JP2017537212A - アセンブルされた電子デバイス用組成物 - Google Patents

アセンブルされた電子デバイス用組成物 Download PDF

Info

Publication number
JP2017537212A
JP2017537212A JP2017543282A JP2017543282A JP2017537212A JP 2017537212 A JP2017537212 A JP 2017537212A JP 2017543282 A JP2017543282 A JP 2017543282A JP 2017543282 A JP2017543282 A JP 2017543282A JP 2017537212 A JP2017537212 A JP 2017537212A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
composition
acid
product
heat
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2017543282A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6716584B2 (ja
Inventor
マイ ヌー グエン、
マイ ヌー グエン、
チャオホン フアン、
チャオホン フアン、
ウタ サンダーマイヤー、
ウタ サンダーマイヤー、
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henkel AG and Co KGaA
Original Assignee
Henkel AG and Co KGaA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henkel AG and Co KGaA filed Critical Henkel AG and Co KGaA
Publication of JP2017537212A publication Critical patent/JP2017537212A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6716584B2 publication Critical patent/JP6716584B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16Constructional details or arrangements
    • G06F1/1613Constructional details or arrangements for portable computers
    • G06F1/1633Constructional details or arrangements of portable computers not specific to the type of enclosures covered by groups G06F1/1615 - G06F1/1626
    • G06F1/1656Details related to functional adaptations of the enclosure, e.g. to provide protection against EMI, shock, water, or to host detachable peripherals like a mouse or removable expansions units like PCMCIA cards, or to provide access to internal components for maintenance or to removable storage supports like CDs or DVDs, or to mechanically mount accessories
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D4/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on organic non-macromolecular compounds having at least one polymerisable carbon-to-carbon unsaturated bond ; Coating compositions, based on monomers of macromolecular compounds of groups C09D183/00 - C09D183/16
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/26Thermosensitive paints
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/02Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/06Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
    • C09K5/063Materials absorbing or liberating heat during crystallisation; Heat storage materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/08Materials not undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/14Solid materials, e.g. powdery or granular
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16Constructional details or arrangements
    • G06F1/1613Constructional details or arrangements for portable computers
    • G06F1/1633Constructional details or arrangements of portable computers not specific to the type of enclosures covered by groups G06F1/1615 - G06F1/1626
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16Constructional details or arrangements
    • G06F1/1613Constructional details or arrangements for portable computers
    • G06F1/1633Constructional details or arrangements of portable computers not specific to the type of enclosures covered by groups G06F1/1615 - G06F1/1626
    • G06F1/1656Details related to functional adaptations of the enclosure, e.g. to provide protection against EMI, shock, water, or to host detachable peripherals like a mouse or removable expansions units like PCMCIA cards, or to provide access to internal components for maintenance or to removable storage supports like CDs or DVDs, or to mechanically mount accessories
    • G06F1/166Details related to functional adaptations of the enclosure, e.g. to provide protection against EMI, shock, water, or to host detachable peripherals like a mouse or removable expansions units like PCMCIA cards, or to provide access to internal components for maintenance or to removable storage supports like CDs or DVDs, or to mechanically mount accessories related to integrated arrangements for adjusting the position of the main body with respect to the supporting surface, e.g. legs for adjusting the tilt angle
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16Constructional details or arrangements
    • G06F1/20Cooling means
    • G06F1/203Cooling means for portable computers, e.g. for laptops
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/613Cooling or keeping cold
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/623Portable devices, e.g. mobile telephones, cameras or pacemakers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/659Means for temperature control structurally associated with the cells by heat storage or buffering, e.g. heat capacity or liquid-solid phase changes or transition
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W40/00Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/20Arrangements for cooling
    • H10W40/22Arrangements for cooling characterised by their shape, e.g. having conical or cylindrical projections
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W40/00Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/20Arrangements for cooling
    • H10W40/25Arrangements for cooling characterised by their materials
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W40/00Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/20Arrangements for cooling
    • H10W40/25Arrangements for cooling characterised by their materials
    • H10W40/251Organics
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W40/00Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/20Arrangements for cooling
    • H10W40/25Arrangements for cooling characterised by their materials
    • H10W40/255Arrangements for cooling characterised by their materials having a laminate or multilayered structure, e.g. direct bond copper [DBC] ceramic substrates
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W40/00Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/20Arrangements for cooling
    • H10W40/25Arrangements for cooling characterised by their materials
    • H10W40/258Metallic materials
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W42/00Arrangements for protection of devices
    • H10W42/20Arrangements for protection of devices protecting against electromagnetic or particle radiation, e.g. light, X-rays, gamma-rays or electrons
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/30Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Toxicology (AREA)

Abstract

マトリックスおよび酸と周期表の第Iまたは第II族元素の水和塩をから作られる組成物およびそれと共にアセンブルされた電子デバイスを提供する。

Description

マトリックスおよびカルボン酸またはリン酸と周期表の第Iまたは第II族元素の水和塩とから作られる組成物およびそれと共にアセンブルされた電子デバイスを提供する。
温度管理材料は、回路により発生した熱を放散させることでよく知られており、電子デバイス内の対策に従った位置に配置されたファンも、熱を回路またはサーマルモジュールから奪う。半導体パッケージとヒートシンクまたはサーマルモジュールとの間にしばしば配置される熱伝導材料(TIM)を用いて、余分な熱が、半導体パッケージからヒートシンクまたはサーマルモジュールにそらされる。
しかしながら、発生した熱を管理するこれらの対策は、熱風が半導体パッケージのすぐ周囲の環境からデバイスのハウジングの内部へ向けられるため、新たな問題を生じさせている。
より具体的には、従来のラップトップまたはノートブックコンピュータ(図2)において、キーボード下方に部品があるハウジングが存在する(図3)。それらの部品には、ヒートシンク、ヒートパイプ(CPUチップの上に配置される)、ファン、PCMIAカード用スロット、ハードドライブ、バッテリー、およびDVDドライブ用ベイが含まれる。ハードドライブは左パームレストの下に、バッテリーは右パームレストの下に配置される。しばしば、ハードドライブが高い温度で動作する結果、この熱を放散させるための冷却部品が使用されているにもかかわらず、心地良くないパームレストの接触温度がもたらされる。これにより、エンドユーザの消費者は、デバイスを使用しているときに、デバイスの外側の特定の部分で達する高温のため不快になることがある。
パームレストの位置でエンドユーザが感じる高い使用温度を低下させる1つの解決策は、たとえば、対策に従った位置に配置される天然グラファイトヒートスプレッダを使用することである。このようなヒートスプレッダは、熱を均一に分散して、材料の厚さを通じて熱的絶縁をもたらすことが報告されている。そのような1つのグラファイト材料は、eGraf(登録商標)SpreaderShield(商標)として、オハイオ州クリーブランドのGrafTech Inc.から市販されている(M.Smalcら、「Thermal Performance Of Natural Graphite Heat Spreaders」、Proc. IPACK2005、Interpack 2005−73073(2005年7月)を参照。米国特許第6,482,520号も参照)。
米国特許第6482520号明細書
M.Smalcら、「Thermal Performance Of Natural Graphite Heat Spreaders」、Proc. IPACK2005、Interpack 2005−73073、2005年7月
電子デバイスが使用されるときに発生する熱によってエンドユーザの消費者が不快に感じないように、電子デバイスで使用されるような半導体パッケージにより発生する熱を管理するための方法の必要性が市場で高まっていることから、代替の温度管理解決策が望ましく、また有効となる。この必要性に対してバランスをとることは、半導体チップの設計者が、半導体チップおよび半導体パッケージのサイズおよび形状を縮小させる一方で、その容量を増加させ続けようと認識することである。サイズの縮小および容量の増加への利益を競争することは、消費者に対する電子機器の魅力を引き付けるが、それは、上昇した温度条件で半導体チップおよび半導体パッケージを動作させ続ける原因となるということである。したがって、さらに「皮膚温度」を低下させ、動作中に触れても熱くない、より強力な民生用電子デバイスの設計および開発を促進する代替技術によって、この増大するニーズを満たすことが有利になるであろう。
本明細書では、(a)マトリックスおよび(b)酸と周期表の第Iまたは第II族元素との水和塩を含む組成物が提供される。組成物は、熱を吸収することができる。それ自体は、使用時に、熱拡散装置の表面の少なくとも一部に配置されてよく、その熱拡散装置は、金属基板もしくは金属被覆ポリマー基板またはグラファイトもしくは金属被覆されたグラファイト、例えば、銅、アルミニウム並びにグラファイトおよび銅またはアルミニウムで被覆されたグラファイトなどの導体材料で構成することができる。
組成物は、固体から液体への相変化が起こる約40℃〜80℃の温度範囲を有する。本発明の組成物は、基板上にコーティングされた実質的に均一な厚さを有するフィルムを製造するのに適している。
組成物のマトリックスは、通称、感圧粘着剤(PSA)、またはアクリルエマルジョンなど、樹脂ベースのマトリックスであってよい。さらに、マトリックスは、(メタ)アクリレートおよび/またはマレイミド−、イタコンイミド−またはナジイミド含有化合物を含む、RedOx硬化性組成物の硬化生成物であってもよい。
マトリックスがPSAである場合、組成物は、熱拡散装置の表面の少なくとも一部に配置され、電磁シールドを提供し、かつ、その装置の熱特性を強化してもよい。
組成物はまた、冷却を必要とする装置の、電磁シールドの内部などどのような場所でも組成物が適用できるように、転写テープの形態で用いられる熱吸収フィルムの役割も果たす。望ましくは、そのような使用において、カプセル化された相変化材料は、その表面の少なくとも一部が金属で被覆される。
マトリクスがアクリルエマルジョンである場合、組成物は同様に分散されてもよい。しかし、エマルジョンのキャリア液は、組成物が使用状態に置かれる前に蒸発させられる。
組成物は、基板上、または2つの基板の間に配置されてもよい。基板は、支持体またはヒートスプレッダの役割を果たすことができ、その場合、支持体は、金属基板もしくは金属被覆ポリマー基板、またはグラファイトもしくは金属被覆グラファイトである導体材料で構成することができる。
組成物は、バッテリーモジュールのような電源などの物品とともに使用されて、電源の動作中に生じた熱を消失するようにしてもよい。その動作温度は約40℃と同程度であってよい。この態様では、内面および外面を有する少なくとも1つの基板を有するハウジングが、物品を覆って、かつ/または物品の周囲に設けられるとともに、ハウジングの内側を向く面に、基板上に配置されたマトリックス内に分散されている複数のカプセル化相変化材料粒子を有する組成物であって、上述のとおり支持体の役割を果たすことができ、または発生した熱を拡散するのに役立つ熱伝導性を与える組成物が、上記少なくとも1つの基板の内面の少なくとも一部に配置されている。1つの態様では、カプセル化相変化材料粒子は、粒子の表面の少なくとも一部に設けられた導電材料の層を有していてもよい。導電材料の被覆は、電磁シールド効果を提供するように、銀、銅、またはニッケルなどの金属であるべきである。
民生用電子製品の用途での一態様では、内面および外面を有する少なくとも1つの基板を有するハウジングが設けられ、マトリックス内に分散された複数のカプセル化された相変化材料粒子を有する組成物であって、上述のとおり支持体の役割を果たすことができ、または発生した熱を拡散するのに役立つ熱伝導性を与え、層が上記1つの基板の少なくとも内面の少なくとも一部に配置されている組成物が設けられ、かつ、少なくとも1つの半導体パッケージであって、
I.
半導体チップ、
ヒートスプレッダ、および
それらの間の熱伝導材料(TIM1応用としても知られる)、
II.
ヒートスプレッダ、
ヒートシンク、および
それらの間の熱伝導材料(TIM2応用としても知られる)、
の少なくとも一方を有するアセンブリを備える半導体パッケージが設けられる。
また、本明細書では、そのような民生用電子デバイスを製造する方法が提供される。
複数の半導体パッケージおよび回路が配置された回路基板を、パッケージ自体のアセンブリおよびパッケージの基板上へのアセンブリに通常使用される電子材料と共に示す破断図である。参照符号1〜18は、半導体およびプリント回路基板のパッケージングおよびアセンブリに使用されるいくつかの電子材料を示す。 開位置のラップトップパーソナルコンピュータを示す図である。 キーボードおよびそのパームレストの下の、ラップトップパーソナルコンピュータの中身の上面図である。 電子デバイスの全体概略図である。 タブレットにおける皮膚温度測定のための位置を示す平面図である。 本発明の組成物の層の説明図であり、マトリックスおよび酸と周期表の第Iまたは第II族元素の水和塩を含む組成物がその中に分散されたマトリックスを含む組成物がその上に分散し、それと共に(61)アセンブリされた電子デバイスが導電支持体(62)と接して配置され、電磁シールド熱吸収フィルムを形成する。 本発明の組成物の層の説明図であり、マトリックスおよび酸と周期表の第Iまたは第II族元素の水和塩を含む組成物がその中に分散されたマトリックスを含む組成物がその上に分散し、それと共に(63)アセンブリされた電子デバイスが導電支持体(64)と接して配置され、電磁シールド熱吸収フィルムを形成する。 本発明の組成物(不図示)が下に配置された電源モジュールのタブレットのハウジングの内部の上面図を示す。
上述のように、本明細書では、(a)マトリックスおよび(b)酸と周期表の第Iまたは第II族元素の水和塩を含む組成物が提供される。
組成物は、基板上にまたは2つの基板間に配置され得る。基板は、支持体またはヒートスプレッダの役割を果たすことができ、その場合、支持体は、金属もしくは金属被覆ポリマー基板またはグラファイトもしくは金属被覆グラファイトである導体材料で構成することができる。
組成物は、酸および周期表の第Iまたは第II族元素の水和塩が分散されたマトリックス(例えば、PSAまたはアクリルエマルジョンなどまたはメタ(アクリレート)および/またはマレイミド−、イタコンイミド−またはナジイミド含有化合物などのラジカル硬化性成分)を有する。任意で、組成物は断熱素子をさらに含んでいてもよい。一形態では、組成物が配置される支持体として金属基板またはグラファイト基板が用いられてもよい。これにより、金属基板またはグラファイト基板は、さらに放熱させるヒートスプレッダとしての役割を果たすことができる。
組成物−すなわち、酸および周期表の第Iまたは第II族元素の水和塩が分散されているPSA−は、銅またはアルミニウムのような金属、グラファイトまたは金属被覆グラファイトなどの放熱デバイスに被覆され、そのようなデバイスの熱特性をより良好にしてもよい。
組成物は、放熱デバイスに被覆されて、そのようなデバイスの熱特性を良好にするだけでなく電磁シールドをさらに提供してもよい。
転写テープの形態では、熱吸収フィルムとしての組成物は、電磁シールドの内側など冷却を必要とするいかなる場所にも貼り付けることができる。例えば図6参照。
組成物は、バッテリーモジュールのような電源などの物品とともに使用されて、電源の動作中に生じる熱を電源により放熱させてもよい。その動作温度は約40℃であってよい。この形態では、内面および外面を有する少なくとも1つの基板を備えるハウジングが、物品を覆って、かつ/または物品の周囲に設けられるとともに、ハウジングの内側を向く面に、基板上に配置されたマトリックスおよび酸および周期表の第Iまたは第II族元素の水和塩を含む組成物であって、上述のとおり支持体の役割を果たすことができ、または発生した熱を拡散するのに役立つ熱伝導性を与える組成物が、上記少なくとも1つの基板の内面の少なくとも一部に配置されている。
民生用電子製品の一態様では、内面および外面を有する少なくとも1つの基板を有するハウジングが設けられ、基板上に配された、マトリックスおよび酸と周期表の第Iまたは第II族元素との水和塩を含む組成物が設けられ、かかる組成物は、上述のとおり支持体の役割を果たすことができ、または発生した熱を拡散するのに役立つ熱伝導性を与え、層が上記少なくとも1つの基板の内面の少なくとも一部に配置され、かつ、少なくとも1つの半導体パッケージであって、
I.
半導体チップ、
ヒートスプレッダ、および
それらの間の熱伝導材料(TIM1応用としても知られる)、
II.
ヒートスプレッダ、
ヒートシンク、および
それらの間の熱伝導材料(TIM2応用としても知られる)、
の少なくとも一方を有するアセンブリを備える半導体パッケージが設けられる。
組成物は、民生用電子製品のアセンブリにおいて使用することができる。この製品(または「デバイス」)は、ノートブックパーソナルコンピュータ、タブレットパーソナルコンピュータ、または携帯デバイス、たとえば、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、静止画像プレーヤ、ゲームプレーヤ、他のメディアプレーヤ、音楽レコーダ、ビデオレコーダ、カメラ、他のメディアレコーダ、ラジオ、医療機器、屋内電気器具、輸送車両用計器、楽器、計算器、携帯電話、他のワイヤレス通信デバイス、携帯情報端末、遠隔制御装置、ポケットベル、モニタ、テレビ、ステレオ機器、セットアップボックス、セットトップボックス、携帯用ステレオ、モデム、ルータ、キーボード、マウス、スピーカー、プリンタ、およびそれらの組合せから選択することができる。
また、デバイスは、半導体アセンブリから発生した熱をデバイスから消散させるための通気要素を含むことができる。
もちろん、民生用電子デバイスには、半導体パッケージに電圧を印加する電源が設けられる。
半導体パッケージは、半導体チップを基板に確実に取り付けるために半導体チップと回路基板との間に配置されるダイ接着材料を用いて形成することができる。ワイヤボンディングは、チップと基板との間の電気相互接続を形成する。このダイ接着材料は、多くの場合、熱硬化性樹脂マトリックスを有する高充填材料である。マトリックスは、エポキシ、マレイミド、イタコンイミド、ナジイミド、および/または(メタ)アクリレートで構成され得る。充填剤は、導電性でも非導電性でもよい。いくつかの例では、ダイ接着材料は熱伝導性であり、その場合、熱を半導体パッケージから放散させる助けもする。そのようなダイ接着材料の代表的な市販の例には、アメリカ合衆国、カリフォルニア州、アーバインのHenkel CorporationのQMI519HTが含まれる。
あるいは、半導体パッケージは、半導体チップで形成されてもよく、半導体チップは、回路基板との間のスペース内のはんだ相互接続部により回路基板と電気的に接続される。そのスペース内に、アンダーフィルシーラントが配置されてよい。アンダーフィルシーラントも熱硬化性マトリックス樹脂を有し、その樹脂は、ダイ接着材料と同様に、エポキシ、マレイミド、イタコンイミド、ナジイミド、および/または(メタ)アクリレートから構成され得る。アンダーフィルシーラントも通常は充填される。しかしながら、充填剤は、一般に非導電性であり、半導体ダイと回路基板との熱膨張係数の差を吸収する目的で使用される。そのようなアンダーフィルシーラントの代表的な市販の例には、アメリカ合衆国、カリフォルニア州、アーバインのHenkel CorporationのHYSOL FP4549HTが含まれる。
半導体パッケージが回路基板上に配置され、多くの場合、表面実装接着剤、チップボンダ、またはチップスケールパッケージアンダーフィルシーラントによって、回路基板上に取り付けられると、パッケージは、特に環境汚染物からパッケージを保護するために、モールドコンパウンドでオーバーモールドされてもよい。モールドコンパウンドは、多くの場合、エポキシベースであるが、ベンゾオキサジンおよび/または他の熱硬化性樹脂を含んでいてもよい。GR750は、半導体デバイスにおける熱管理を改善するように設計された、アメリカ合衆国、カリフォルニア州、アーバインのHenkel Corporationから市販されているエポキシモールドコンパウンドの例である。
はんだペーストは、回路基板上の様々な部分で、電気的に相互接続させる方法で半導体パッケージとアセンブリを付着させるために使用される。1つのそのようなはんだペーストは、アメリカ合衆国、カリフォルニア州、アーバインのHenkel CorporationからMULTICORE Bi58LM100という商標名で市販されている。この無鉛はんだペーストは、熱管理が望ましい用途のために設計されている。
半導体チップおよび半導体パッケージにより発生した熱を効果的に管理するために、熱伝導材料を、放熱が要求される任意の発熱部品、特に半導体デバイス内の発熱部品に使用することができる。そのようなデバイスでは、熱伝導材料は、発熱部品とヒートシンクとの間に層を形成し、ヒートシンクに放散すべき熱を伝える。熱伝導材料は、ヒートスプレッダを含むデバイス内で使用されてもよい。そのようなデバイスでは、熱伝導材料の1つの層が発熱部品とヒートスプレッダとの間に配置され、熱伝導材料の第2の層がヒートスプレッダとヒートシンクとの間に配置される。
熱伝導材料は、たとえば、POWERSTRATE EXTREME、PowerstrateXtreme、またはPSXという商標名でアメリカ合衆国、カリフォルニア州、アーバインのHenkel Corporationから市販されているような、相変化材料であってよい。2つの剥離ライナーの間の自立フィルムとしてパッケージされ、様々な用途に合うように機能するダイカットとして供給されるこの熱伝導材料は、たとえばヒートシンクと様々な放熱部品との間で使用するのに適した、再加工可能な相変化材料である。この材料は、相変化温度で流れ出して部品の表面形状に適合する。熱伝導材料は、相変化材料の形態のとき、約51℃から約60℃の融点を有する。
流れ出すと、界面から空気が放出され、熱インピーダンスが減少し、高効率の熱伝達材料として機能する。
熱伝導材料は、(a)60重量%から90重量%のパラフィン、(b)0重量%から5重量%の樹脂、および(c)10重量%から40重量%の導電性充填剤などの金属粒子から構成され得る。導電性充填剤は通常、グラファイト、ダイヤモンド、銀、および銅から選択されたものである。あるいは、導電性充填剤は、球状アルミナなどのアルミニウムでもよい。
熱伝導材料に使用するのに適した金属粒子は、可融性の金属粒子であってもよく、典型的には、はんだとして使用される低融点の金属または金属合金であってもよい。そのような金属の例には、ビスマス、スズ、およびインジウムが含まれ、また、銀、亜鉛、銅、アンチモン、および銀被覆窒化ホウ素も含まれ得る。一実施形態では、金属粒子は、スズ、ビスマス、または両方から選択される。別の実施形態では、インジウムも存在する。上記金属の合金も使用され得る。
スズ対ビスマスの重量比Sn48Bi52のスズ粉とビスマス粉との共晶合金(融点138℃)が、特にインジウム粉との組合せ(融点158℃)で使用されてもよく、その場合、インジウムは、Sn:Biの合金において重量比1:1で存在する。
金属粒子および/または合金は、熱伝導材料の50から95重量パーセントの範囲の組成で存在すべきである。
熱伝導材料は、たとえば、TG100、COT20232−36I1、またはCOT20232−36E1という商品名でアメリカ合衆国、カリフォルニア州、アーバインのHenkel Corporationから市販されているような、熱グリースであってもよい。TG100は、高温熱伝達用に設計された熱グリースである。使用時、TG100は、発熱デバイスと、発熱デバイスが装着される表面または他の放熱面との間に配置される。この製品は、優れた熱抵抗を示し、高い熱伝導性を提供するとともに、広い動作温度範囲にわたって実質的に蒸発しない。さらに、COT20232−36E1およびCOT20232−36I1は、この場合、高出力のフリップチップ用途に設計された、TIM1タイプの材料である。これらの製品は、軟質ゲルポリマーまたは硬化性のマトリックスを含み、軟質ゲルポリマーまたは硬化性のマトリックスは、硬化後に、低融点合金との相互浸透網をそれらの内部に形成する。低融点合金は、可融金属はんだ粒子であってもよく、特に、実質的に鉛の添加がなく、エレメンタルはんだ粉末と任意選択ではんだ合金とを含むものであってもよい。
使用時の熱伝導材料は、熱インピーダンスが0.2(℃cm/ワット)未満であってよい。
ハウジングは、少なくとも2つの基板を備え、複数の基板を備えてもよい。基板は、互いに係合するように寸法付けられ配置される。民生用電子デバイスの内部から発する熱を管理するため、およびいわゆる「皮膚温度」を制御するために、多くの場合、ハウジングと発熱する半導体デバイスとの間に温度管理ソリューションを設置することが望ましい。
ここで、そのソリューションは、マトリックスおよびカルボン酸またはリン酸と周期表の第I族または第II族元素との水和塩を含む組成物である。
酸および周期表の第Iまたは第II族元素の水和塩は、酸としてカルボン酸、リン酸、硝酸または硫酸を有することができる。カルボン酸としては、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸などの脂肪族カルボン酸、(メタ)アクリル酸などの不飽和カルボン酸などの炭素数2〜15のカルボン酸含有化合物および脂肪酸が適する。
第I族元素は、リチウム、ナトリウムおよびカリウムから選択することができる。望ましくは、ナトリウムが選択される。
第II族元素は、マグネシウムおよびカルシウムから選択することができる。
代表的な塩を以下に示す:
Figure 2017537212
このような酸と周期表第I族または第II族元素に基づく水和物塩の例としては、酢酸ナトリウム三水和物(融点58℃)、ピロリン酸ナトリウム十水和物(融点70℃)、および硫酸ナトリウム10水和物(融点33℃)であり、これらはすべてAldrich Chemicalから市販されている。塩水和物に基づく市販のPCM製品には、ClimSel C48(酢酸ナトリウム;相変化温度:48℃;融解潜熱:68 Wh/Litre)、ClimSel C58(酢酸ナトリウム;相変化温度58℃;融解潜熱117Wh/Litre)およびClimSel C70(ピロリン酸ナトリウム; 相変化温度:71℃;融点潜熱:110Wh/Litre)が含まれ、それぞれスウェーデンのSkovdeのClimator ABから入手可能であり、ノースカロライナ州、CandlerのRgees LLCから入手可能なsavENRG PCM 34P(Zn(NO3)2・6H2O)およびsavENRG PCM 58Pが含まれる。
いくつかの実施形態では、酸および周期表の第Iまたは第II族元素の水和塩は、カプセル化形態でマトリックス中に存在してもよい。そのようなカプセル化水和塩の例には、THERMUSOL(登録商標)HD60SAE マイクロカプセル化塩水和物が含まれる。また、米国特許出願 US2008/0255299号明細書をまた参照。
酸および周期表の第I族または第II族元素の水和塩は、約15重量%〜約65重量%、例えば約25重量%〜約50重量%の量で存在すべきである。
マトリックスは、PSA、アクリルエマルジョンまたは1または2以上の(メタ)アクリレート、マレイミド、イタコンイミドまたはナジイミド含有化合物であってよい。PSAは、通常、以下の組成物、すなわち、(i)式CH=CH(R)(COOR)(Rは、HまたはCHであり、Rは、C1−20アルキル鎖、好ましくはC1−8アルキル鎖)のアクリルまたはメタクリル酸誘導体(例えば、メタクリル酸エステル)であるアクリルモノマーと、(ii)以下に詳述するペンダント反応性官能基を持つモノマーと、を重合することによって得ることができるアクリルポリマーであり、モノマー(ii)の量は、アクリルポリマー100g当たり約0.001から約0.015当量であるアクリルポリマーから作られる。例えば、C.Houtmanら、「Properties of Water−based Acrilic Pressure Sensitive Adhessive Films in Aqueous Environments」、2000TAPPI Recycling Symposium、ワシントンD.C.(5−8 2000年3月)を参照。
重合プロセスについて、成分(i)および(ii)のモノマーは、必要に応じて、ラジカル重合によってアクリルポリマーに変換される。モノマーは、結果として生じるポリマーが、D.Satas、「Handbook of Pressure Sensitive Adhessive Technology」、van Nostrand、ニューヨーク州(1989年)に従ってPSAを得るのに使用できるように選択される。
モノマー混合物(i)の成分として有効なアクリレートおよび/またはメタクリレートの例は、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸n−ブチル、メタクリル酸n−ブチル、アクリル酸n−ペンチル、アクリル酸n−ヘキシル、アクリル酸n−ヘプチル、およびメタクリル酸n−オクチル、アクリル酸n−ノニル、メタクリル酸ラウリル、アクリル酸シクロヘキシル、およびアクリル酸i−ブチル、メタクリル酸i−ブチル、メタクリル酸n−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、アクリル酸イソオクチルなどの分岐(メタ)アクリル異性体を含む。
典型的なアクリルモノマー混合物(i)は、Tg値が0℃未満であり、かつ、重量平均分子量が、約1万から200万g/mol、例えば5万から100万g/molの間、望ましくは10万から70万g/molの間である。混合物(i)は、0℃未満のホモポリマーTgを有するのであれば、単一のモノマーであってもよい。
適切なモノマー(ii)の例は、粘着フィルムに生強度を提供できるモノマーであり、脂環式エポキシドモノマーM100およびA400(ダイセル)、オキセタンモノマーOXE−10(Kowa社より市販)、メタクリル酸ジシクロペンタジニエルエポキシド(CD535、ペンシルベニア州エクストンのSartomer社より市販)、および4−ビニル−シクロヘキセン−1,2−エポキシド(Dow社より市販)を含む。
アクリルポリマーは、ポストUVカチオン活性化反応を受けることができ、したがって、粘着フィルムに高い温度保持強度を提供する。アクリルポリマーは、以下の組成物、すなわち、(i)式CH=CH(R)(COOR)(Rは、HまたはCHであり、Rは、C1−20アルキル鎖)のアクリルまたはメタクリル酸誘導体であるアクリルモノマーと、(ii)(1)脂環式エポキシド、オキセタン、ベンゾフェノンまたはその混合物、および(2)モノ置換オキシランの両方から選択された、ペンダント反応性官能基を組み合わせたモノマーと、を重合することによって得ることができるアクリルポリマーである。モノマー(ii)の量は、アクリルポリマー100g当たり約0.001から約0.015当量である。アクリルポリマーは、本質的にマルチ−(メタ)アクリレート、ポリオールまたはOH−官能基を含んでおらず、ポリマーは重合後も実質的に線状のままである。より好ましい形態では、モノマー(ii)の量は、アクリルポリマー100g当たり約0.002から約0.01当量である。
一般的に得られるアクリルポリマーは、重量平均分子量(M)が、1万から200万g/mol、例えば5万から100万g/molの間、好ましくは10万から70万g/molの間である。Mは、ゲル浸透クロマトグラフィーまたはマトリックス支援レーザ脱離イオン化質量分析によって測定される。
モノマー(ii)として有用なモノ置換オキシランの例は、メタクリル酸グリシジル、1,2−エポキシ−5−ヘキセン、4−アクリル酸ヒドロキシブチルグリシジルエーテル、脂環式エポキシドモノマーM100およびA400、OXE−10、CD535エポキシド、ならびに4−ビニル−1−シクロヘキセン−1,2−エポキシドを含む。
PSAは、可塑剤、粘着付与剤および充填剤など種々の他の添加物をさらに含んでいてもよく、これら添加剤のすべては、PSAの調合に通常に利用される。添加される可塑剤としては、低分子量アクリルポリマー、フタル酸エステル、安息香酸エステル、アジピン酸エステルまたは樹脂可塑剤が、可能なものの少しの例である。添加される粘着付与剤すなわち粘着付与樹脂としては、文献に記述されたいかなる既知の粘着付与樹脂を用いることが可能である。限定されない例として、ピネン樹脂、インデン樹脂、およびそれらの不均化、水素化、重合化およびエステル化誘導体ならびに塩、脂肪族および芳香族の炭化水素樹脂、テルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂、C樹脂、C樹脂および他の炭化水素樹脂を含む。結果として得られる粘着特性を所望の最終特性に従って調整するために、これらまたは他の樹脂の所望のいかなる組み合わせを用いることができる。
PSAは、経年劣化抑制剤、酸化防止剤、光安定剤、配合剤および/または促進剤など、さらに1つまたはそれ以上の添加剤と混合されてもよい。
適切なPSAの代表的な市販の例には、アメリカ合衆国、カリフォルニア州、アーバインのHenkel CorporationのDUROTAKという商品名のものが含まれる。
また、マトリックスは、(メタ)アクリレートおよび/またはマレイミド−、イタコンイミド−またはナジイミド−含有化合物のようなラジカル硬化性成分もまた用いることができる。
(メタ)アクリレートは、様々な材料から選択することができる。このような材料の例には、ウレタンまたはポリブタジエンなどの(メタ)アクリレート官能化ポリマー(ここではポリマーという用語はオリゴマーおよびエラストマーを含む)が含まれる。特に望ましい一例は、ポリブタジエン−ジメタクリレートであり、市販の例は、ペンシルベニア州エクストン(Exton)のSartomer Inc.からのCN303として知られている。
マレイミド、ナジイミドまたはイタコンイミド含有化合物として、それぞれ以下の一般構造式を有する化合物を使用することができる:
Figure 2017537212
式中、mは1〜15であり、pは0〜15であり、Rは、それぞれ独立に、水素または低級アルキル(C1〜5などの)から選択され、Jは、有機または有機シロキサン基を含む一価または多価基、およびこれらの2つ以上の組合せである。
一価または多価基として、通常、約6〜約500個の範囲の炭素原子を有するヒドロカルビルまたは置換ヒドロカルビル種が挙げられる。ヒドロカルビル種は、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、アリール、アルキルアリール、アリールアルキル、アリールアルケニル、アルケニルアリール、アリールアルキニルおよびアルキニルアリールであってよい。
加えて、Xは、通常、約6〜最大約500個の範囲の炭素原子を有するヒドロカルビレンまたは置換ヒドロカルビレン種であってよい。ヒドロカルビレン種の例として、限定されないが、アルキレン、アルケニレン、アルキニレン、シクロアルキレン、シクロアルケニレン、アリーレン、アルキルアリーレン、アリールアルキレン、アリールアルケニレン、アルケニルアリーレン、アリールアルキニレンおよびアルキニルアリーレンが挙げられる。
マレイミド、イタコンアミドまたはナジイミドは、液体形態であっても固体形態であってもよい。
所望の実施形態では、マレイミド、イタコンアミドまたはナジイミド官能基は、マレイミド含有化合物を液体にするのに十分な長さおよび分枝を有する多価基によって分離されている。マレイミド、イタコンアミドまたはナジイミド化合物は、マレイミド、イタコンアミドまたはナジイミド官能基の間に分枝鎖アルキレンを含むマレイミド官能基の間にスペーサーを含むことができる。
マレイミド含有化合物の場合、マレイミド化合物は、望ましくは、ステアリルマレイミド、オレイルマレイミド、ビフェニルマレイミド、または1,20−ビスマレイミド−10,11−ジオクチル−エイキソサンまたは上の組合せである。
さらに、マレイミド含有化合物の場合、マレイミド化合物は、無水マレイン酸と二量体アミドとの反応によって調製してもよく、アミノプロピル末端化ポリジメチルシロキサン、ポリオキシプロピレンアミン、ポリテトラメチレンオキシド−ジ−p−アミノベンゾエートまたはその組合せから調製してもよい。
特に望ましいマレイミドおよびナジイミドとして、
Figure 2017537212
(式中、RおよびRは、それぞれ、シラン、ケイ素、酸素、ハロゲン、カルボニル、ヒドロキシル、エステル、カルボン酸またはリン酸、尿素、ウレタン、カルバメート、硫黄、スルホネートおよびスルホンから選択されるメンバーによって置換または中断されるかまたはされない、約6〜約100個の炭素原子を有するアルキル、アリール、アラルキルまたアルカリール基から選択される。)が挙げられる。
他の望ましいマレイミド、ナジイミドおよびイタコンイミドとして、
Figure 2017537212
Figure 2017537212
Figure 2017537212
Figure 2017537212
Figure 2017537212
が挙げられる。
必要に応じて、断熱要素または伝熱性粒子を本発明の組成物に含めることができる。
そのような断熱剤は、中空球状容器を含み、そのような中空球状容器の例として、Henkel CorporationによるDUALITEという商品名またはAkzo NobelによるEXPANCELという商品名で販売されているもの、たとえば、DUALITE Eなどが含まれる。そのDUALITE Eは、最終製品の熱伝導性を低下させると宣伝されており、それはコスト削減または軽量化部品として使用される。DUALITE Eの使用は、安定した中空のクローズドセルの空隙を、最終製品に導入すると報告されている。
さらに、中に気体が配置される孔または隙間を有する固体材料が、中空球状容器の代替としてまたはそれと組み合わせて使用されてよい。この関連で、断熱要素は、実質的に中実の球状の粒子の隙間内に配置される気体を含むことができる。そのような断熱要素の代表的な市販品の例には、Degussa CorporationによるAEROGEL NANOGELという商標名で販売されているものが含まれる。それらは、製造業者によれば、最大5%の固体および95%の空気から構成された、非常に小さい細孔を有するガラスストランドの格子網で構成された、軽量の絶縁シリカ材料として説明される。この構造は、優れた絶縁性、光透過性、および撥水特性をもたらすと報告されている。このシリカ材料は、平均細孔径が20ナノメートルのナノ多孔性シリカである。小さな細孔径および構造により、空気流を捕捉して、熱損失および太陽熱取得を妨げる。
使用されるとき、断熱要素は、マトリックスにおいて25容量%から99容量%の濃度でマトリックスに配置される。
記載のように、本発明の組成物は、熱伝導性粒子もまた含んでもよい。たとえば、そのような粒子は、アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素アルミニウムおよび窒化アルミニウムから選択してもよい。
使用されるとき、熱伝導性粒子は、マトリックスにおいて25容量%から99容量%の濃度でマトリックスに配置される。
本発明の組成物は、基板の表面の少なくとも一部に層または被膜として配置されてもよい。そのように形成された被膜は、使用時に半導体パッケージから発生した熱の基板を介した伝熱に対する障壁を形成するのを助けるのに十分な厚さであるが、民生用電子デバイスのアセンブリおよび/または動作を妨害するほど厚くはない。
本発明の組成物は、ハウジングを構成する少なくとも1つの基板の内面の少なくとも一部に配置されるべきであり、基板の相補う外面は、使用時にエンドユーザが接触することになる。よって、図2を参照すると、パームレストは、ラップトップ型またはノートブック型のパーソナルコンピュータにおけるこの位置の良い例である。
図1を参照すると、回路基板の破断図が示されている。回路基板上には、パッケージ自体のアセンブリおよびパッケージの基板上へのアセンブリに通常使用される電子材料と共に、複数の半導体パッケージおよび回路が配置され、また、回路基板が使用される電子デバイスのハウジングの一部が配置される。図1において、1は、表面実装接着剤(LOCTITE 3609および3619など)を示し、2は、本明細書により詳細に説明される熱伝導材料を示し、3は、低圧モールディング材料(MM6208など)を示し、4は、フリップチップオンボードアンダーフィル(HYSOL FP4531など)を示し、5は、液体封止剤グロブトップ(HYSOL E01016およびE01072など)を示し、6は、シリコーン封止剤(LOCTITE 5210など)を示し、7は、ガスケットコンパウンド(LOCTITE 5089など)を示し、8は、チップスケールパッケージ/ボールグリッドアレイアンダーフィル(HYSOL UF3808およびE1216など)を示し、9は、フリップチップエアーパッケージアンダーフィル(HYSOL FP4549 HTなど)を示し、10は、コーティングパウダ(HYSOL DK7−0953Mなど)を示し、11は、機械的モールディングコンパウンド(HYSOL LL−1000−3NPおよびGR2310など)を示し、12は、ポッティングコンパウンド(E&C 2850FTなど)を示し、13は、オプトエレクトロニック(Ablestik AA50Tなど)を示し、14は、ダイ接着剤(Ablestick 0084−1LM1SR4、8290およびHYSOL OMI529HTなど)を示し、15は、コンフォーマルコーティング(LOCTITE 5293およびPC40−UMFなど)を示し、16は、フォトニック部品およびアセンブリ材料(STYLAST 2017M4およびHYSOL OTO149−3など)を示し、17は、半導体モールドコンパウンドを示し、18は、はんだ(Multicore BI58LM100AAS90Vおよび97SCLF318AGS88.5など)を示す。これらの製品のそれぞれは、カリフォリニア州アーバインのHenkel Corporationから市販されている。
図1の回路基板Aは、電子デバイスのハウジング(図示せず)の内部に配置される。電子デバイスのハウジングを構成する基板の、内側を向く表面の少なくとも一部は、熱的絶縁要素の層(図示せず)で被覆される。
図4に示すように、電子デバイス100は、ハウジング101、プロセッサ102、メモリ104、電源106、通信回路108−1、バス109、入力部品110、出力部品112、および冷却部品118を含むことができる。バス109は、たとえば、プロセッサ102、メモリ104、電源106、通信回路108−1、入力部品110、出力部品112、および冷却部品118を含む、電子デバイス100の様々な部品へ、それらの部品から、またはそれらの部品間で、データおよび/または電力を伝送する経路を提供する1つまたは複数の有線または無線接続を含むことができる。
メモリ104は、1つまたは複数の記憶媒体を含むことができ、記憶媒体は、限定されるものではないが、ハードドライブ、フラッシュメモリ、リードオンリーメモリ(ROM)などの永久メモリ、ランダムアクセスメモリ(RAM)などの半永久メモリ、他の任意の適切な種類の記憶部品、およびそれらの任意の組合せを含む。メモリ104は、電子デバイス用途に一時的にデータを記憶するのに使用される1つまたは複数の異なる種類のメモリであってよいキャッシュメモリを含むことができる。
電源106は、1つまたは複数のバッテリーによって、または太陽電池を使用する太陽光発電などの自然源から、電子デバイス100の電子部品に電力を供給することができる。
1つまたは複数の入力部品110は、電子デバイスパッド、ダイヤル、クリックホイール、スクロールホイール、タッチスクリーン、1つまたは複数のボタン(たとえばキーボード)、マウス、ジョイスティック、トラックボール、マイクロフォン、カメラ、ビデオレコーダ、およびそれらの任意の組合せなどによって、ユーザがデバイス100と相互作用またはインターフェースできるように設けられてよい。
1つまたは複数の出力部品112は、音響スピーカ、ヘッドフォン、信号ラインアウト、視覚表示装置、アンテナ、赤外線ポート、ランブラ、バイブレータ、およびそれらの任意の組合せなどによって、情報(たとえば、テキスト、グラフィック、可聴、および/または触覚情報)をデバイス100のユーザに提示するように設けられてよい。
1つまたは複数の冷却部品118は、電子デバイス100の様々な電子部品によって発生した熱を放散するのを助けるように設けることができる。このような冷却部品118は、電子デバイス100のハウジング101内のファン、ヒートシンク、ヒートスプレッダ、ヒートパイプ、通気孔または開口、およびそれらの任意の組合せなど、様々な形態をとることができる。
デバイス100のプロセッサ102は、デバイス100によって提供される多くの機能および他の回路の動作を制御することができる。たとえば、プロセッサ102は、入力部品110から入力信号を受け取り、かつ/または出力部品112を介して出力信号を駆動することができる。
ハウジング101は、電子デバイス100を動作させる様々な電子部品の1つまたは複数に対する少なくとも部分的な筐体を提供する。ハウジング100は、デバイス100の外部の異物および他の劣化源から電子部品を保護する。ハウジング101は、デバイス100の様々な電子部品を配置できるキャビティ103を画定する1つまたは複数の壁120を含んでもよい。また、ハウジング開口151は、デバイス100の内部温度を管理するのを助けるために、ある流体(たとえば空気)を電子デバイス100のキャビティ103に引き込むこと、およびキャビティ103から排出することを可能にすることもできる。ハウジング101は、金属(たとえば、鋼、銅、チタン、アルミニウム、および様々な金属合金)、セラミック、プラスチック、およびそれらの任意の組合せなど、様々な材料から構成することができる。
ハウジング101は、単一の筐体として提供されるのではなく、2つ以上のハウジング部品として提供されてもよい。プロセッサ102、メモリ104、電源106、通信回路108−1、入力部品110、および冷却部品118は、たとえば、第1のハウジング部品101a内に少なくとも部分的に含められてよく、一方、出力部品112は、第2のハウジング部品101b内に少なくとも部分的に含められてよい。
電源モジュールアセンブリに関し、組成物は、電源モジュールの表面に配置されてもよい。例えば、少なくとも2つの表面を有する電源モジュールと、上記表面の一方の少なくとも一部に配置されたマトリックスに分散された複数のカプセル化相変化材料粒子を有する組成物と、を備える電源モジュールアセンブリが提供される。
図7を参照すると、そのようなタブレット7の内側の電源モジュール71およびそれに隣接するCPU72を示す。
サンプルNo.1では、以下の成分を記載の重量パーセントで混合した:テレケリックポリアクリレート(Kaneka Corporationから商品名RC100Cとして市販されている):19.5%;単官能性テレケリックアクリレート(Kaneka Corporationから商品名 MM110Cとして市販されている):39.9%;酢酸ナトリウム三水和物(CH3O2Na・3H2O):40%;およびTRIGONOX 141:0.6%。
サンプルNo.1を70℃の温度のオーブン中に16時間置いた後、反応生成物が、クリーミーで高濃度のペーストとして観察された。サンプルのDSCは、207J/gの潜熱値および63℃の融点を示した。潜熱値は、追加の熱サイクルを適用しても安定していた。
サンプルNo.2については、以下の成分を記載の重量パーセントで混合した:テレケリックポリアクリレート(Kaneka Corporationから商品名RC100Cとして市販されている):19.4%;ベヘニルアクリル化ワックス:40%;酢酸ナトリウム三水和物(CH3O2Na・3H20):40%;およびTRIGONOX 141:0.6%。
サンプルNo.2を70℃の温度のオーブン中に16時間置いた後、反応生成物が、固体ワックスとして観察された。サンプルのDSCは、430J/gの潜熱値および67℃の融点を示した。潜熱値は、追加の熱サイクルを適用しても安定していた。
サンプルNo.3については、以下の成分を記載の重量パーセントで混合した:ミリスチン酸(PT58):64%;酢酸ナトリウム三水和物(CH3O2Na・3H2O):32%;エチレンブチレンコポリマー(DYNARON 6360B):4%。
サンプルNo.3を70℃の温度のオーブン中に16時間置いた後、反応生成物が、固体ワックスとして観察された。サンプルのDSCは、319J/gの潜熱値および60℃の融点を示した。追加の熱サイクルを適用すると、潜熱値は、約200J/gに減少した。
サンプルNo.4は対照として提示される。ここでは、酢酸ナトリウム三水和物(CH3O2Na・3H2O):100%を使用した。
サンプルNo.4を70℃の温度のオーブン中に16時間置いた後、反応生成物が、固体ワックスとして観察された。サンプルのDSCは、290J/gの潜熱値および58℃の融点を示した。水とNa塩の相分離のためその後の熱サイクルでは再融解は観察されなかった。追加の熱サイクルを適用すると、潜熱値は、約200J/gに減少した。
サンプルNo.5もまた対照として提示される。ここでは、ピロリン酸ナトリウム十水和物(Na4O7P2・10H2O):100%を使用した。
サンプルNo.5を70℃の温度のオーブンに16時間入れた後、反応生成物が、固体ワックスとして観察された。サンプルのDSCは、1440J/gの潜熱値および71.7℃の融点を示した。水とNa塩の相分離のためその後の熱サイクルでは再融解は観察されなかった。追加の熱サイクルを適用すると、潜熱値は、約200J/gに減少した。
サンプルNo.6は、以下の成分:ミリスチン酸(96重量%)およびDYNARON 6360B(4重量%)を用いた別の対照として提示される。サンプルのDSCは、210J/gの潜熱値および58℃の融点を示した。潜熱値は、水和塩を有するサンプルNo.3の潜熱値よりも著しく低い。
サンプルNo.7では、以下の成分を記載の重量パーセントで一緒に混合した:酢酸ナトリウム三水和物:92%、ピロリン酸ナトリウム十水和物:2%、ヒュームドシリカ:2%、および水:4%。
サンプルNo.7を70℃のオーブンに16時間入れた後、反応生成物が、固体材料として観察された。サンプルのDSCは、400J/gの潜熱値および60℃の融点を示した。

Claims (30)

  1. (a)マトリックスおよび
    (b)酸と周期表の第Iまたは第II族元素との水和塩
    を含む組成物。
  2. マトリックスが、ラジカル硬化性組成物である、請求項1に記載の組成物。
  3. マトリックスが、(メタ)アクリレート、マレイミド−、イタコンイミド−またはナジイミド−含有化合物から選択される、請求項1に記載の組成物。
  4. 酸が、カルボン酸、リン酸、硝酸または硫酸から選択される、請求項1に記載の組成物。
  5. 酸が、カルボン酸である、請求項4に記載の組成物。
  6. カルボン酸がC2〜15カルボン酸含有化合物である、請求項5に記載の組成物。
  7. カルボン酸が、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、(メタ)アクリル酸、および脂肪酸から選択される、請求項5に記載の組成物。
  8. 第I族元素が、リチウム、ナトリウムおよびカリウムから選択される、請求項1に記載の組成物
  9. 第II族元素が、マグネシウムおよびカルシウムから選択される、請求項1に記載の組成物。
  10. 酸と周期表の第I族または第II族元素との水和塩がカプセル化されている、請求項1に記載の組成物。
  11. 水和塩(b)が、約15重量%〜約65重量%の間の量で存在する、請求項1に記載の組成物。
  12. 内面および外面を有する少なくとも1つの基板を含むハウジング、
    前記少なくとも1つの基板の前記内面の少なくとも一部に配置された、請求項1に記載の組成物、および
    少なくとも1つの半導体パッケージであって、
    I.
    半導体チップ、
    ヒートスプレッダ、および
    それらの間の熱伝導材料、または
    II.
    ヒートスプレッダ、
    ヒートシンク、および
    それらの間の熱伝導材料
    の少なくとも1つを含むアセンブリを含む半導体パッケージ
    を含む民生用電子製品。
  13. 半導体アセンブリから発生した熱を製品から消散させる通気要素をさらに有する、請求項12に記載の製品。
  14. ハウジングが、少なくとも2つの基板を含む、請求項12に記載の製品。
  15. ハウジングが、複数の基板を含む、請求項12に記載の製品。
  16. 基板が、互いに係合するように寸法付けられ、配置されている、請求項12に記載の製品。
  17. 組成物が、少なくとも1つの基材の内面の少なくとも一部に配置され、その補完的な外面が、使用中にエンドユーザーと接触する、請求項12に記載の製品。
  18. 断熱要素をさらに有する、請求項12に記載の製品。
  19. 組成物中の断熱要素が、気体を含む、請求項18に記載の製品。
  20. 組成物中の断熱要素が、空気を含む、請求項18に記載の製品。
  21. 組成物中の断熱要素が、中空球状容器内の気体を含む、請求項18に記載の製品。
  22. 断熱要素が、組成物中の25容量%〜99容量%の範囲内の濃度で使用される、請求項18に記載の製品。
  23. 熱伝導性粒子をさらに含む、請求項12に記載の製品。
  24. 熱伝導性粒子が、アルミニウム、酸化アルミニウム、アルミニウムシリコンまたは窒化アルミニウムのうちの1以上である、請求項23に記載の製品。
  25. 組成物が、電子部品からヒートシンクへの熱の移動を容易にする、請求項12に記載の製品。
  26. 熱伝導材料が、約37℃の融点を有する、請求項12に記載の製品。
  27. 熱伝導材料が、約52℃の融点を有する、請求項12に記載の製品。
  28. 製品が、ノートブック型パーソナルコンピュータ、タブレットパーソナルコンピュータ、または携帯デバイスである、請求項12に記載の製品。
  29. 金属基板、金属被覆ポリマー基板、グラファイト基板または金属被覆グラファイト基板上に配置された、請求項1に記載の組成物。
  30. 少なくとも2つの表面を有する電源モジュールと、
    前記表面の1つの少なくとも一部に配置された請求項1に記載の組成物と
    を含む電源モジュールアセンブリ。
JP2017543282A 2014-11-03 2015-11-03 アセンブルされた電子デバイス用組成物 Expired - Fee Related JP6716584B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201462074314P 2014-11-03 2014-11-03
US62/074,314 2014-11-03
PCT/US2015/058788 WO2016073450A1 (en) 2014-11-03 2015-11-03 Compositions for electronic devices assembled

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017537212A true JP2017537212A (ja) 2017-12-14
JP6716584B2 JP6716584B2 (ja) 2020-07-01

Family

ID=55909683

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017543282A Expired - Fee Related JP6716584B2 (ja) 2014-11-03 2015-11-03 アセンブルされた電子デバイス用組成物

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20170322600A1 (ja)
EP (1) EP3216052A4 (ja)
JP (1) JP6716584B2 (ja)
KR (1) KR20170077156A (ja)
CN (1) CN107004650A (ja)
TW (1) TW201623566A (ja)
WO (1) WO2016073450A1 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11416046B2 (en) * 2015-11-05 2022-08-16 Henkel Ag & Co. Kgaa Compositions having a matrix and encapsulated phase change materials dispersed therein, and electronic devices assembled therewith
US10741471B2 (en) 2018-01-19 2020-08-11 Laird Technologies, Inc. Highly compliant non-silicone putties and thermal interface materials including the same
KR102426510B1 (ko) * 2018-02-14 2022-07-28 엘지전자 주식회사 이동 단말기
US10759697B1 (en) 2019-06-11 2020-09-01 MSB Global, Inc. Curable formulations for structural and non-structural applications
US20210296716A1 (en) * 2020-03-23 2021-09-23 Global Graphene Group, Inc. Battery cooling system and method of operating same
CN114773942B (zh) * 2022-04-02 2023-06-23 广东希贵光固化材料有限公司 一种led固化涂料

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5188552A (ja) * 1975-02-03 1976-08-03 Jutenzaioganjusurukaikanjugotaisoseibutsu
JP2004259613A (ja) * 2003-02-26 2004-09-16 Sanyo Electric Co Ltd 電池パック及び非水電解液二次電池を電源とする電子機器
JP2005514491A (ja) * 2002-01-07 2005-05-19 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフトング 冷却デバイス内のポリマー複合材料における相変化物質(pcm)としてのパラフィン含有粉末の使用
JP2009511660A (ja) * 2005-10-06 2009-03-19 キャプゾ インターナショナル ビー.ブイ. 蓄熱性相転移物質を含有するポリマー組成物、当該組成物を製造する方法、及び当該組成物を含有する製品
WO2013074415A1 (en) * 2011-11-15 2013-05-23 Henkel Corporation Electronic devices assembled with thermally insulating layers

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4491172A (en) * 1981-04-22 1985-01-01 Thermal Energy Storage, Inc. Energy storage apparatus
US6251970B1 (en) * 1996-10-25 2001-06-26 Northrop Grumman Corporation Heat absorbing surface coating
US6759476B1 (en) * 1999-07-14 2004-07-06 Claude Q. C. Hayes Flexible thermal control composite
CA2474069C (en) * 2002-01-23 2012-08-14 Barbara H. Pause Material having reversible thermal properties made from a silicone rubber and production process
US6703128B2 (en) * 2002-02-15 2004-03-09 Delphi Technologies, Inc. Thermally-capacitive phase change encapsulant for electronic devices
BE1017635A3 (nl) * 2007-06-08 2009-02-03 Kobato Polytechnologie Bv Bekleed discreet partikel, werkwijze voor het bereiden daarvan en product waarin dit partikel is toegepast.
WO2009117345A2 (en) * 2008-03-17 2009-09-24 Henkel Corporation Adhesive compositions for use in die attach applications
US20100315035A1 (en) * 2009-06-13 2010-12-16 Nickolai S. Belov Autonomous Module with Extended Operational Life and Method Fabrication the Same
US8741169B2 (en) * 2011-09-26 2014-06-03 Basf Se Heat storage composition comprising sodium sulfate decahydrate and superabsorbent
JP2015507562A (ja) * 2011-12-27 2015-03-12 ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー 耐火複合構造
CN102676124B (zh) * 2012-05-04 2014-06-11 广东工业大学 一种无机水合盐相变储能微胶囊及其制备方法
KR101985989B1 (ko) * 2012-05-16 2019-06-04 헨켈 아이피 앤드 홀딩 게엠베하 단열 조성물 및 그로 조립된 전자 장치

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5188552A (ja) * 1975-02-03 1976-08-03 Jutenzaioganjusurukaikanjugotaisoseibutsu
JP2005514491A (ja) * 2002-01-07 2005-05-19 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフトング 冷却デバイス内のポリマー複合材料における相変化物質(pcm)としてのパラフィン含有粉末の使用
JP2004259613A (ja) * 2003-02-26 2004-09-16 Sanyo Electric Co Ltd 電池パック及び非水電解液二次電池を電源とする電子機器
JP2009511660A (ja) * 2005-10-06 2009-03-19 キャプゾ インターナショナル ビー.ブイ. 蓄熱性相転移物質を含有するポリマー組成物、当該組成物を製造する方法、及び当該組成物を含有する製品
WO2013074415A1 (en) * 2011-11-15 2013-05-23 Henkel Corporation Electronic devices assembled with thermally insulating layers
JP2014535174A (ja) * 2011-11-15 2014-12-25 ヘンケル アイピー アンド ホールディング ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 熱的絶縁層を用いて組み立てられた電子デバイス

Also Published As

Publication number Publication date
US20170322600A1 (en) 2017-11-09
CN107004650A (zh) 2017-08-01
WO2016073450A1 (en) 2016-05-12
EP3216052A4 (en) 2018-07-11
EP3216052A1 (en) 2017-09-13
TW201623566A (zh) 2016-07-01
JP6716584B2 (ja) 2020-07-01
KR20170077156A (ko) 2017-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11155065B2 (en) Compositions having a matrix and encapsulated phase change materials dispersed therein, and electronic devices assembled therewith
US11416046B2 (en) Compositions having a matrix and encapsulated phase change materials dispersed therein, and electronic devices assembled therewith
JP6716584B2 (ja) アセンブルされた電子デバイス用組成物
US20190198419A1 (en) Thermally insulating composition and electronic devices assembled therewith
JP6456354B2 (ja) 熱吸収および/または熱的絶縁組成物を用いて組み立てられた電子デバイス
US9209105B2 (en) Electronic devices assembled with thermally insulating layers
US9209104B2 (en) Electronic devices assembled with thermally insulating layers

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20180427

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181102

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190827

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190830

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20191127

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20191210

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200409

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20200417

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200512

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200610

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6716584

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees