JP2019510380A - 熱インターフェイス材料 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の第1の態様では、
常室温より高い動作温度範囲を有しかつ第1の熱伝達表面を有する発熱電子部品と、散熱部材の第2の熱伝達表面との間に介在するための熱伝導性のインターフェイスであって、
該電子部品の第1の熱伝達表面は該散熱部材の第2の熱伝達表面に熱的に隣接して配設可能であり、
該インターフェイスはグラファイトシートの形態の熱拡散材料とコーティングとを含み、
該熱拡散材料は可撓性の層状グラファイト材料から形成されており、
該層状グラファイト材料はインターカレーション処理したグラファイトフレークのものであり、
該グラファイトシートは第1の主表面および第2の主表面を有し、かつ複数の穿孔を内部に有し、そして
該コーティングは該グラファイトシートの該第1および第2の主表面のうちの少なくとも一方の上にあり、かつ12.7μm(0.5ミル)未満の厚さを有する、
インターフェイス
が提供される。
1種以上の熱伝導性フィラーは、窒化ホウ素、二ホウ化チタン、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、グラファイト、金属、金属酸化物、およびそれらの混合物の中から選択されてもよい。
本発明の別の態様では、第1の熱伝達表面と、第1の熱伝達表面に対向している第2の熱伝達表面と、第1の熱伝達表面と第2の熱伝達表面との間に介在する、熱伝導性の経路をそれらの間に提供するための熱伝導性のインターフェイスとを含む熱管理アセンブリが提供される。インターフェイスは、第1の熱伝達表面と熱伝達するように接触して配設された第1のインターフェイス表面と、上記第2の熱伝達表面と熱伝達するように接触して配設された反対側の第2のインターフェイス表面とを有する。インターフェイスは、第1の内側表面と、上記インターフェイスの第1のインターフェイス表面を画成している第1の外側表面とを有するグラファイトシートの形態のインターカレーション処理したグラファイトフレークの可撓性の層状グラファイト材料から形成された熱拡散材料であって、グラファイトシートが複数の穿孔を中に有する、熱拡散材料と、グラファイトシートの第1の内側表面に接合された第2の内側表面を有する熱伝導性の相変化材料のコーティングであって、12.7μm(0.5ミル)未満の厚さを有するコーティングとを含む。
(a)該インターフェイスを実質的に満たすように熱伝導性の可撓性材料を提供するステップ、
ここで該可撓性材料は、第1の主表面と第2の主表面とを有するグラファイトシートの形態の可撓性の層状グラファイト材料と、コーティングとを備えており、該層状グラファイト材料はインターカレーション処理したグラファイトフレークのものであり、かつ複数の穿孔を内部に有しており、該コーティングは該グラファイトシートの該第1および第2の主表面のうちの少なくとも一方の上の、熱伝導性の相変化材料のコーティングであって、12.7μm(0.5ミル)未満の厚さを有し、そして該相変化材料は、該電子部品の該動作温度範囲内の、第1の相から第2の相への転移温度を有しており、かつ少なくとも1種の熱伝導性フィラーとブレンドされた少なくとも1種の樹脂またはワックス成分を含む、
(b)該可撓性材料を、該熱伝達表面のうちの1つに付けるステップ、
(c)該インターフェイスを画成するように、該熱伝達表面を熱的に隣接させて配設するステップ、ならびに
(d)該相転移温度より高い温度に該コーティングを加熱するために有効に該電子部品に通電するステップ、
を含む方法が提供される。
図2を参照すると、中間層30は、可撓性のグラファイトシートを通って穿孔くず/ボイドを打ち抜かない複数の粗い穿孔38を含んでいる。穿孔は、行および列のアレイに整合されてもよく、エンボス加工のパンチまたはダイの上側板と下側板との間でグラファイトシートを圧縮することによって形成されてもよい。穿孔は、可撓性のグラファイトシートに貫通穴を形成しない。「粗い」とは、穿孔の寸法がミクロンスケールではない、例えば100μm未満ではないことを意味する。むしろ穿孔の直径または幅は、約0.25mm(10ミル)〜約1.27mm(50ミル)の範囲にある。
有利なことに、本発明の熱インターフェイスは、熱管理アセンブリ内の例えば電子部品と、ヒートシンク、スプレッダ、または他の放散部材との間でより低い接触抵抗およびより効率的な熱伝達をもたらすように順応性があるが、その熱インターフェイスは、再加工、再位置付け、または他の分解ができるように電子部品の表面からきれいに取り外すことも可能である。さらに他の利点は、熱インターフェイス材料が、電子部品からきれいに破断される温度に依存しない性能を有していることを含む。これらおよび他の利点は、本明細書に含まれる開示に基づいて、当業者には容易に明らかになろう。
Claims (15)
- 常室温より高い動作温度範囲を有しかつ第1の熱伝達表面を有する発熱電子部品と、散熱部材の第2の熱伝達表面との間に介在するための熱伝導性のインターフェイスであって、
該第1の熱伝達表面は該散熱部材の第2の熱伝達表面に熱的に隣接して配設可能であり、
該インターフェイスはグラファイトシートの形態の熱拡散材料とコーティングとを含み、
該熱拡散材料は可撓性の層状グラファイト材料から形成されており、
該層状グラファイト材料はインターカレーション処理したグラファイトフレークから本質的に成り、
該グラファイトシートは第1の主表面および第2の主表面を有し、かつ複数の粗い穿孔を内部に有し、そして
該コーティングは該グラファイトシートの該第1および第2の主表面のうちの少なくとも一方の上にあり、かつ12.7μm(0.5ミル)未満の厚さを有する、
上記のインターフェイス。 - 該相変化材料が、ポリマー成分と1種以上の熱伝導性フィラーとの混和物を含む、請求項1に記載のインターフェイス。
- 該1種以上の熱伝導性フィラーが、窒化ホウ素、二ホウ化チタン、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、グラファイト、金属、金属酸化物、およびそれらの混合物の中から選択される、請求項2に記載のインターフェイス。
- 該ポリマー成分が、1種以上の樹脂、1種以上のワックス、または1種以上の樹脂と1種以上のワックスとのブレンドを含む、請求項2または3に記載のインターフェイス。
- 該樹脂またはワックスが、熱可塑性物質、パラフィンワックス、およびそれらのブレンドの中から選択される、請求項4に記載のインターフェイス。
- 該散熱部材が、ヒートシンクまたは回路板である、請求項1から5のいずれか一項に記載のインターフェイス。
- 第1の熱伝達表面、
該第1の熱伝達表面に対向している第2の熱伝達表面、並びに
該第1の熱伝達表面と該第2の熱伝達表面との間に介在する、熱伝導性の経路をそれらの間に提供するための熱伝導性のインターフェイス、
を含む熱管理アセンブリであって、
該インターフェイスは該第1の熱伝達表面と熱伝達するように接触して配設された第1のインターフェイス表面と、該第2の熱伝達表面と熱伝達するように接触して配設された反対側の第2のインターフェイス表面とを有し、そして
該インターフェイスは、第1の内側表面と、該インターフェイスの該第1のインターフェイス表面を画成している第1の外側表面とを有するグラファイトシートの形態の熱拡散材料と、コーティングとを含み、
該熱拡散材料はインターカレーション処理したグラファイトフレークから本質的に成る可撓性の層状グラファイト材料から形成されており、該グラファイトシートは複数の粗い穿孔を内部に有する、および
該コーティングは該グラファイトシートの該第1の内側表面に接合された第2の内側表面を有する熱伝導性の相変化材料のコーティングであって、12.7μm(0.5ミル)未満の厚さを有する、
上記の熱管理アセンブリ。 - 該相変化材料が、ポリマー成分と1種以上の熱伝導性フィラーとの混和物を含む、請求項7に記載の熱管理アセンブリ。
- 該1種以上の熱伝導性フィラーが、窒化ホウ素、二ホウ化チタン、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、グラファイト、金属、金属酸化物、およびそれらの混合物の中から選択される、請求項8に記載の熱管理アセンブリ。
- 該ポリマー成分が、1種以上の樹脂、1種以上のワックス、または1種以上のワックスと、1種以上の樹脂とのブレンドを含む、請求項8または9に記載の熱管理アセンブリ。
- 該樹脂またはワックスが、熱可塑性物質、パラフィンワックス、およびそれらのブレンドの中から選択される、請求項10に記載の熱管理アセンブリ。
- 常室温より高い動作温度範囲と、散熱部材の第2の熱伝達表面に熱的に隣接してそれらの間にインターフェイスを画成するように配設可能な第1の熱伝達表面とを有する発熱電子部品を伝導冷却する方法であって、
(a)該インターフェイスを実質的に満たすように熱伝導性の可撓性材料を提供するステップ、
ここで該可撓性材料は、第1の主表面と第2の主表面とを有するグラファイトシートの形態の可撓性の層状グラファイト材料と、コーティングとを備えており、該層状グラファイト材料はインターカレーション処理したグラファイトフレークから本質的に成り、かつ複数の粗い穿孔を内部に有しており、該コーティングは該グラファイトシートの該第1および第2の主表面のうちの少なくとも一方の上の、熱伝導性の相変化材料のコーティングであって、12.7μm(0.5ミル)未満の厚さを有し、そして該相変化材料は、該電子部品の該動作温度範囲内の、第1の相から第2の相への転移温度を有しており、かつ少なくとも1種の熱伝導性フィラーとブレンドされた少なくとも1種の樹脂またはワックス成分を含む、
(b)該可撓性材料を、該熱伝達表面のうちの1つに付けるステップ、
(c)該インターフェイスを画成するように、該熱伝達表面を熱的に隣接させて配設するステップ、ならびに
(d)該相転移温度より高い温度に該コーティングを加熱するために有効に該電子部品に通電するステップ、
を含む方法。 - 該少なくとも1種の熱伝導性フィラーは、窒化ホウ素、二ホウ化チタン、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、グラファイト、金属、金属酸化物、およびそれらの混合物の中から選択される、請求項12に記載の方法。
- 該樹脂またはワックスが、熱可塑性物質、パラフィンワックス、およびそれらのブレンドの中から選択される、請求項12に記載の方法。
- 該散熱部材が、ヒートシンクまたは回路板である、請求項12から14のいずれか一項に記載の方法。
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