JP6532475B2 - 圧縮性熱界面材料 - Google Patents

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Description

[0001]本出願は、２０１４年２月１３日出願の米国仮特許出願６１／９３９，４１２（その開示事項はその全部を参照として本明細書中に包含する）の３５ＵＳＣ§１１９（ｅ）に基づく利益を主張する。
[0002]本発明は概して熱界面材料、より特には圧縮性熱界面材料に関する。
[0003]熱界面材料は、中央処理装置、ビデオグラフィックアレイ、サーバー、ゲーム機コンソール、スマートホン、ＬＥＤ基板などのような電子コンポーネントから熱を放散させるために広く用いられている。熱界面材料は、通常は、過剰の熱を電子コンポーネントからヒートシンクのようなヒートスプレッダーに伝達するために用いられる。
[0004]熱界面材料としては、サーマルグリース、グリース様の材料、エラストマーテープ、及び相変化材料が挙げられる。伝統的な熱界面材料としては、ギャップパッド及びサーマルパッドのようなコンポーネントが挙げられる。
[0005]代表的な熱界面材料は、次の特許及び出願（これらの開示事項はそれらの全部を参照として本明細書中に包含する）において開示されている：ＵＳ−６，２３８，５９６；ＵＳ−６，４５１，４２２；ＵＳ−６，６０５，２３８；ＵＳ−６，６７３，４３４；ＵＳ−６，７０６，２１９；ＵＳ−６，７９７，３８２；ＵＳ−６，８１１，７２５；ＵＳ−７，１７２，７１１；ＵＳ−７，２４４，４９１；ＵＳ−７，８６７，６０９；ＵＳ−２００７／００５１７７３；ＵＳ−２００８／００４４６７０；ＵＳ−２００９／０１１１９２５；ＵＳ−２０１０／０１２９６４８；及びＵＳ−２０１１／０３０８７８２。
ＵＳ−６，２３８，５９６ ＵＳ−６，４５１，４２２ ＵＳ−６，６０５，２３８ ＵＳ−６，６７３，４３４ ＵＳ−６，７０６，２１９ ＵＳ−６，７９７，３８２ ＵＳ−６，８１１，７２５ ＵＳ−７，１７２，７１１ ＵＳ−７，２４４，４９１ ＵＳ−７，８６７，６０９ ＵＳ−２００７／００５１７７３ ＵＳ−２００８／００４４６７０ ＵＳ−２００９／０１１１９２５ ＵＳ−２０１０／０１２９６４８ ＵＳ−２０１１／０３０８７８２
[0006]熱界面材料は優れた熱性能及び圧縮率を有することが望ましい。
[0007]本発明は、コンピューターチップのような熱を発生する電子デバイスから、ヒートスプレッダー及びヒートシンクのような熱放散構造体へ熱を伝達するるのに有用な圧縮性熱界面材料を提供する。
[0008]１つの代表的な態様においては、圧縮性熱界面材料が提供される。圧縮性ＴＩＭは、ポリマー；熱伝導性フィラー；及び相変化材料を含む。相変化材料は、ＡＳＴＭ−Ｄ１３２１によって測定して少なくとも５０の針入度値を有するワックスを含む。１つのより特定の態様においては、圧縮性熱界面材料は、４０ｐｓｉの圧力下において少なくとも５％の圧縮率を有する。他のより特定の態様においては、圧縮性熱界面材料は５０％以下のスプリングバック比を有する。更に他のより特定の態様においては、相変化材料は、ＡＳＴＭ−Ｄ１３２１によって測定して５０未満の針入度値を有する第２のワックスを含む。他のより特定の態様においては、相変化材料は、ポリエチレンワックス、エチレン−酢酸ビニルコポリマーワックス、及び酸化ポリエチレンワックスからなる群から選択されるワックスを含む。上記の任意の態様のより特定の態様においては、熱伝導性フィラーはアルミニウムを含む。他のより特定の態様においては、熱伝導性フィラーは、圧縮性熱界面材料の全重量の１０重量％〜９５重量％を構成する。上記の任意の態様のより特定の態様においては、ポリマーは、エチレン−プロピレンラバー（ＥＰＲ）、エチレン−プロピレンジエンモノマーラバー（ＥＰＤＭ）、ポリエチレン−ブチレン、及びポリエチレン−ブチレン−スチレン、ポリブタジエン、水素化ポリブタジエンモノオール、水素化ポリプロパジエンモノオール、水素化ポリペンタジエンモノオール、ポリブタジエンジオール、水素化ポリプロパジエンジオール、及び水素化ポリペンタジエンジオールからなる群から選択される。更により特定の態様においては、ポリマーは水素化ポリブタジエンである。上記の任意の態様のより特定の態様においては、圧縮性ＴＩＭは、カップリング剤、酸化防止剤、及び架橋剤を更に含む。
[0009]上記の任意の態様のより特定の態様においては、圧縮性ＴＩＭはシリコーンゲルを更に含む。
[0010]上記の任意の態様の他のより特定の態様においては、圧縮性ＴＩＭは、ポリマー、熱伝導性フィラー、及びＡＳＴＭ−Ｄ１３２によって測定して少なくとも５０の針入度値を有するワックスを含む中間層；少なくとも１種類の相変化材料及び少なくとも１種類の熱伝導性フィラーを含む第１の表面層；及び、少なくとも１種類の相変化材料及び少なくとも１種類の熱伝導性フィラーを含む第２の表面層；を含む。より特定の態様においては、中間層中における熱伝導性フィラーの重量％含量は、第１及び第２の表面層の少なくとも１つの中における熱伝導性フィラーの重量％含量以下である。他のより特定の態様においては、第１及び第２の表面層のそれぞれの中における熱伝導性フィラーの重量％は、独立して約７０重量％〜約９９重量％である。
[0011]他の態様においては、圧縮性熱界面材料を形成するための配合物が提供される。この配合物は、溶媒；ポリマー；熱伝導性フィラー；及び、ＡＳＴＭ−Ｄ１３２１によって測定して少なくとも５０の針入度値を有するワックスを含む相変化材料；を含む。より特定の態様においては、この配合物は１，０００センチポアズ〜１００，０００，０００センチポアズの粘度を有する。
[0012]他の態様においては、電子コンポーネントが提供される。この電子コンポーネントは、ヒートシンク；電子チップ；並びに、ポリマー、熱伝導性フィラー、及びＡＳＴＭ−Ｄ１３２１によって測定して少なくとも５０の針入度値を有するワックスを含む、ヒートシンクと電子チップの間に配置されている圧縮性熱界面材料；を含む。より特定の態様においては、圧縮性熱界面材料の第１の表面は電子チップの表面と接触しており、圧縮性熱界面材料の第２の表面はヒートシンクと接触している。他のより特定の態様においては、電子コンポーネントはヒートシンクと電子チップの間に配置されているヒートスプレッダーを含み、圧縮性熱界面材料の第１の表面は電子チップの表面と接触しており、圧縮性熱界面材料の第２の表面はヒートスプレッダーと接触している。更に他のより特定の態様においては、電子コンポーネントはヒートシンクと電子チップの間に配置されているヒートスプレッダーを含み、圧縮性熱界面材料の第１の表面はヒートスプレッダーの表面と接触しており、圧縮性熱界面材料の第２の表面はヒートシンクと接触している。
[0013]添付の図面と組み合わせて本発明の幾つかの態様の以下の記載を参照することによって、本発明の上述及び他の特徴並びに有利性、並びにそれらを達成する方法がより明らかになり、本発明それ自体がより良好に理解されるであろう。
[0014]図１Ａは、電子チップ、ヒートスプレッダー、ヒートシンク、並びに第１及び第２の熱界面材料を図示する。 [0015]図１Ｂは、電子チップとヒートシンクの間に配置されている代表的な熱界面材料を図示する。 [0016]図１Ｃは、ヒートスプレッダーとヒートシンクの間に配置されている代表的な熱界面材料を図示する。 [0017]図１Ｄは、電子チップとヒートスプレッダーの間に配置されている代表的な熱界面材料を図示する。 [0018]図２Ａは、代表的な多層熱界面材料を図示する。 [0019]図２Ｂは、ＥＭＩシールドを含む代表的な熱界面材料を図示する。 [0020]図３は比較例１に関し、種々の圧力における圧縮率を示すグラフである。 [0021]図４Ａは比較例２に関し、種々の圧力における圧縮率を示すグラフである。 [0022]図４Ｂは比較例２に関し、種々の圧力における熱インピーダンスを示すグラフである。 [0023]図５Ａは実施例１に関し、種々の圧力における圧縮率を示すグラフである。 [0024]図５Ｂは実施例１に関し、種々の圧力における熱インピーダンスを示すグラフである。 [0025]図６Ａは実施例２に関し、種々の圧力における圧縮率を示すグラフである。 [0026]図６Ｂは実施例２に関し、種々の圧力における熱インピーダンスを示すグラフである。 [0027]図７Ａは実施例３に関し、種々の圧力における圧縮率を示すグラフである。 [0028]図７Ｂは実施例３に関し、種々の圧力における熱インピーダンスを示すグラフである。 [0029]図８Ａは実施例２に関し、材料のスプリングバックを示すグラフである。 [0030]図８ＢはLaird 360パッドのスプリングバックを示すグラフである。
[0031]幾つかの図面全体にわたって、対応する参照記号は対応するパーツを示す。ここに示す例証は本発明の代表的な態様を示すものであり、かかる例証はいかなるようにも発明の範囲を限定するように解釈すべきではない。
[0032]本発明は、電子コンポーネントから熱を除去するのに有用な熱界面材料に関する。
[0033]図１Ａは、電子チップ３４、ヒートスプレッダー３６、及びヒートシンク３２を図示しており、第１の熱界面材料（ＴＩＭ）１０Ａがヒートシンク３２とヒートスプレッダー３６を接続しており、第２の熱界面材料１０Ｂがヒートスプレッダー３６と電子チップ３４を接続している。熱界面材料１０Ａ、１０Ｂの一方又は両方は、下記に記載するような圧縮性熱界面材料であってよい。図１Ｂは、ＴＩＭ１０の第１の表面が電子チップ３４の表面と接触し、ＴＩＭ１０の第２の表面がヒートシンク３２の表面と接触するように電子チップ３４とヒートシンク３２の間に配置されているＴＩＭ１．５として示される熱界面層としての代表的な熱界面材料１０を示す。図１Ｃは、ＴＩＭ１０の第１の表面がヒートスプレッダー３６の表面と接触し、ＴＩＭ１０の第２の表面がヒートシンク３２の表面と接触するようにヒートスプレッダー３６とヒートシンク３２の間に配置されているＴＩＭ２として示される熱界面材料としての代表的な熱界面材料１０を示す。図１Ｄは、ＴＩＭ１０の第１の表面が電子チップ３４の表面と接触し、ＴＩＭ１０の第２の表面がヒートスプレッダー３６の表面と接触するように電子チップ３４とヒートスプレッダー３６の間に配置されているＴＩＭ１として示される熱界面材料としての代表的な熱界面材料１０を示す。
[0034]ＴＩＭ１０は図１において単一の連続層として示しているが、他の態様においては、ＴＩＭ１０に１つより多い層を含ませることができ（図２Ａを参照）、この場合には、それぞれの層は同じか又は異なる材料で構成することができる。
[0035]幾つかの代表的な態様においては、ＴＩＭ１０はサーマルシートを更に含む。幾つかの代表的な態様においては、ＴＩＭ１０は誘電層を更に含む。幾つかの代表的な態様においては、ＴＩＭ１０はサーマルホイルを更に含む。
[0036]幾つかの代表的な態様においては、熱界面材料１０は、スマートホン、タブレットコンピューター、ラップトップコンピューター、デスクトップコンピューター、ゲーム機コンソール、サーバー、電気通信基地局、無線ルーター又は他のコンポーネント、発光ダイオード（ＬＥＤ）、電力モジュール、自動車エレクトロニクスデバイス、又は絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）において用いられる。
Ａ．圧縮性熱界面材料：
[0037]１つの代表的な態様においては、ＴＩＭ１０は圧縮性熱界面材料である。幾つかの代表的な態様においては、圧縮性ＴＩＭ１０は、１種類以上のポリマー、１種類以上の相変化材料、１種類以上の熱伝導性フィラー、及び場合によっては添加剤を含む。幾つかの代表的な態様においては、ＴＩＭ１０は１種類以上の熱伝導性フィラーを含む１種類以上のエラストマーを含む。
ａ．熱伝導性フィラー：
[0038]幾つかの代表的な態様においては、ＴＩＭ１０は１種類以上の熱伝導性フィラーを含む。代表的な熱伝導性フィラーとしては、金属、合金、非金属、金属酸化物、及びセラミクス、並びにこれらの組合せが挙げられる。代表的な金属としては、アルミニウム、銅、銀、亜鉛、ニッケル、スズ、インジウム、及び鉛が挙げられるが、これらに限定されない。代表的な非金属としては、炭素、グラファイト、カーボンナノチューブ、炭素繊維、グラフェン、及び窒化ケイ素が挙げられるが、これらに限定されない。代表的な金属酸化物及びセラミクスとしては、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、酸化亜鉛、及び酸化スズが挙げられるが、これらに限定されない。
[0039]ＴＩＭ１０には、ＴＩＭ１０の全重量を基準として、１０重量％、２０重量％、２５重量％、５０重量％程度の少ない量、７５重量％、８０重量％、８５重量％、９０重量％、９５重量％程度の多い量、或いは上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内の量の１種類以上の熱伝導性フィラーを含ませることができる。
ｂ．ポリマーマトリクス：
[0040]幾つかの代表的な態様においては、ＴＩＭ１０は、エラストマーのようなポリマーを更に含む。代表的なポリマーとしては、シリコーンエラストマー、シリコーンラバー、エチレンコポリマー、例えばエチレン−プロピレンラバー（ＥＰＲ）、エチレン−プロピレンジエンモノマーラバー（ＥＰＤＭ）、ポリエチレン−ブチレン、及びポリエチレン−ブチレン−スチレン、ポリアルキルジエン、例えばポリブタジエン、及び水素化ポリマー、例えば水素化ポリアルキルジエンモノオール（水素化ポリブタジエンモノオール、水素化ポリプロパジエンモノオール、及び水素化ポリペンタジエンモノオールなど）、並びに水素化ポリアルキルジエンジオール（水素化ポリブタジエンジオール、水素化ポリプロパジエンジオール、及び水素化ポリペンタジエンジオールなど）が挙げられる。
[0041]幾つかの代表的な態様においては、ＴＩＭ１０は１種類以上のシリコーンゲルを含む。幾つかの態様においては、ＴＩＭ１０に、中間層１２の全重量を基準として、０．１重量％、０．５重量％、１重量％、１．５重量％、２重量％程度の少ない量、５重量％、１０重量％、１５重量％程度の多い量、或いは上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内の量の１種類以上のシリコーンゲルを含ませることができる。
ｃ．相変化材料：
[0042]幾つかの代表的な態様においては、ＴＩＭ１０は１種類以上の相変化材料を含む。相変化材料は、その中でＴＩＭ１０を用いる電子デバイスの一部の運転温度以下の融点又は融点範囲を有する材料である。代表的な相変化材料はワックスである。他の代表的な相変化材料としては、ウッドメタル、フィールドメタルような低融点合金、或いは約２０℃〜９０℃の間の融点を有する金属又は合金が挙げられる。
[0043]幾つかの態様においては、相変化材料は、２０℃、３０℃、４０℃、４５℃、５０℃程度の低い温度、６０℃、７０℃、８０℃、９０℃、１００℃、１１０℃のような高い温度、或いは上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内の相変化温度を有する。幾つかのより特定の態様においては、相変化材料は、３０℃、４０℃、４５℃のような低い温度、５０℃、６０℃、７０℃のような高い温度、或いは上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内の相変化温度を有する。
[0044]ワックスの硬度は、ＡＳＴＭ−Ｄ１３２１（その開示事項はその全部を参照として本明細書中に包含する）にしたがって２５℃において測定される針入度値のような針入度値によって特徴付けることができる。
[0045]幾つかの代表的な態様においては、ＴＩＭ１０は、４０、５０、６０程度の低い値、７０、８０、９０、１００、又はそれ以上の高い値、或いは上記の値の任意の２つによって規定される任意の範囲内のＡＳＴＭ−Ｄ１３２１針入度値を有する１種類以上のワックスを含む。幾つかの代表的な態様においては、ＴＩＭ１０は、少なくとも５０のＡＳＴＭ−Ｄ１３２１針入度値を有する１種類以上のワックスを含む。幾つかの代表的な態様においては、ＴＩＭ１０は、少なくとも６０のＡＳＴＭ−Ｄ１３２１針入度値を有する１種類以上のワックスを含む。幾つかの代表的な態様においては、ＴＩＭ１０は、少なくとも７０のＡＳＴＭ−Ｄ１３２１針入度値を有する１種類以上のワックスを含む。
[0046]７０より高いＡＳＴＭ−Ｄ１３２１針入度値を有する代表的なワックスとしては、それぞれHoneywell International Inc.から入手できるAC-1702（ポリエチレンワックス）、AC-430（エチレン−酢酸ビニルコポリマーのワックス）、及びAC-6702（酸化ポリエチレンワックス）が挙げられる。
[0047]幾つかの代表的な態様においては、中間層１２は少なくとも２種類のワックスを含み、第１のワックスは第２のワックスよりも硬質である。幾つかの代表的な態様においては、ワックスの全重量を基準とするより軟質のワックスの重量比は、１０％、２５％、５０％程度の低い値、７５％、９５％、９９％程度の高い値、或いは上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内である。
[0048]幾つかの代表的な態様においては、第１のワックスは７０未満のＡＳＴＭ−Ｄ１３２１針入度値を有し、第２のワックスは少なくとも７０、又はそれより高いＡＳＴＭ−Ｄ１３２１針入度値を有する。幾つかの代表的な態様においては、第１のワックス及び第２のワックスの少なくとも１つは、ポリテトラフルオロエチレンとブレンドしたポリエチレンを含む。代表的なポリテトラフルオロエチレン−ポリエチレンワックス混合物は、Nanjing Tianshi New Material Technologiesから入手できるPEW-0602Fワックスである。
[0049]７０未満のＡＳＴＭ−Ｄ１３２１針入度値を有する代表的なワックスとしては、The International Group, Inc.から入手できるTACワックス、及びHangzhou Ruhr Tech.から入手できるRT44HCが挙げられる。
ｄ．添加剤：
[0050]幾つかの代表的な態様においては、ＴＩＭ１０は１種類以上の添加剤を含む。代表的な添加剤としては、酸化防止剤、架橋剤、及びカップリング剤、例えばチタネートカップリング剤が挙げられる。幾つかの代表的な態様においては、ＴＩＭ１０に、中間層の全重量を基準として、０．１重量％、０．５重量％、１重量％程度の少ない量、１．５重量％、２重量％、５重量％、１０重量％程度の多い量、或いは上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内の量の１種類以上の添加剤を含ませることができる。
Ｂ．多層熱界面材料：
[0051]幾つかの態様においては、ＴＩＭは多層熱界面材料（ＴＩＭ）１０’である。まず図２Ａを参照すると、代表的な多層１０’が示されている。多層ＴＩＭ１０’は、中間層１２、第１の表面層１４、及び第２の表面層１６を含む。
[0052]幾つかの成分を、中間層１２、第１の表面層１４、及び／又は第２の表面層１６の一部であるものとして下記に例示するが、幾つかの態様においては、それぞれの成分は、中間層１２、第１の表面層１４、及び第２の表面層１６の任意の中に見ることができる。
１．中間層：
[0053]図２Ａにおいて示されるように、中間層１２は、第１の表面層１４と第２の表面層１６の間に配置されている。幾つかの態様においては、中間層１２は、第１の表面層１４及び第２の表面層１６と直接接触している。中間層１２は図２Ａにおいては単一の連続層として示されているが、他の態様においては、中間層１２’に１つより多い層を含ませることができ、その場合にはそれぞれの層は同一か又は異なる材料で構成することができる（図２Ｂを参照）。
[0054]幾つかの代表的な態様においては、中間層１２は、上記に記載したＴＩＭ１０のものと同様の組成を有する。幾つかの代表的な態様においては、中間層１２は、ＴＩＭ１０に関して上記に記載したような１種類以上のポリマー、１種類以上の相変化材料、１種類以上の熱伝導性フィラー、及び場合によっては添加剤を含む。幾つかの代表的な態様においては、中間層１２は、１種類以上の熱伝導性フィラーを含む１種類以上のエラストマーを含む。幾つかの代表的な態様においては、中間層１２は圧縮性材料を含む。幾つかの態様においては、４０ｐｓｉの圧力にかけた際にに、中間層１２は、少なくとも５％、少なくとも１０％、少なくとも１５％、少なくとも２０％、少なくとも３０％程度の低い値、及び少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％程度の高い値、或いは上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内の圧縮率を有する。幾つかの代表的な態様においては、中間層は、圧力を解放した後にその元の厚さに戻る。他の代表的な態様においては、中間層は、圧力を解放した後にその元の厚さに戻らない。
[0055]次に図２Ｂを参照すると、幾つかの代表的な態様においては、中間層１２’は、ギャップパッド１８、相変化材料２０、及び電磁波遮蔽シート２２を含む。電磁波遮蔽のために用いられる代表的な材料としては、金属シート、金属スクリーン、金属フォーム、及び銅又はニッケルのようなナノ若しくはサブミクロンサイズの金属粒子を含む被覆が挙げられる。幾つかの代表的な態様においては、中間層１２はサーマルシートを更に含む。幾つかの代表的な態様においては、中間層１２は誘電層を更に含む。幾つかの代表的な態様においては、中間層１２はサーマルホイルを更に含む。
ａ．熱伝導性フィラー：
[0056]幾つかの代表的な態様においては、中間層１２は１種類以上の熱伝導性フィラーを含む。幾つかの代表的な態様においては、中間層１２中における熱伝導性フィラーの重量％は、第１の表面層１４又は第２の表面層１６のいずれかの中の熱伝導性フィラーの重量％以下である。幾つかの代表的な態様においては、中間層１２は、第１及び第２の表面層の両方の熱伝導率以下の熱伝導率を有する。中間層１２には、中間層１２の全重量を基準として、１０重量％、２０重量％、２５重量％、５０重量％程度の少ない量、７５重量％、８０重量％、８５重量％、９０重量％、９５重量％程度の多い量、或いは上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内の量の１種類以上の熱伝導性フィラーを含ませることができる。
ｂ．ポリマーマトリクス：
[0057]幾つかの代表的な態様においては、中間層１２は、エラストマーのようなポリマーを更に含む。幾つかの代表的な態様においては、中間層は１種類以上のシリコーンゲルを含む。幾つかの態様においては、中間層１２に、中間層１２の全重量を基準として、０．１重量％、０．５重量％、１重量％、１．５重量％、２重量％程度の少ない量、５重量％、１０重量％、１５重量％程度の多い量、或いは上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内の量の１種類以上のシリコーンゲルを含ませることができる。
ｃ．相変化材料：
[0058]幾つかの代表的な態様においては、中間層１２は１種類以上の相変化材料を含む。幾つかの代表的な態様においては、中間層１２は、４０、５０、６０程度の低い値、７０、８０、９０、１００、又はそれ以上の高い値、或いは上記の値の任意の２つによって規定される任意の範囲内のＡＳＴＭ−Ｄ１３２１針入度値を有する１種類以上の１種類以上のワックスを含む。幾つかの代表的な態様においては、中間層１２は、少なくとも５０のＡＳＴＭ−Ｄ１３２１針入度値を有する１種類以上のワックスを含む。幾つかの代表的な態様においては、中間層１２は、少なくとも６０のＡＳＴＭ−Ｄ１３２１針入度値を有する１種類以上のワックスを含む。幾つかの代表的な態様においては、中間層１２は、少なくとも７０のＡＳＴＭ−Ｄ１３２１針入度値を有する１種類以上のワックスを含む。
ｄ．添加剤：
[0059]幾つかの代表的な態様においては、中間層１２は１種類以上の添加剤を含む。幾つかの代表的な態様においては、中間層１２に、中間層の全重量を基準として、０．１重量％、０．５重量％、１重量％程度の少ない量、１．５重量％、２重量％、５重量％、１０重量％程度の多い量、或いは上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内の量の１種類以上の添加剤を含ませることができる。
２．表面層：
[0060]幾つかの代表的な態様においては、第１の表面層１４は第２の表面層１６と同じ材料を含む。他の代表的な態様においては、第１の表面層１４は第２の表面層１６と異なる材料を含む。第１の表面層１４及び／又は第２の表面層１６として有用な可能性がある代表的な材料は、次の特許及び出願（その開示事項はそれらの全部を参照として本明細書中に包含する）において開示されている：ＵＳ−６，４５１，４２２；ＵＳ−６，６０５，２３８；ＵＳ−６，６７３，４３４；ＵＳ−７，８６７，６０９；ＵＳ−６，７９７，３８２；ＵＳ−６，９０８，６６９；ＵＳ−７，２４４，４９１；ＵＳ−２００７／００５１７７３；ＵＳ−２０１１／０３０８７８２；及びＵＳ−２０１１／００３８１２４。
[0061]第１の表面層１４及び／又は第２の表面層１６をそれから形成することができる代表的な材料としては、Honeywell International Inc.から入手できるPCM、LTM、及び／又はPTMシリーズの材料が挙げられる。１つの代表的なPCM材料は、ポリマー、相変化材料、及び熱伝導性フィラーを含む実質的に非圧縮性の材料であるPCM45Fである。他の代表的なPCM材料は、ポリマー、相変化材料、及び熱伝導性フィラーを含むスクリーン印刷可能型のPCM45FであるPCM45F-SPである。１つの代表的なPTM材料は、ポリマー、相変化材料、及び熱伝導性フィラーを含む実質的に非圧縮性の材料であるPMT3180である。他の代表的な材料は、ポリマー、硬質ワックス及び軟質ワックス、並びに熱伝導性フィラーを含む圧縮性熱界面材料であるTS27である。他の代表的な材料は、Dow Corning, Midland, Michiganから入手できる熱伝導性フィラーを含むサーマルグリースであるTC5026である。
[0062]幾つかの代表的な態様においては、第１及び第２の表面層１４、１６のそれぞれは、硬質又は実質的に非圧縮性である。幾つかの代表的な態様においては、第１及び第２の表面層１４、１６のそれぞれは、４０ｐｓｉの圧力にかけた際に中間層１２のものよりも低い圧縮率を有する。幾つかの態様においては、４０ｐｓｉの圧力にかけた際に、第１及び第２の表面層１４、１６のそれぞれは、０％、１％、２％程度の低い値、３％、５％程度の高い値、或いは上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内の圧縮率を有する。幾つかの態様においては、４０ｐｓｉの圧力にかけた際に、第１及び第２の表面層１４、１６のそれぞれは、５％以下の圧縮率を有する。他の代表的な態様においては、第１及び第２の表面層１４、１６のそれぞれは圧縮性である。幾つかの態様においては、４０ｐｓｉの圧力にかけた際に、第１及び第２の表面層１４、１６のそれぞれは、５％、１０％、２０％、２５％程度の低い値、５０％、７５％、８０％程度の高い値、或いは上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内の圧縮率を有する。
[0063]幾つかの代表的な態様においては、第１及び第２の表面層１４、１６のそれぞれは、３０、４０、５０程度の低い値、６０、７０、８０、又はそれ以上の高い値、或いは上記の値の任意の２つのの間で規定される任意の範囲内のＡＳＴＭ−Ｄ２２４０（その開示事項はその全部を参照として本明細書中に包含する）によるショアＡ硬度を有する。幾つかの代表的な態様においては、第１及び第２の表面層１４、１６のそれぞれは、独立して中間層１２の厚さ未満である。幾つかの代表的な態様においては、第１及び第２の表面層１４、１６のそれぞれは、０．０５ｍｍ、０．１ｍｍ、０．２５ｍｍ、０．５ｍｍ程度の小さい値、１ｍｍ、２ｍｍ、５ｍｍ程度の大きい値、或いは上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内の厚さを有する。幾つかの代表的な態様においては、第１及び第２の表面層１４、１６のそれぞれは、５ｍｍ未満の厚さ、１ｍｍ未満の厚さ、０．５ｍｍ未満の厚さ、０．２５ｍｍ未満の厚さ、又は０．１ｍｍ未満の厚さを有する。
[0064]幾つかの代表的な態様においては、第１及び第２の表面層１４、１６のそれぞれは、１種類以上の熱伝導性フィラー、ポリマーマトリクス、少なくとも１種類のワックス、及び場合によっては添加剤を含む。
ａ．熱伝導性フィラー：
[0065]幾つかの態様においては、それぞれの表面層１４、１６は１種類以上の熱伝導性フィラーを含む。それぞれの表面層１４、１６には、独立して、それぞれの表面層１４、１６の全重量を基準として、７０重量％、７５重量％、８０重量％、８５重量％程度の少ない量、９０重量％、９５重量％、９９重量％程度の多い量、或いは上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内の量の１種類以上の熱伝導性フィラーを含ませることができる。より特定の態様においては、第１の表面層１４及び第２の表面層１６のそれぞれの中における熱伝導性フィラーの重量％は、独立して、それぞれの表面層１４、１６の全重量を基準として８５重量％〜９９重量％である。
ｂ．ポリマーマトリクス：
[0066]幾つかの代表的な態様においては、それぞれの表面層１４、１６はポリマーを更に含む。幾つかの態様においては、ポリマーはポリエチレン−ブチレンモノオールである。それぞれの表面層１４、１６には、独立して、それぞれの表面層１４、１６の全重量を基準として、０．１重量％、０．５重量％、１重量％、５重量％程度の少ない量、８重量％、１０重量％、２０重量％程度の多い量、或いは上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内の量の１種類以上のポリマーを含ませることができる。
ｃ．相変化材料：
[0067]幾つかの態様においては、それぞれの表面層１４、１６は、独立して、ワックスのような１種類以上の相変化材料を含む。幾つかの代表的な態様においては、それぞれの表面層１４、１６には、第１の表面層１４又は第２の表面層１６の全重量を基準として、０．１重量％、０．５重量％、１重量％程度の少ない量、２重量％、３重量％、５重量％、１０重量％程度の多い量、或いは上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内の量の１種類以上の相変化材料を含ませることができる。幾つかの態様においては、それぞれの表面層１４、１６は、第１の表面層１４又は第２の表面層１６の全重量を基準として、０．１重量％、０．５重量％、１重量％程度の少ない量、２重量％、３重量％、５重量％程度の多い量、或いは上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内の量の全軟質化剤含量の７０以上の針入度値を有する軟質ワックス及びシリコーンゲルを含む。
ｄ．添加剤：
[0068]幾つかの代表的な態様においては、第１の表面層１４及び第２の表面層１６は、独立して１種類以上の添加剤を含む。幾つかの代表的な態様においては、中間層１２に、第１の表面層１４又は第２の表面層１６の全重量を基準として、０．１重量％、０．５重量％、１重量％程度の少ない量、１．５重量％、２重量％、５重量％、１０重量％程度の多い量、或いは上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内の量の１種類以上の添加剤を含ませることができる。
Ｂ．圧縮性熱界面材料を形成する方法：
[0069]幾つかの態様においては、ＴＩＭ１０は、１種類以上のポリマー、１種類以上の相変化材料、１種類以上の熱伝導性フィラー、１種類以上の溶媒、及び場合によっては１種類以上の添加剤を含む分配可能な配合物から形成する。分配可能な材料は、通常はペーストベースの材料である。代表的な態様においては、分配可能な材料は、好適な圧力又は力を材料に印加すると、材料の一部が比較的狭い穴（分配ヘッド）を通して容器から押出されるような粘度を有する。幾つかの代表的な態様においては、ＴＩＭ材料をシリンジに充填し、充填されたＴＩＭを、シリンジのヘッド又は針からヒートスプレッダー、チップ、及び／又はヒートシンクの表面上に押出すことができる。幾つかの態様においては、ＴＩＭは所望の圧力下においてカスタマイズされたパターンで表面上に分配する。代表的な分配可能性のパラメーターとしては、プレス力、分配ヘッドの寸法、分配速度、及び平均パターン厚さを挙げることができるが、これらに限定されない。
[0070]代表的な溶媒は、米国特許出願公開２００７／０５１７７３３（その開示事項はその全部を参照として本明細書中に包含する）に記載されている。好適な溶媒としては、臨界温度のような所望の温度において揮発するか、或いは上述の設計目標又はニーズのいずれかの達成を促進させることができ、それらを相変化材料と相互作用させて上述の目標を達成することができるという点で相変化材料と適合性である純粋な溶媒或いは複数の有機又は無機溶媒の混合物が挙げられる。幾つかの態様においては、溶媒、溶媒混合物、又はこれらの組合せは、相変化材料を溶媒和して、印刷技術によってそれを適用することができるようにする。幾つかの代表的な態様においては、溶媒又は２種類以上の溶媒の混合物は、炭化水素類の溶媒から選択される。炭化水素溶媒は炭素及び水素を含む。炭化水素溶媒の大部分は非極性であるが、極性とみなされる小数の炭化水素溶媒が存在する。
[0071]炭化水素溶媒は、一般に３つのクラス：脂肪族、環式、及び芳香族に分類される。脂肪族炭化水素溶媒には、直鎖の化合物、及び分岐しており、場合によっては架橋している化合物の両方が含まれるが、脂肪族炭化水素溶媒は通常は環式とはみなされない。環式炭化水素溶媒は、脂肪族炭化水素溶媒と類似の特性を有する環構造で配向されている少なくとも３つの炭素原子を含む溶媒である。芳香族炭化水素溶媒は、単一の環、又は共通の結合によって結合している複数の環、及び／又は一緒に縮合している複数の環を有する、一般に３つ以上の不飽和結合を含む溶媒である。幾つかの代表的な態様においては、溶媒又は２種類以上の溶媒の混合物は、ケトン、アルコール、エステル、エーテル、及びアミンのような炭化水素溶媒類の化合物の一部とはみなされない溶媒から選択される。更に他の意図される態様においては、溶媒又は溶媒混合物に、ここで言及する任意の複数の溶媒の組合せを含ませることができる。
[0072]代表的な炭化水素溶媒としては、トルエン、キシレン、ｐ−キシレン、ｍ−キシレン、メシチレン、溶剤ナフサＨ、溶剤ナフサＡ、Isopar H並びに他のパラフィン油及びイソパラフィン流体、アルカン、例えばペンタン、ヘキサン、イソヘキサン、ヘプタン、ノナン、オクタン、ドデカン、２−メチルブタン、ヘキサデカン、トリデカン、ペンタデカン、シクロペンタン、２，２，４−トリメチルペンタン、石油エーテル、ハロゲン化炭化水素、例えば塩素化炭化水素、ニトレート化炭化水素、ベンゼン、１，２−ジメチルベンゼン、１，２，４−トリメチルベンゼン、ミネラルスピリット、灯油、イソブチルベンゼン、メチルナフタレン、エチルトルエン、リグロインが挙げられる。代表的なケトン溶媒としては、アセトン、ジエチルケトン、メチルエチルケトンなどが挙げられる。
[0073]１つの代表的な態様においては、溶媒としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、パラフィン油、イソパラフィン流体、ベンゼン、トルエン、キシレン、及びこれらの混合物又は組合せから選択される１種類以上の溶媒が挙げられる。代表的なイソパラフィン流体としては、Exxon Mobile Chemicalから入手できるIsopar H、Isopar L、及びIsopar Mが挙げられる。幾つかの代表的な態様においては、配合物に、配合物の全重量を基準として、０．１重量％、０．５重量％、１重量％程度の少ない量、５重量％、１０重量％、２０重量％、２５重量％程度の多い量、或いは上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内の量の１種類以上の溶媒を含ませることができる。
[0074]幾つかの代表的な態様においては、配合物は、ＤＩＮ−５３０１８（その開示事項はその全部を参照として本明細書中に包含する）にしたがって粘度計を用いて室温において試験して、５００センチポアズ、１，０００センチポアズ、５，０００センチポアズ、１０，０００センチポアズ程度の低い値、１５０，０００センチポアズ、１，０００，０００センチポアズ、１００，０００，０００センチポアズ程度の高い値、或いは上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内の粘度を有する。
[0075]幾つかの代表的な態様においては、ＴＩＭ１０を形成する方法が提供される。幾つかの代表的な態様においては、ＴＩＭ１０の形成は、ＴＩＭ１０を加熱処理及び乾燥するなどのプロセスを含む。
[0076]幾つかの代表的な態様においては、ＴＩＭ１０の加熱処理には、２５℃、５０℃、７５℃、８０℃程度の低い温度、１００℃、１２５℃、１５０℃、１７０℃程度の高い温度、或いは上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内の温度で加熱処理することが含まれる。幾つかの代表的な態様においては、ＴＩＭ１０は、０．５分間、１分間、３０分間、１時間、２時間程度の短い値、８時間、１２時間、２４時間、３６時間、４８時間程度の長い値、或いは上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内の時間加熱処理する。
Ｃ．熱界面材料の特性：
[0077]１つの代表的な態様においては、ＴＩＭ１０は圧縮性熱界面材料である。圧縮率は、所定の圧力を材料に印加し、材料の厚さの変化を求めることによって測定される。圧縮率は、通常は元の厚さのパーセントとして報告される。
[0078]幾つかの代表的な態様においては、ＴＩＭ１０は、良好な熱特性を維持しながら圧縮可能である。幾つかの代表的な態様においては、圧縮性ＴＩＭ１０を用いることによって、電子コンポーネント及び熱放散コンポーネント、例えば電子部品３０又はヒートシンク３２（図１Ａ〜１Ｄを参照）との向上した接触が可能である。幾つかの代表的な態様においては、圧縮性ＴＩＭ１０を用いることによって、電子コンポーネント及び熱放散コンポーネント、例えば電子コンポーネント３０又はヒートシンク３２（図１Ａ〜１Ｄを参照）の表面の間のより良好な接触を与えることにより熱接触抵抗の減少が与えられる。幾つかの代表的な態様においては、圧縮性ＴＩＭ１０を用いることによって、電子コンポーネント及び熱放散コンポーネント、例えば電子コンポーネント３０又はヒートシンク３２（図１Ａ〜１Ｄ）の許容度又は平坦度のより大きな変動が可能である。幾つかの代表的な態様においては、圧縮性ＴＩＭ１０を用いることによって、昇温温度によるコンポーネントの歪み又は湾曲の後であっても優れた熱伝達性能が可能である。
[0079]代表的な態様においては、圧縮率は、２つの１．３ｃｍ×１．３ｃｍの銅板の間に１．３ｃｍ×１．３ｃｍの試料を配置することによって求める。試料の元の厚さは、銅−試料−銅複合体の元の厚さから銅板の厚さを減じることによって求める。銅−試料−銅複合体を所定の圧力に２分間かける。２分後、銅−試料−銅複合体の厚さを再び測定する。試料の圧縮された厚さは、銅−試料−銅複合体の圧縮された厚さから銅板の厚さを減じることによって求める。試料の圧縮率は、（元の試料厚さ−圧縮された試料の厚さ）／元の試料厚さ×１００％として算出される。
[0080]幾つかの態様においては、４０ｐｓｉの圧力にかけた際に、ＴＩＭ１０は、少なくとも５％、少なくとも１０％、少なくとも１５％、少なくとも２０％、少なくとも３０％程度の低い値、及び少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％程度の高い値、或いは上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内の圧縮率を有する。幾つかの代表的な態様においては、ＴＩＭは、圧力を解放した後にその元の厚さに戻る。他の代表的な態様においては、ＴＩＭは、圧力を解放した後にその元の厚さに戻らない。
[0081]ＴＩＭ１０がその元の厚さに戻る程度は、スプリングバック比を用いて求めることができる。代表的な態様においては、スプリングバック比は、２ｐｓｉのような所定の圧力を、１０分間のような第１の所定の時間試料に印加することによって求める。第１の所定の時間の後、圧力を解放し、試料を、２０分間のような第２の所定の時間静置する。スプリングバック比は、
（第２の時間の後の試料厚さ−第１の時間の後の試料厚さ）／（元の試料厚さ−第１の時間の後の試料厚さ）×１００％
によって求められる。
[0082]幾つかの態様においては、低いスプリングバック比が望ましい。幾つかの態様においては、ＴＩＭ１０は、５０％未満、４０％未満、３０％未満、２５％未満、２０％未満、１０％未満、５％未満、又は０、或いは上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内のスプリングバック比を有する。
[0083]幾つかの代表的な態様においては、ＴＩＭ１０は、０．０５℃・ｃｍ２／Ｗ、０．１℃・ｃｍ２／Ｗ、０．５℃・ｃｍ２／Ｗ、０．７５℃・ｃｍ２／Ｗ程度の低い値、１℃・ｃｍ２／Ｗ、１．５℃・ｃｍ２／Ｗ、２℃・ｃｍ２／Ｗ、２．５℃・ｃｍ２／Ｗ程度の高い値、或いは上記の値の任意の２つの間で規定される任意の範囲内の熱インピーダンスを有する。
[0084]幾つかの代表的な態様においては、ＴＩＭ１０は、１３０℃の温度及び８５％の相対湿度において９６時間コンディショニングした後に、かかるコンディショニングの前のＴＩＭ１０の熱インピーダンスよりも２０％以下大きく、１０％以下大きく、５％以下大きく、或いはそれ以下の熱インピーダンスを有する。
[0085]幾つかの代表的な態様においては、ＴＩＭ１０は、１５０℃の温度において２００時間コンディショニングした後に、かかるコンディショニングの前のＴＩＭ１０の熱インピーダンスよりも２０％以下大きく、１０％以下大きく、５％以下大きく、或いはそれ以下の熱インピーダンスを有する。
Ａ．圧縮性熱界面材料：
Figure 0006532475
[0086]Kraton L-1203は、Kurary Co., Ltd.から入手できる水素化ポリブタジエンポリマーである。TACワックスは、The International Group, Inc.から入手できる。AC-1702は、Honeywell International Inc.から入手できるポリエチレンワックスである。PEW-0602Fワックスは、Nanjing Tianshi New Material Technologiesから入手できるポリテトラフルオロエチレン−ポリエチレンワックス混合物である。LICA 38は、Kenrich Petrochemicalから入手できるカップリング剤添加剤である。TTSは、Kenrich Petrochemicalから入手できるカップリング剤添加剤である。Irganox 1076は、BASFから入手できる酸化防止剤添加剤である。Cymel 1156は、CYTECから入手できる架橋剤添加剤である。熱伝導性フィラーは、約０．１ミクロン〜５０ミクロンの間の直径を有するアルミニウム粒子であった。
１．比較例１：
[0087]相変化材料（AC 1702）、ポリマー（Kraton L-1203）、添加剤（Irganox 1076、Cymel 1156、及びTTS）、並びに熱伝導性フィラー（アルミニウム粉末）を、表１に記載する量で反応器に加えた。混合物を、均一な分散液が形成されるまで１００℃において撹拌した。
[0088]比較例１は、１００℃において、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの２つの層の間に被覆した。比較例１の圧縮率を図３に示す。
２．比較例２：
[0089]ポリマー（Kraton L-1203）、添加剤（Irganox 1076及びLICA 38）、並びに熱伝導性フィラー（アルミニウム粉末）を、表１に記載する量で反応器に加えた。混合物を、均一な分散液が形成されるまで１５０℃において撹拌した。
[0090]比較例２は、８０℃において、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの２つの層の間に被覆した。比較例２の圧縮率を図４Ａに示す。比較例２の熱インピーダンスを図４Ｂに示す。
[0091]比較例２の熱伝導率は３．６４Ｗ／ｍ−Ｋであると求められた。
[0092]試料をESPECによって供給された環境チャンバー内で１３０℃の温度及び８５％の相対湿度において９６時間コンディショニングする高加速ストレス試験（ＨＡＳＴ試験）を用いて比較例２を試験した。試料のコンディショニングの前後において、試料の熱インピーダンスを求めた。熱インピーダンスにおける２０％未満の増加はＨＡＳＴ試験に合格したことを示し、一方、２０％以上の増加は不合格のＨＡＳＴ結果を示した。
[0093]比較例２はまた、試料をESPECによって供給された環境チャンバー内で１５０℃の温度で２００時間コンディショニングする加熱処理試験を用いて試験した。試料のコンディショニングの前後において、試料の熱インピーダンスを求めた。熱インピーダンスにおける２０％未満の増加は合格の加熱処理試験結果を示し、一方、２０％以上の増加は不合格の加熱処理試験結果を示した。
[0094]比較例２はＨＡＳＴ試験に合格したが、加熱処理試験に不合格であった。
３．実施例１：
[0095]相変化材料（TACワックス、PEW-0602F）、ポリマー（Kraton L-1203）、添加剤（Irganox 1076及びLICA 38）、並びに熱伝導性フィラー（アルミニウム粉末）を、表１に記載する量で反応器に加えた。混合物を、均一な分散液が形成されるまで１５０℃において撹拌した。
[0096]実施例１は、８０℃において、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの２つの層の間に被覆した。実施例１の圧縮率を図５Ａに示す。実施例１の熱インピーダンスを図５Ｂに示す。
[0097]実施例１の熱伝導率は４．４１Ｗ／ｍ−Ｋであると求められた。実施例１はＨＡＳＴ試験に合格した。
４．実施例２：
[0098]相変化材料（TACワックス、AC 1702、PEW-0602F）、ポリマー（Kraton L-1203）、添加剤（Irganox 1076、Cymel 1156、LICA 38、及びTTS）、並びに熱伝導性フィラー（アルミニウム粉末）を、表１に記載する量で反応器に加えた。混合物を、均一な分散液が形成されるまで１００℃において撹拌した。
[0099]実施例２は、１００℃において、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの２つの層の間に被覆した。実施例２の圧縮率を図６Ａに示す。実施例２の熱インピーダンスを図６Ｂに示す。
[00100]実施例２の熱伝導率は２．９４Ｗ／ｍ−Ｋであると求められた。実施例２はＨＡＳＴ試験及び加熱処理試験に不合格であった。
６．実施例３：
[00101]相変化材料（TACワックス、AC 1702、PEW-0602F）、ポリマー（Kraton L-1203）、添加剤（Irganox 1076、Cymel 1156、LICA 38、及びTTS）、並びに熱伝導性フィラー（アルミニウム粉末）を、表１に記載する量で反応器に加えた。混合物を、均一な分散液が形成されるまで１５０℃において撹拌した。
[00102]実施例３は、１００℃において、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの２つの層の間に被覆した。実施例３の圧縮率を図７Ａに示す。実施例３の熱インピーダンスを図７Ｂに示す。
[00103]実施例３の熱伝導率は２．７２Ｗ／ｍ−Ｋであると求められた。実施例２はＨＡＳＴ試験に合格であり、加熱処理試験に不合格であった。
７．スプリングバック試験：
[00104]実施例２の試料、Bergquist Company, Chanhassen, Minnesota,米国から入手できるGP3000S30パテパッドの試料、及びLaird Technologies, Laird PLC, London, England,英国から入手できるTFLEX360ギャップパッドの試料を、それぞれ２ｐｓｉにおいて圧縮した。１０分後、圧縮率を元の厚さのパーセントとして求め、圧を開放した。２０分後、スプリングバックを元の高さのパーセントとして求めた。スプリングバック比は、スプリングバック（％）を圧縮率（％）で割ることによって求めた。実施例２に関する試験の結果を図８Ａに示し、Lairdパッドに関する結果は図８Ｂに示し、下表２にまとめた。
Figure 0006532475
Ｂ．シリコーンゲル：
[00105]Honeywell International Inc.から入手できるPTM3180の２００ｇの塊状物を、１００℃の油温を有するRoss混合物中に約３０分間配置した。塊状のPTM3180が完全に溶融した後、Momentiveから供給された３ｇのTSE3051STシリコーンゲルをミキサーに加えた。PTM3180及びシリコーンゲルを、２０ｒｐｍにおいて３０分間混合した。
[00106]シリコーンゲル材料を含むPTM3180の圧縮率及び熱インピーダンスを、PTM3180のものと比較した。結果を表３に示す。
Figure 0006532475
[00107]ゲルを含む複合体の圧縮率は、PTM3180材料に関するほぼ０％と比べて、４０ｐｓｉにおいて約３３％であった。ＡＳＴＭ−Ｄ５４７０にしたがってシリコーンゲル複合体の熱伝導率及び熱インピーダンスを試験し、熱伝導率は３．１６Ｗ／ｍ−Ｋであることが分かり、熱インピーダンスは０．０８９℃・ｃｍ２／Ｗであることが分かった。表４に示すように、シリコーンゲル複合体材料はまたＨＡＳＴ試験にも合格した。
Figure 0006532475
Ｃ．多層熱界面材料：
１．比較例：
[00108]Laird Technologies, Laird PLC, London, England,英国から入手できる厚さ１ｍｍのTFLEX640ギャップパッド、及びこれもLaird Technologiesから入手できる厚さ１．５ｍｍのTFLEX380ギャップパッドの熱インピーダンスを、ＡＳＴＭ−Ｄ５４７０（その開示事項はその全部を参照として本明細書中に包含する）にしたがってLongwin 9091IRからの熱インピーダンステスターを用いて７０℃において求めた。
[00109]それぞれのパッドの熱インピーダンスを表５に与える。
２．PCM45F表面層：
[00110]ＴＩＭの中間層のマトリクスとしてギャップパッドTFLEX640を選択し、２５×２５ｍｍの寸法に切断した。Honeywell International Inc., Morristown, NJから入手できるPCM45Fの２５×２５ｍｍの片を、TFLEX640パッドの上面及び底面のそれぞれに適用した。ＡＳＴＭ−Ｄ５４７０にしたがって、熱インピーダンステスターを用いて、多層ＴＩＭの熱インピーダンスを求めた。
[00111]ＴＩＭの中間層のマトリクスとしてギャップパッドTFLEX380を選択し、２５×２５ｍｍの寸法に切断した。Honeywell International Inc., Morristown, NJから入手できるPCM45Fの２５×２５ｍｍの片を、TFLEX380パッドの上面及び底面のそれぞれに適用した。ＡＳＴＭ−Ｄ５４７０にしたがって、熱インピーダンステスターを用いて、多層ＴＩＭの熱インピーダンスを求めた。
[00112]それぞれの複合体ＴＩＭの熱インピーダンスを表５に与える。
３．PCM45F-SP表面層：
[00113]ＴＩＭの中間層のマトリクスとしてギャップパッドTFLEX640を選択し、２５×２５ｍｍの寸法に切断した。Honeywell International Inc., Morristown, NJから入手できるPCM45F-SPを、TFLEX640パッドの上面及び底面のそれぞれの上に印刷し、次に溶媒を乾燥させるために８０℃において３０分間加熱処理した。ＡＳＴＭ−Ｄ５４７０にしたがって、熱インピーダンステスターを用いて、多層ＴＩＭの熱インピーダンスを求めた。
[00114]複合体ＴＩＭの熱インピーダンスを表５に与える。
４．サーマルグリース表面層：
[00115]ＴＩＭの中間層のマトリクスとしてギャップパッドTFLEX640を選択し、２５×２５ｍｍの寸法に切断した。Dow Corning, Midland, MIから入手できるサーマルグリースTC5026を、TFLEX640パッドの上面及び底面のそれぞれの上に印刷した。ＡＳＴＭ−Ｄ５４７０にしたがって、熱インピーダンステスターを用いて、多層ＴＩＭの熱インピーダンスを求めた。
[00116]複合体ＴＩＭの熱インピーダンスを表５に与える。
５．ゲル表面層を有するPTM3180：
[00117]ＴＩＭの中間層のマトリクスとしてギャップパッドTFLEX640を選択し、２５×２５ｍｍの寸法に切断した。Honeywell International Inc., Morristown, NJから入手できるゲルを有するPTM3180の２５×２５ｍｍの片を、TFLEX640パッドの上面及び底面のそれぞれに適用した。ＡＳＴＭ−Ｄ５４７０にしたがって、熱インピーダンステスターを用いて、多層ＴＩＭの熱インピーダンスを求めた。
[00118]複合体ＴＩＭの熱インピーダンスを表５に与える。
６．PCM45F及びPTM3180表面層：
[00119]ＴＩＭの中間層のマトリクスとしてギャップパッドTFLEX640を選択し、２５×２５ｍｍの寸法に切断した。Honeywell International Inc., Morristown, NJから入手できるPCM45Fの２５×２５ｍｍの片を、TFLEX640パッドの１つの面に適用した。Honeywell International Inc., Morristown, NJから入手できるPTM3180の２５×２５ｍｍの片を、TFLEX640パッドの反対側の面に適用した。ＡＳＴＭ−Ｄ５４７０にしたがって、熱インピーダンステスターを用いて、多層ＴＩＭの熱インピーダンスを求めた。
[00120]複合体ＴＩＭの熱インピーダンスを表５に与える。
７．TS27表面層：
[00121]ＴＩＭの中間層のマトリクスとしてギャップパッドTFLEX640を選択し、２５×２５ｍｍの寸法に切断した。ポリマー、硬質ワックス及び軟質ワックス、並びに熱伝導性フィラーを含む圧縮性熱界面材料であるTS27の２５×２５ｍｍの片を、TFLEX640パッドの上面及び底面のそれぞれに適用した。ＡＳＴＭ−Ｄ５４７０にしたがって、熱インピーダンステスターを用いて、多層ＴＩＭの熱インピーダンスを求めた。
[00122]複合体ＴＩＭの熱インピーダンスを表５に与える。
Figure 0006532475
[00123]本発明を代表的な設計を有するものとして記載したが、本発明は本発明の精神及び範囲内で更に修正することができる。したがって、本出願は、その一般原理を用いる発明の任意のバリエーション、使用、又は適応をカバーすると意図される。更に、本出願は、本発明が属する技術における公知又は慣習的な手順に包含され、特許請求の範囲の限界内に包含される本発明からのかかる逸脱をカバーすると意図される。
本発明の具体的態様は以下のとおりである。
[１]
少なくとも１種類のポリマー；
少なくとも１種類の熱伝導性フィラー；及び
ＡＳＴＭ−Ｄ１３２１によって測定して少なくとも５０の針入度値を有するワックスを含む少なくとも１種類の相変化材料；
を含む圧縮性熱界面材料。
[２]
圧縮性熱界面材料が、４０ｐｓｉの印加接触圧力下で少なくとも５％の圧縮率を有する、[１]に記載の圧縮性熱界面材料。
[３]
圧縮性熱界面材料が５０％以下のスプリングバック比を有する、[１]に記載の圧縮性熱界面材料。
[４]
少なくとも１種類の相変化材料が、ＡＳＴＭ−Ｄ１３２１によって測定して５０未満の針入度値を有する第２のワックスを含む、[１]に記載の圧縮性熱界面材料。
[５]
少なくとも１種類の相変化材料が、ポリエチレンワックス、エチレン−酢酸ビニルコポリマーワックス、及び酸化ポリエチレンワックスからなる群から選択されるワックスを含む、[１]に記載の圧縮性熱界面材料。
[６]
少なくとも１種類の熱伝導性フィラーが、金属、合金、非金属、金属酸化物、セラミックス、及びこれらの組合せからなる群から選択されるフィラーを含む、[１]に記載の圧縮性熱界面材料。
[７]
少なくとも１種類のカップリング剤、少なくとも１種類の酸化防止剤、及び少なくとも１種類の架橋剤を更に含む、[１]に記載の圧縮性熱界面材料。
[８]
少なくとも１種類のポリマー、少なくとも１種類の熱伝導性フィラー、及びＡＳＴＭ−Ｄ１３２によって測定して少なくとも５０の針入度値を有するワックスを含む中間層；
少なくとも１種類の相変化材料及び少なくとも１種類の熱伝導性フィラーを含み、中間層の第１の表面に接触している第１の表面層；並びに
少なくとも１種類の相変化材料及び少なくとも１種類の熱伝導性フィラーを含み、中間層の第２の表面に接触している第２の表面層；
を更に含む、[１]に記載の圧縮性熱界面材料。
[９]
少なくとも１種類の溶媒；
少なくとも１種類のポリマー；
少なくとも１種類の熱伝導性フィラー；及び
ＡＳＴＭ−Ｄ１３２１によって測定して少なくとも５０の針入度値を有するワックスを含む少なくとも１種類の相変化材料；
を含む、圧縮性熱界面材料を形成するための配合物。
[１０]
ヒートシンク；
電子チップ；
少なくとも１種類のポリマー、少なくとも１種類の熱伝導性フィラー、及びＡＳＴＭ−Ｄ１３２１によって測定して少なくとも５０の針入度値を有する少なくとも１種類のワックスを含む、ヒートシンクと電子チップの間に配置されている圧縮性熱界面材料；
を含む電子コンポーネント。

Claims (3)

  1. 少なくとも１種類のポリマー；
    少なくとも１種類の熱伝導性フィラー；並びに
    ２５℃においてＡＳＴＭ−Ｄ１３２１によって測定して７０未満の針入度値を有する第１のワックス、及び２５℃においてＡＳＴＭ−Ｄ１３２１によって測定して少なくとも７０の針入度値を有する第２のワックスを含む、少なくとも１種類の相変化材料；
    を含む圧縮性熱界面材料。
  2. 少なくとも１種類の溶媒；
    少なくとも１種類のポリマー；
    少なくとも１種類の熱伝導性フィラー；並びに
    ２５℃においてＡＳＴＭ−Ｄ１３２１によって測定して７０未満の針入度値を有する第１のワックス、及び２５℃においてＡＳＴＭ−Ｄ１３２１によって測定して少なくとも７０の針入度値を有する第２のワックスを含む、少なくとも１種類の相変化材料；
    を含む、圧縮性熱界面材料を形成するための配合物。
  3. ヒートシンク；
    電子チップ；
    少なくとも１種類のポリマー、少なくとも１種類の熱伝導性フィラー、並びに２５℃においてＡＳＴＭ−Ｄ１３２１によって測定して７０未満の針入度値を有する第１のワックス、及び２５℃においてＡＳＴＭ−Ｄ１３２１によって測定して少なくとも７０の針入度値を有する第２のワックスを含む、ヒートシンクと電子チップの間に配置されている圧縮性熱界面材料；
    を含む電子コンポーネント。
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