JP2022502857A - サーマルインターフェース用の耐摩耗性コーティング - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ホストデバイスに取り付けされたときにホストデバイスと相互作用するように適合された取り外し可能な電子コンポーネントに関する。取り外し可能な電子コンポーネントは、ヒートシンクとのスライド可能な係合および解放によって、ホストデバイスに取り付けられ、ホストデバイスから取り外される。ヒートシンクは通常、取り外し可能な電子コンポーネントを取り付けると取り外し可能な電子コンポーネントがヒートシンクと熱的に接触するように、ホストデバイスのチャンバー/レセプタクルに配置される。熱接触は、取り外し可能な電子コンポーネントとヒートシンクの間のサーマルインターフェースによって確立される。サーマルインターフェースは、本発明のサーマルインターフェース部材によって少なくとも部分的に満たされている。サーマルインターフェース部材は、好ましくは、フィルムまたはコーティングの形態の耐摩耗性および粘着性の本体であり得る。サーマルインターフェース部材は、ヒートシンクの一部であるか、またはヒートシンクに熱的に結合され得る熱伝熱面に接着することができる。ホストデバイスのチャンバー/レセプタクルへの取り外し可能な電子コンポーネントの取り付けは、取り外し可能な電子コンポーネントの熱伝達面を、それ自体がヒートシンクに接続されているサーマルインターフェース本体と熱的に接触させる。
以下の組成物は、例示のみを意図しており、本発明のフィルム組成物に含まれ得る特定の成分を表す。
本発明の熱伝導性フィルムでコーティングされたヒートシンクの耐摩耗性および熱性能について試験した。「テーバー摩耗試験」と名付けられた本明細書で使用される試験方法は、コーティングの耐摩耗性を評価するために、G133、F732、F2025、F2496、およびD4060のASTM規格からの概念を含む。本発明のフィルムの成功は、ホストデバイスを用いた繰り返しの取り付けおよび取り外しの過程での耐摩耗性に依存するため、テーバー摩耗試験は、フィルムの性能を定量的に評価しようとする。ASTM F732およびF2496で概説されているものと同様に、耐摩耗性の定量的尺度は、耐摩耗性試験の過程でコーティングされたフィルムの体積パーセント損失である。体積損失は、ASTM G133およびD4060と同様に、摩耗後の質量損失を計算することによって重量分析で決定できる。コーティングされたフィルムの元の質量と失われた質量により、異なる密度のコーティングを比較できる。
フィルムの質量は、コーティングされた基板の質量とコーティングされた金属基板の自体の重量との差を見出すことによって決定した。摩耗されるサンプルは、レシプロ摩耗試験機の固定具に配置され、所定の位置にしっかりと保持された。次に、1平方インチの面積を有する摩耗パッドをフィルムと接触させて配置し、5Nの力を加えた。レシプロ摩耗試験機を作動させ、毎分60サイクルの速度で所望のサイクル数の間、直線的に往復運動させた。本明細書で使用される往復運動「サイクル」は、フィルム表面を横切る2つのパスを含み、各パスは、80mmのストローク長をカバーする。各サンプルには、図3を参照して説明した手順で、アルミニウムラップの1インチx4に適用されたサンプル材料1またはサンプル材料2のフィルムが含まれていた。
実験は、サンプル材料1でコーティングしたが、粒子状充填剤濃度を変化させたアルミニウム基板サンプルに対して、テーバー摩耗試験技術を使用して実施した。図5〜8は、25、50、150、または250phrの窒化アルミニウム充填剤を組み込んだサンプルでのテーバー摩耗試験の結果を示す。図5〜8は、50phr以下の無機充填剤を含むフィルムの耐摩耗性に対する驚くべき利点を示す。結果は、フィルムコーティングの初期質量によって影響を受ける可能性がある絶対質量損失だけでなく、テーバー摩耗試験での相対質量損失を説明する「相対質量損失」チャートで特に例示される。
耐摩耗性と耐久性も、テーバー摩耗試験の前後の熱インピーダンスを比較して、熱性能によって試験した。熱インピーダンスは、試験方法MET BASA#MET−5.4−01−1900−Test2.1に従って、約1.0cm2の領域で試験した。テーバー摩耗試験後の熱インピーダンスの50%の増加は、不可と見なされる。
Claims (25)
- a.チャンバーを規定するフレーム、および
b.それらの間の厚さを規定する第1の表面および第2の表面を有する金属基板であって、基板の熱インピーダンスを有する金属基板、
熱伝達領域を規定する第1の表面または第2の表面の少なくとも1つの少なくとも一部に配置された熱伝導性フィルムであって、(1)シリコン含有樹脂から形成されたポリマーおよび(2)無機粒子状充填剤を含み、ここで、厚さを横切る熱伝達領域を通る初期熱インピーダンスは、テーバー摩耗試験の前に定義され、金属基板の厚さを横切る熱伝達領域を通る摩耗熱インピーダンスは、テーバー摩耗試験の完了時に定義され、摩耗熱インピーダンスは、初期熱インピーダンスよりも約50%より大きい熱伝導性フィルム、および
ヒートシンクの熱伝達領域に熱的に接触するために、チャンバーに取り外し可能に挿入可能な電子コンポーネント
を含むシステム。 - 初期熱インピーダンスおよび摩耗熱インピーダンスのそれぞれが、それぞれ基板の熱インピーダンスよりも小さい、請求項1に記載のシステム。
- 摩耗熱インピーダンスが、約1.8℃/W未満である、請求項1に記載のシステム。
- 無機粒子状充填剤が、約50phr以下の濃度でフィルム中に存在する、請求項1に記載のシステム。
- 無機粒子状充填剤が、約50μm未満の最大粒子サイズを有する、請求項4に記載のシステム。
- 無機粒子状充填剤が、約3μmの平均粒子サイズを有する、請求項5に記載のシステム。
- 無機粒子状充填剤が、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、二酸化ケイ素、ダイヤモンド、粘土、アルミノシリケート、およびそれらの組み合わせの群から選択される、請求項4に記載のシステム
- 基板の厚さが、約10〜100μmである、請求項1に記載のシステム。
- 熱伝導性フィルムが、約25μm未満の厚さである、請求項8に記載のシステム。
- チャンバーを規定するフレームを含むホストデバイス、
モジュールの第1の表面に伝達される熱を生成する取り外し可能なモジュールであって、チャンバーを介してホストデバイスに取り外し可能に取り付け可能であるモジュール、
第1の表面から熱を放散するためのフレームに結合するヒートシンクであって、第2の表面を含むヒートシンク、
第1の表面または第2の表面の少なくとも一部にヒートシンクの熱伝達領域を規定するために適用される熱伝導性フィルムであって、モジュールがデバイスに取り付けられたときに、第1の表面または第2の表面と直接接触し、第1の表面から熱を受け取ることを可能にする熱伝導性フィルム
を含むシステムであって、
システムは、テーバー摩耗試験の前に熱伝達領域を介して初期熱インピーダンスおよびテーバー摩耗試験の完了時に熱伝達領域を介して摩耗熱インピーダンスを示し、摩耗熱インピーダンスは、初期熱インピーダンスよりも約50%未満より大きいシステム。 - 熱伝導性フィルムが、ヒートシンクと第1の表面との間の接触領域の熱インピーダンスを低減する、請求項10に記載のシステム。
- 熱伝導性フィルムが、シリコン含有樹脂と無機粒子状充填剤から形成されたポリマーを含む、請求項11に記載のシステム。
- 無機粒子状充填剤が、約50phr以下の濃度で熱伝導性フィルム中に存在する、請求項12に記載のシステム。
- 無機粒子状充填剤が、約50μm未満の最大粒子サイズを有する、請求項13に記載のシステム。
- 熱伝導性フィルムの厚さが、約25μm未満である、請求項10に記載のシステム。
- チャンバーを規定するフレームを含むホストデバイス、
モジュールの第1の表面に伝達される熱を生成する取り外し可能なモジュールであって、チャンバーを介してホストデバイスに取り外し可能に取り付け可能であるモジュール、
第1の表面から熱を放散するためのフレームに結合するヒートシンクであって、第2の表面を含むヒートシンク、および
第1の表面または第2の表面に適用される熱伝導性フィルムであって、モジュールがデバイスに取り付けられるとき、第1の表面と直接接触し、第1の表面から熱を受け取ることを可能にし、第2の表面は腐食保護層を含み、腐食保護層と連結したシリコン含有ポリマーを含む熱伝導性フィルム
を含むシステム。 - 腐食保護層が、多孔質酸化物層、シラン、およびメタクリレートのうちの少なくとも1つを含む、請求項16に記載のシステム。
- 熱伝導性フィルムが、無機粒子状充填剤を含み、シリコン含有ポリマーが、シリコン含有樹脂から形成される、請求項17に記載のシステム。
- 無機粒子状充填剤が、約50phr以下の濃度でフィルム中に存在する、請求項18に記載のシステム。
- 熱伝導性フィルムが、ヒートシンクと第1の表面との間の接触領域の熱インピーダンスを低減する、請求項19に記載のシステム。
- ヒートシンクを形成するための方法であって、
第1の表面を有する金属基板を提供し、
第1の表面を変換剤で処理して腐食保護層を形成し、
シリコン含有樹脂と無機粒子状充填剤を有する前駆体を調製し、
前駆体を腐食保護層にコーティングし、その場で硬化させて前駆体を重合させることを含み、
ここで、樹脂から形成されたシリコン含有ポリマーは、腐食保護層と連結する方法。 - 変換剤が、六価クロム、三価クロム、スズ、酸化チタン、酸化マグネシウム、非クロム含有アロジン、および亜鉛のうちの少なくとも1つを含む、請求項21に記載の方法。
- スクリーン印刷、スロットコーティング、ディップコーティング、選択的印刷、またはそれらの組み合わせによって腐食保護層上に前駆体をコーティングすることを含む、請求項21に記載の方法。
- シリコン含有ポリマーが、約25μm未満の厚さである、請求項22に記載の方法。
- 無機粒子状充填剤が、50phr以下の濃度で存在する、請求項21に記載の方法。
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