、熱伝導性複合材料。
2. 当該熱伝導性材料および当該電磁エネルギー吸収材料の少なくとも１が、回転楕円体、楕円体および不規則な回転楕円体からなる群から選ばれた形を持つ顆粒の形態をした粒子を含む、請求項１に記載された熱伝導性複合材料。
3. 当該熱伝導性材料および当該電磁エネルギー吸収材料の少なくとも１が、ストランド、フレーク、粉体およびこれらの組み合わせからなる群から選ばれた形態を持つ粒子を含む、請求項１に記載された熱伝導性複合材料。
4. 当該熱伝導性材料が窒化アルミニウム、窒化ホウ素、鉄、金属酸化物およびこれらの組み合わせからなる群から選ばれる、請求項１に記載された熱伝導性複合材料。
5. 当該熱伝導性材料がセラミック材料である、請求項１に記載された熱伝導性複合材料。
6. 当該電磁エネルギー吸収材料が電導性材料；メタリックシルバー；鉄カルボニル粉体；鉄、ケイ素およびアルミニウムの合金；フェライト；ケイ化鉄；磁性合金；磁性フレーク；磁性材料；およびこれらの組み合わせからなる群から選ばれる、請求項１に記載された熱伝導性複合材料。
7. 当該熱伝導性材料および当該電磁エネルギー吸収材料がマトリックス材料中に懸濁されている、請求項１に記載された熱伝導性複合材料。
8. 当該マトリックス材料が電磁エネルギーに対して実質的に透明である、請求項７に記載された熱伝導性複合材料。
9. 当該マトリックス材料が約４より小さい比誘電率および約０．１より小さい損失正接を持つ、請求項８に記載された熱伝導性複合材料。
10. 当該マトリックス材料がエラストマー、天然ゴム、合成ゴム、ＰＤＰ、ＥＰＤＭゴム、およびこれらの組み合わせからなる群から選ばれる、請求項７に記載された熱伝導性複合材料。
11. 当該マトリックス材料が重合体を含む、請求項７に記載された熱伝導性複合材料。
12. 当該マトリックス材料がシリコーン、フルオロシリコーン、イソプレン、ニトリル、クロルスルホン化ポリエチレン、ネオプレン、フルオロエラストマー、ウレタン、熱可塑性プラスチック、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）、ポリアミドＴＰＥ、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、およびこれらの組み合わせからなる群から選ばれる、請求項７に記載された熱伝導性複合材料。
13. 当該マトリックス材料が熱可塑性および熱硬化性材料からなる群から選ばれた固体材料である、請求項７に記載された熱伝導性複合材料。
14. 当該マトリックス材料が液体である、請求項７に記載された熱伝導性複合材料。
15. 当該液体がシリコーン、エポキシ、ポリエステル樹脂、およびこれらの組み合わせからなる群から選ばれる、請求項１４に記載された熱伝導性複合材料。
16. 当該マトリックス材料が環境温度では固相で存在し、そして装置作動温度では液相に転移する相変化材料を含む、請求項７に記載された熱伝導性複合材料。
17. 当該マトリックス材料がパラフィンワックスとエチレン−酢酸ビニル共重合体の混合物を含む、請求項７に記載された熱伝導性複合材料。
18. 当該マトリックス材料が約１００℃の融点および約１０００の分子量を持つ合成ワックスを含む、請求項７に記載された熱伝導性複合材料。
19. 当該電磁エネルギー吸収材料が約１．０ＧＨｚで約３．０より大きい、そして１０ＧＨｚで約１．５より大きい比透磁率を持つ、請求項１に記載された熱伝導性複合材料。
20. 当該複合材料が約０．０１インチより大きい厚さを持つシートの形態をしている、請求項１に記載された熱伝導性複合材料。
21. 当該複合材料が約０．１８インチより小さい厚さを持つシートの形態をしている、請求項１に記載された熱伝導性複合材料。
22. 当該複合材料がシートの形態をしていて、そしてさらに当該シートの少なくとも１面上に接着剤を含む、請求項１に記載された熱伝導性複合材料。
23. 当該接着剤が熱伝導性接着剤である、請求項２２に記載された熱伝導性複合材料。
24. 当該接着剤が感圧性、熱伝導性接着剤である、請求項２２に記載された熱伝導性複合材料。
25. 当該接着剤がアクリル、シリコーン、ゴムおよびこれらの組み合わせからなる群から選ばれた化合物に基づいている、請求項２２に記載された熱伝導性複合材料。
26. 当該接着剤がさらにセラミック粉体を含む、請求項２２に記載された熱伝導性複合材料。
27. （ａ）熱伝導性材料を用意すること、
    （ｂ）電磁エネルギー吸収材料を用意すること、そして、
    （ｃ）熱伝導性材料を電磁エネルギー吸収材料と一緒にすること、
    の段階を含む、機器によって生成される電磁放出を減少する方法。
28. 一緒にされた熱伝導性材料および電磁エネルギー吸収材料をマトリックス材料中に懸濁させる段階をさらに含む請求項２７に記載された方法。
29. 一緒にされた熱伝導性材料および電磁エネルギー吸収材料を当該機器および近傍の構造体の間に置く段階をさらに含む請求項２７に記載された方法。
30. 近傍の構造体がヒートシンクを含む、請求項２９の方法。
31. 当該機器が集積回路を含む、請求項２９の方法。

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