JP7223058B2 - 薄型化封止接着構造 - Google Patents
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Description
従来の薄型ベイパーチャンバーは、内部の蒸発及び凝縮の二相の現象を利用して、チップの熱をベイパーチャンバー全体の平面上に受動的に伝達させる。また、従来の薄型ベイパーチャンバーは5G電子機器上に広く使用できるようにするために、製造コストと量産の問題を解決する必要がある。
現在、薄型ベイパーチャンバーの接合技術には、拡散接合、レーザー溶接、共晶接合が含まれるが、これらの接合技術は超薄型ベイパーチャンバーにとって製造工程の複雑化、低い生産効率、高い製造コストといった制限を生じている。
このヒートシンクは、発熱体と熱的に接続される複数のヒートパイプと、複数のヒートパイプと熱的に接続された放熱部と、を備えたヒートシンクであって、複数の前記ヒートパイプのうち、少なくとも前記発熱体と熱的に接続される蒸発部が、複数の前記ヒートパイプの熱輸送方向に対して直交方向の断面形状が扁平である扁平部を有し、該扁平部のうち、厚さ方向の面が前記発熱体と対向配置されている。
前記第1薄片部がアルミニウム、銅、ニッケル、金、銀、シリコン、セラミック、エポキシ樹脂、ポリイミドまたはプラスチックである。
前記接着部と前記第1薄片部及び前記第2薄片部の接合の90度剥離強度が4N/cm以上である。
前記接着部と前記第1薄片部及び前記第2薄片部の接合の180度剥離強度が2N/cm以上である。
前記第2薄片部が、アルミニウム、銅、ニッケル、金、銀、シリコン、セラミック、エポキシ樹脂、ポリイミドまたはプラスチックである。
前記第1機能層が、セラミック材料、グラフェン材料または接着剤であり、前記接着剤が、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、ナノシリコン、ナノチタンの接着剤の少なくとも1つである。
前記第2機能層の厚みが200マイクロメートル未満であり、かつ相隣するその第2機能層の下表面が前記第1機能層の上表面に貼合され、前記第2機能層が、セラミック材料、グラフェン材料、接着剤、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリウレタン、銅、アルミニウム、接着材料または金属導電材料である。
前記接着剤が、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、ナノシリコン、ナノチタンの接着剤の少なくとも1つである。
本発明の第1実施例を図1と共に説明する。
図1は、第1実施例を示す薄型化封止接着構造の断面図である。
第1薄片部101の一面の一部または全部が接着部201に相隣して接合され、接着部201が第1薄片部101と第2薄片部301の間に配置される。
第2薄片部301の一面の一部または全部が接着部201に相隣して接合される。
シリコン樹脂は高度架橋構造を備えた熱硬化性ポリシロキサン高分子を有し、前記ポリシロキサン高分子はオルガノクロロシランの加水分解縮合と転位を経て、室温下で安定した活性シロキサンプレポリマーとし、さらに加熱して縮合架橋させてより硬い、または弾性がより小さい固体シリコン樹脂とすることができる。このシリコン樹脂は優れた電気絶縁性、温度耐性、防水効果を有する。
ポリエステルは、例えばポリエチレンテレフタラートなど、主鎖上にエステル基(COO)官能基を含有する高分子である。
ポリウレタンは、主鎖中にウレタン官能基を含有する高分子を指す。
ナノシリコン及びナノチタンは、上述の高分子との混合物であり、接着強度を高めることができる。
薄型化ベイパーチャンバー(Vapor Chamber,VC)への応用としては、第1薄片部101と第2薄片部301の少なくとも1つに収容空間401があり、収容空間401にゲル(gel)、ロウ(wax)、熱溶融材料(hot-melt material)、熱伝導材料の少なくとも1つをいっぱいに充填する。
本実施例では、第2薄片部301は、中央部が第1薄片部101から離間するように溝形に屈曲され、この第1薄片部101から離間した部分に収容空間401が形成される。
また、第2薄片部301の第1薄片部101側の一面は、収容空間401の両側において、接着部201に相隣して接合される。
第1薄片部101は、平板状であり、第2薄片部301側の一面の全部が接着部201に相隣して接合される。
ゲルは、固体の、ゼリー状材料であって、充分に希釈した架橋システムであり、安定状態下で流動性がない。重量で計算するとゲルの主要成分は液体であるが、液体中の三次元架橋網目構造により、ゲルは多くの側面で固体に近い特性を備えている。
ロウは、長アルキル鎖を有する有機化合物であり、ロウは脂肪酸と長鎖のアルコールで形成されたエステル類、または長鎖炭化水素化合物である。
熱溶融材料相変化材料(PCM,Phase Change Material)は、温度変化に伴い形態を変化させ、かつ潜熱を提供できる物質であり、この材料が固体から液体に、または液体から固体に変化する過程を相変化プロセスという。
接着部201と第1薄片部101及び第2薄片部301の接合の90度剥離強度は4N/cm以上である。接着部201と第1薄片部101及び第2薄片部301の接合の180度剥離強度は2N/cm以上である。
第2薄片部301は、アルミニウム、銅、ニッケル、金、銀、シリコン、セラミック、エポキシ樹脂、ポリイミドまたはプラスチックである。
ポリイミドは、官能基に基づいて脂肪族、半芳香族、芳香族のポリイミドに分けることができ、また熱特性に基づき、熱可塑性と熱硬化性のポリイミドに分けることができる。
ポリイミドはイミド基を含有する有機高分子材料であり、その製造方法は主にジアミン類と二無水物類を反応させ、重合してポリアミド酸高分子とした後、高温イミド化(Imidization)を経てポリイミド高分子が形成される。
図2は、参考例を示す薄型化封止接着構造の断面図である。
参考例の薄型化封止接着構造は、第1薄片部101と、接着部201と、第2薄片部301を含む。
第1薄片部101の一面の一部または全部が接着部201に相隣して接合され、接着部201が第1薄片部101と第2薄片部301の間に配置される。
接着部201が、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、ナノシリコン、ナノチタンの少なくとも1つの接着剤であり、かつ前記接着部201の厚み範囲が0.5~100マイクロメートルである。
第2薄片部301の一面の一部または全部が接着部201に相隣して接合される。
本参考例では、第1薄片部101及び第2薄片部301は、平板状であり、一面の全部が接着部201に相隣して接合される。
第1薄片部101、接着部201、第2薄片部301を組み合わせて薄型化封止接着構造とし、前記薄型化封止接着構造の厚みは200マイクロメートル以下であることを特徴とする。
接着部201と第1薄片部101及び第2薄片部301の接合の90度剥離強度は4N/cm以上である。接着部201と第1薄片部101及び第2薄片部301の接合の180度剥離強度は2N/cm以上である。
第2薄片部301は、アルミニウム、銅、ニッケル、金、銀、シリコン、セラミック、エポキシ樹脂、ポリイミドまたはプラスチックである。
以下、放熱導電性フレキシブル基板への応用である第2実施例を説明する。
図3は、第1機能層501と第2機能層502を貼合わせた薄型化封止接着構造の断面図である。
図1に示す第1実施例の薄型化封止接着構造における第1薄片部101及び第2薄片部301の少なくとも一つにおいて、接着部201と逆側の外側面を覆う少なくとも1つの第1機能層501と、少なくとも1つの第2機能層502を備える。
第1機能層501が、セラミック材料、グラフェン材料または接着剤であり、この接着剤がエポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、ナノシリコン、ナノチタンの少なくとも1つの接着剤である。
第2機能層502が、セラミック材料、グラフェン材料、接着剤、ポリイミド、ポリアミド(polyamide)、ポリエステル、ポリプロピレン(polypropylene)、ポリウレタン、銅、アルミニウム、接着材料または金属導電材料であり、この接着剤がエポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、ナノシリコン、ナノチタンの少なくとも1つの接着剤である。
ポリアミドはカルボキシル基とアミノ基を含有するモノマーが、アミド結合を介して重合することで形成される高分子である。
ポリプロピレンは繰り返し単位が3個の炭素原子で構成され、そのうち2個の炭素原子が主鎖上にあり、1個の炭素原子が側鎖の形式で存在する高分子材料である。
図4は、外層に放熱コーティング層を設置した第3実施例の薄型化封止接着構造の断面図である。
第3実施例では、図1に示す第1実施例の薄型化封止接着構造における第1薄片部101及び第2薄片部301の内の少なくとも1つにおいて、接着部201と逆側の外側面を覆う放熱コーティング層601を備える。
図4に示すように、第2薄片部301の外側面を覆って放熱コーティング層601を設けることで、放熱コーティング層601の使用量を節約し、片面放熱作用の効果を達成するとともに、第2薄片部301の放熱面積と放射放熱特性を高めることができる。
接着部201と第1薄片部101及び第2薄片部301の接合の90度剥離強度は4N/cm以上である。接着部201と第1薄片部101及び第2薄片部301の接合の180度剥離強度は2N/cm以上である。
第2薄片部301は、アルミニウム、銅、ニッケル、金、銀、シリコン、セラミック、エポキシ樹脂、ポリイミドまたはプラスチックである。
熱伝導材料が酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化ケイ素、カーボンブラック粉、グラファイト粉、グラフェン粉、カーボンナノチューブ、ナノダイヤモンド粉、セラミック粉の少なくとも1つを含む。
第1機能層501の厚みが200マイクロメートル未満であり、かつ相隣する第1機能層501の下表面が第1薄片部101及び/又は第2薄片部301の上表面に貼合され、第1機能層501が、セラミック材料、グラフェン材料または接着剤であり、この接着剤がエポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、ナノシリコン、ナノチタンの少なくとも1つの接着剤である。
第2機能層502の厚みが200マイクロメートル未満であり、かつ相隣するその第2機能層502の下表面が第1機能層501の上表面に貼合される。
第2機能層502が、セラミック材料、グラフェン材料、接着剤、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリウレタン、銅、アルミニウム、接着材料または金属導電材料の少なくとも1つである。
接着剤がエポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、ナノシリコン、ナノチタンの少なくとも1つの接着剤である。
本発明の薄型化封止接着構造の厚みは200マイクロメートル以下であり、この薄型化構造は過去の従来技術とは異なり、電子機器のより小さい限られた空間内における放熱の解決策を提供できる。
本発明の薄型化封止接着構造は、電子部材の封止、薄型化放熱片及び放熱導電性フレキシブル基板の分野に応用することができる。
201 接着部
301 第2薄片部
401 収容空間
501 第1機能層
502 第2機能層
601 放熱コーティング層
Claims (8)
- 薄型化封止接着構造であって、第1薄片部と、第2薄片部と、接着部と、を含み、
前記第1薄片部が両面を備え、
前記第2薄片部が両面を備え、
前記接着部が前記第1薄片部と前記第2薄片部の間に配置され、かつ前記第1薄片部の一面の一部または全部が前記接着部に相隣して接合され、前記第2薄片部の一面の一部または全部が前記接着部に相隣して接合され、前記接着部がエポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、ナノシリコン、ナノチタンの少なくとも1つの接着剤であり、かつその厚み範囲が0.5~100マイクロメートルであり、
前記第1薄片部と前記第2薄片部の少なくとも1つに収容空間が設けられ、前記収容空間に、ゲル、ロウ、熱溶融材料、熱伝導材料の少なくとも1つがいっぱいに充填され、
前記第1薄片部、前記接着部、前記第2薄片部を組み合わせて前記薄型化封止接着構造とし、前記薄型化封止接着構造の厚みが200マイクロメートル以下である、ことを特徴とする、薄型化封止接着構造。 - 前記第1薄片部が、アルミニウム、銅、ニッケル、金、銀、シリコン、セラミック、エポキシ樹脂、ポリイミドまたはプラスチックである、ことを特徴とする、請求項1に記載の薄型化封止接着構造。
- 前記接着部が、シリコン、チタン、エポキシ樹脂、シリコンゲル材料の少なくとも1つであり、前記接着部と第1薄片部及び第2薄片部の接合の90度剥離強度が4N/cm以上である、ことを特徴とする、請求項1に記載の薄型化封止接着構造。
- 前記接着部が、シリコン、チタン、エポキシ樹脂、シリコンゲル材料の少なくとも1つであり、前記接着部と第1薄片部及び第2薄片部の接合の180度剥離強度が2N/cm以上である、ことを特徴とする、請求項1に記載の薄型化封止接着構造。
- 前記第2薄片部がアルミニウム、銅、ニッケル、金、銀、シリコン、セラミック、エポキシ樹脂、ポリイミドまたはプラスチックである、ことを特徴とする、請求項1に記載の薄型化封止接着構造。
- 前記熱伝導材料が酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化ケイ素、カーボンブラック粉体、グラファイト粉体、グラフェン粉、カーボンナノチューブ、ナノダイヤモンド粉体、セラミック粉体の少なくとも1つを含む、ことを特徴とする、請求項1に記載の薄型化封止接着構造。
- 第1薄片部及び第2薄片部の少なくとも1つにおいて、前記接着部と逆側の外側面を覆う少なくとも1つの第1機能層と、少なくとも1つの第2機能層が設けられ、前記第1機能層の厚みが200マイクロメートル未満であり、かつ相隣する第1機能層の下表面が前記第1薄片部及び/又は第2薄片部の上表面に貼合され、前記第1機能層が、セラミック材料、グラフェン材料または接着剤であり、前記接着剤が、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、ナノシリコン、ナノチタンの接着剤の少なくとも1つであり、前記第2機能層の厚みが200マイクロメートル未満であり、かつ相隣するその第2機能層の下表面が前記第1機能層の上表面に貼合され、前記第2機能層が、セラミック材料、グラフェン材料、接着剤、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリウレタン、銅、アルミニウム、接着剤または金属導電材料であり、前記接着剤が、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、ナノシリコン、ナノチタンの接着剤の少なくとも1つである、ことを特徴とする、請求項1に記載の薄型化封止接着構造。
- 前記第1薄片部及び第2薄片部の少なくとも1つにおいて、前記接着部と逆側の外側面を覆って放熱コーティング層が設けられ、前記放熱コーティング層がグラフェン、グラファイトシート、セラミックの少なくとも1つである、ことを特徴とする、請求項1に記載の薄型化封止接着構造。
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