KR101367040B1 - 분배성 경화 수지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회로 포장에 있어서 전자기파/고주파 간섭 (EMI/RFI) 차폐 및 열 관리를 용이하게 하는 방법, 물질 및 장치를 개시한다. 보다 구체적으로, 열 및 EMI 관리가 개선된 집적 회로의 포장 방법, 열 계면 및/또는 EMI 차폐물로서 사용하기 위한 배합물의 처리 방법 및 EMI 차폐 및 열 관리 장치가 개시되어 있다. 보다 구체적으로 본 발명은 열 및/또는 전기 전도성 (또는 열 전도성 및/또는 전기 절연성) 폼-인-플레이스 완전 경화된 배합물의 점도를 조정하여 배합물에 분배성을 부여하기 위한 방법 및 장치를 개시한다. 또한, 열 계면 및/또는 EMI 차폐물로서 사용하기 위한 배합물의 처리 방법이 개시되어 있다. 배합물은 미립자 충전제 성분과 예비경화된 겔 성분의 혼합물이다. 상기 방법은 배합물에 전단력을 가하여, 배합물에 분배성을 부여하는 것을 포함한다.

전자기파/고주파 간섭 차폐, 열 관리

Description

분배성 경화 수지 {DISPENSABLE CURED RESIN}

<관련 출원과의 연계>

본 출원은 2006년 3월 28일 출원된 미국 가출원 제60/786,633호로부터 우선권의 이점을 청구한다.

본 발명은 일반적으로, 전자 회로 포장에 있어서 개선된 전자기파/고주파 간섭 (EMI/RFI) 차폐 및 열 관리를 위한 방법, 물질 및 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 전자 회로 포장에 있어서 EMI/RFI 차폐 및 열 관리를 위해 사용되는 열 및/또는 전기 전도성 폼-인-플레이스 (form-in-place) 완전 경화 배합물의 점도를 조정하여 배합물에 분배성을 부여하기 위한 방법, 물질 및 장치에 관한 것이다.

텔레비전, 라디오, 컴퓨터, 의료 기기, 사무 기기, 통신 장비 등과 같은 최신 전자 장치를 위한 회로 디자인은 점점 복잡하고 콤팩트화되고 있다. 예를 들어, 이러한 및 다른 장치를 위해 수십만개의 트랜지스터 등가물을 함유하는 집적 회로가 제조되어 왔다. 디자인의 복잡성은 증가되었지만, 더 작은 전자 성분을 제조하고, 훨씬 더 작은 영역에 이러한 성분을 더 많이 패킹할 수 있는 능력이 개선 됨에 따라 장치의 크기는 계속해서 축소되고 있다.

전자 성분이 소형화되고 집적 회로 기판 및 칩에 더 조밀하게 패킹됨에 따라, 현재 디자이너 및 제조자는 이러한 성분들에 의해 불가피하게 발생되는 열을 어떻게 방산시켜야 할 지에 대한 문제에 직면하였다. 실제로, 다수의 전자 성분 및 특히 트랜지스터 및 마이크로프로세서와 같은 출력 반도체 성분이 고온에서 고장 또는 오기능을 일으키기가 더 쉽다는 것은 널리 공지되어 있다. 따라서, 방열성은 종종 성분의 성능에서 제한 인자이다.

종래 집적 회로내의 전자 성분은 장치의 하우징내에서 공기의 강제 또는 대류 순환을 통해 냉각되었다. 이와 관련하여, 대류로 발생된 기류에 노출되는 포장의 표면적을 증가시키도록 냉각 핀 (fin)이 성분 포장의 일체형 부품으로서 제공되거나 거기에 별도로 부착되었다. 또한 전기 팬을 사용하여 하우징내에서 순환하는 공기의 부피를 증가시켰다. 그러나, 전류 전자 디자인의 전형적인 고 출력 회로 및 더 작지만 보다 조밀하게 패킹된 회로의 경우, 단순한 공기 순환은 종종 회로 성분을 충분히 냉각시키기에 불충분한 것으로 밝혀졌다.

단순 공기 순환에 의해 이룰 수 있는 것 이상의 방열은 전자 성분을 "냉각판" 또는 다른 열 싱크 (sink) 또는 확산기와 같은 방열 부재에 직접 설치함으로써 수행될 수 있다. 방열 부재는 전용 열 전도성 세라믹 또는 금속 판 또는 핀형 구조물, 또는 단순히 장치의 섀시 또는 회로 기판일 수 있다. 그러나, 전자 성분과 방열 부재 사이의 통상적 온도 구배를 초과하는 상당한 온도 구배가 본체 사이의 계면에서 열 계면 임피던스 또는 접촉 저항으로서 발생된다.

성분과 열 싱크의 밀착하는 열 계면 표면은 전형적으로 거시적 또는 미시적 규모에서 불규칙하다. 계면 표면이 정합될 경우, 그 사이에 공기가 포획될 수 있는 포켓 (pocket) 또는 공극 공간이 생성된다. 이러한 포켓은 계면내의 전체 표면적 접촉을 감소시켜서, 계면을 통한 열 전달 면적 및 열 전달의 전체 효율을 감소시킨다. 또한, 널리 알려져 있는 바와 같이 공기는 비교적 불량한 열 전도체이므로, 계면내의 공기 포켓의 존재는 계면을 통한 열 전달률을 감소시킨다.

계면을 통한 열 전달 효율을 개선시키기 위하여, 열 전도성, 전기 절연성 물질의 패드 또는 다른 층을 종종 열 싱크와 전자 성분 사이에 개재시켜 임의의 표면의 불규칙한 부분을 충전시키고, 공기 포켓을 제거한다. 초기에는 이러한 목적을 위하여 산화알루미늄과 같은 열 전도성 충전제로 충전된 실리콘 그리스 또는 왁스와 같은 물질이 사용되었다. 이러한 물질은 통상의 실온에서 보통 반액체 또는 고체이지만, 승온에서 액화 또는 연화되어 유동하여 계면 표면의 불규칙한 부분에 더 잘 정합될 수 있다. 이러한 물질의 예가, 관련 개시 내용이 전문으로 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제5,250,209호; 제5,167,851호; 제4,764,845호; 제4,473,113호; 제4,466,483호; 및 제4,299,715호에 기재되어 있다.

그러나, 종래 당업계에 공지된 상기한 유형의 그리스 및 왁스는 일반적으로 실온에서 자립성 또는 형태-안정성이 아니며, 열 싱크 또는 전자 성분의 계면 표면에 도포하기에 지저분한 것으로 생각된다. 이러한 물질을 취급의 용이성을 위해 종종 바람직한 필름 형태로 제공하기 위해서는, 내부에 또는 그 사이에 추가의 공기 포켓이 형성될 수 있는 또다른 계면 층을 도입하는 기재, 웹 또는 다른 담체가 제공되어야 한다. 또한, 이러한 물질의 사용은 전형적으로 수동 적용 또는 제조 비용을 증가시키는 전자 어셈블러에 의한 레이업 (lay-up)을 포함한다.

별법으로, 또다른 접근법은 실리콘 그리스 또는 왁스 대신 경화된 시트형 물질을 사용하는 것이다. 이러한 물질은 배합되고, 중합체 결합제내에 분산된 1종 이상의 열전도성 미립자 충전제를 함유할 수 있다. 이러한 물질은 경화된 시트, 테이프, 패드 또는 필름 형태로 제공될 수 있다. 전형적인 결합제 물질은 실리콘, 우레탄, 열가소성 고무 및 다른 엘라스토머를 포함하며, 전형적인 충전제는 산화알루미늄, 산화마그네슘, 산화아연, 질화붕소 및 질화알루미늄을 포함한다.

상기 계면 물질의 예로는 알루미나 또는 질화붕소-충전된 실리콘 또는 우레탄 엘라스토머 (CHO-THERM (상표명) 및 THERM-A-GAP (상표명)하에 파커-한니핀 코포레이션에 의해 시판됨)가 있다. 또한, 열 에너지를 전달하기 위한 경화된 형태-안정성 시트형 열 전도성 물질을 개시한 미국 특허 제4,869,954호를 참조한다. 계면 물질은 우레탄 결합제, 경화제 및 1종 이상의 열 전도성 충전제로 형성된다. 산화알루미늄, 질화알루미늄, 질화붕소, 산화마그네슘 또는 산화아연을 포함할 수 있는 충전제의 입도는 약 1 내지 50 마이크로미터 (0.05 내지 2 mil) 범위이다. 유사한 물질이 미국 특허 제5,679,457호; 제5,545,473호; 제5,533,256호; 제5,510,174호; 제5,471,027호; 제5,359,768호; 제5,321,582호; 제5,309,320호; 제5,298,791호; 제5,213,868호; 제5,194,480호; 제5,151,777호; 제5,137,959호; 제5,060,114호; 제4,979,074호; 제4,974,119호; 제4,965,699호; 제4,869,954호; 제4,842,911호; 제4,782,893호; 제4,685,987호; 제4,654,754호; 제4,606,962호; 제 4,602,678호, 및 WO 96/37915호에 기재되어 있다. 겔 또는 겔-유사 결합제 또는 담체 충전제를 비롯한 다른 물질이 미국 특허 제6,031,025호; 제5,929,138호; 제5,741,877호; 제5,665,809호; 제5,467,251호; 제5,079,300호; 제4,852,646호; 및 WO 96/05602호, WO 00/63968호; 및 EP 643,551호에 기재되어 있다. 이러한 참고 문헌 각각의 개시 내용은 본원에 참고로 포함된다.

상기한 유형의 시트, 패드 및 테이프는 미국 특허 제5,359,768호에 기재된 전자 성분 조립체, 예컨대 반도체 칩, 즉 다이의 전도성 냉각에 있어서 계면 물질로 사용하기 위해 일반적으로 용인되어 왔었다. 그러나, 특정 용도에서, 스프링, 클램프 등과 같은 무거운 고정 요소는, 효과적인 열 전달을 위한 충분한 표면을 얻기 위하여, 이들 물질을 계면 표면에 정합시키기에 충분한 힘을 가할 필요가 있다. 실제로, 몇가지 용도의 경우, 승온에서 액화, 용융 또는 연화되는 그리스 및 왁스와 같은 물질은 비교적 낮은 클램핑 압력하에서 계면 표면에 잘 정합할 수 있기 때문에 계속해서 선호되었다.

최근, 취급의 용이성을 위하여 실온에서 자립성 및 형태-안정성이지만, 전자 성분의 작동 온도 범위내의 온도에서 액화 또는 달리 연화되어 계면 표면에 잘 정합하는 점성 틱소트로픽 상을 형성하는 상 변화 물질이 도입되었다. 자립 필름으로서 또는 기재 표면 상에 인쇄된 가열된 스크린으로서 공급될 수 있는 이러한 상 변화 물질은 약 5 psi (35 kPa)의 비교적 낮은 클램핑 압력하에 성분의 작동 온도내에서 적합하게 유동하여 마치 그리스 및 왁스와 같이 유리하게 기능한다. 이러한 물질은 또한 통상적으로 양도된 미국 특허 제6,054,198호 및 미국 출원 제 09/212,111호 (1998년 12월 15일에 출원됨, 발명의 명칭 "상 변화 계면 물질의 적용 방법")에 기재되어 있으며, THERMFLOW (상표명) T310, T443, T705, T710, T725 및 A725하에 파커-한니핀 코포레이션에 의해 시판되고 있다. 다른 상 변화 물질이 HI-FLOW (상표명)하에 베르그퀴스트 컴파니 (Bergquist Company) (미국 미네소타주 미니애폴리스 소재)에 의해, T-PCM (상표명)하에 써마곤, 인코포레이티드 (Thermagon, Inc.) (미국 오하이오주 클리브랜드 소재)에 의해 및 THERMAPHASE (상표명)하에 오르쿠스, 인코포레이티드 (Orcus, Inc.) (미국 캔자스주 스틸웰 소재)에 의해 시판되고 있다. 또한 상 변화 물질/금속 호일 라미네이트가 T-MATE (상표명)하에 써마곤, 인코포레이티드에 의해 시판되고 있다.

전형적인 상업용의 경우, 열 계면 물질은 내부 및 외부 이형 라이너 및 열 배합물의 내층을 포함하는 테이프 또는 시트 형태로 제공될 수 있다. 열 배합물이 본래 접착성이지 않을 경우, 배합물을 열 싱크의 열 전달 표면에 도포하기 위하여 배합물 층의 한 면을 감압성 접착제 (PSA)의 박층으로 코팅할 수 있다. 자동화 분배 및 도포를 용이하게 하기 위하여, 테이프 또는 시트의 외부 이형 라이너 및 배합물 내층을 다이 커팅하여 일련의 개별 프리사이즈된 (pre-sized) 패드를 형성할 수 있다. 따라서, 각각의 패드는 내부 이형 라이너로부터 제거되고, 열 싱크 제조자에 의해 수행될 수 있는 통상적인 "박리 및 고착" 적용시 접착제 층을 사용하여 열 싱크에 결합될 수 있다.

패드를 열 싱크 또는 확산기와 같은 방열 부재의 열 전달 표면에 부착시키고, 적소에 보호 커버를 형성하는 외부 라이너를 사용하여, 배합물 층의 외부 표 면, 방열 부재 및 패드를 통합 조립체로서 제공할 수 있다. 조립체의 설치 전에, 배합물 층으로부터 외부 이형 라이너를 제거하고, 패드를 전자 성분 상에 배치한다. 클램프를 사용하여 조립체를 적소에 고정시킬 수 있다.

다른 물질들이 미국 특허 제5,467,251호, 및 통상적으로 양도된 미국 특허 제5,781,412호에 예시되어 있다. THERM-A-FORM (상표명)하에 파커-한니핀 코포레이션에 의해 시판되는 물질은 일반적으로 열 계면 배합물, 코크 (caulk), 폼-인-플레이스 물질 또는 캡슐화제로 칭해진다. 이러한 물질은 전형적으로 1개 이상의 튜브, 용기 등의 내부에 충전되어, 또는 훨씬 종종, 실온 또는 승온에서 갭 또는 배합물이 도포되는 성분내에 폼-인-플레이스로 경화되는 1 또는 2 부분의 액체 또는 다른 유동성의 충전된 반응성 계로서 공급된다. 전형적인 도포기는 카트리지 또는 튜브 주입기 (gun) 또는 다른 분배계를 포함한다.

상기 예시된 바와 같은 열 관리에 사용가능한 다양한 물질 및 응용을 고려하여, 열 관리 물질에 있어서 이러한 물질 및 응용의 계속적인 개선은 전자 제품 제조자에 유용할 것으로 기대된다.

<발명의 개요>

열 및 EMI 관리가 개선된 집적 회로의 포장 방법이 개시된다. 상기 방법은 배합물에 전단력을 가하여 배합물의 점도를 감소시키는 것을 포함한다. 이러한 점도 감소는 배합물에 분배성을 부여하며, 배합물이 집적 회로 상에 분배되어 열 및 EMI 관리 층을 제공한다. 배합물은 예비경화된 겔 성분과 미립자 충전제 성분의 혼합물이다.

본 발명은 회로 포장에 있어서 전자기파/고주파 간섭 (EMI/RFI) 차폐 및 열 관리를 촉진하기 위한 방법, 물질 및 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 열 및 EMI 관리가 개선된 집적 회로의 포장 방법, 열 계면 및/또는 EMI 차폐물로서 사용하기 위한 배합물의 처리 방법, 및 EMI 차폐 및 열 관리 장치에 관한 것이다. 보다 더 구체적으로, 본 발명은 열 및/또는 전기 전도성 (또는 열 전도성 및/또는 전기 절연성) 폼-인-플레이스 완전 경화 배합물의 점도 조정을 촉진하여 배합물에 용이하게 분배성을 부여하기 위한 방법, 물질 및 장치에 관한 것이다.

본 발명은 열 및/또는 전기 전도성, 열 전도성 및/또는 전기 절연성 폼-인-플레이스 완전 경화 갭 충전제 물질의 점도를 조정하여 물질에 분배성을 부여하는 여러 실시양태를 포함한다. 개시된 실시양태의 다양한 변형은 당업자에게 자명할 것이며, 본원에 설명된 개시는 본 발명 및 첨부된 특허청구범위의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 다른 실시양태 및 응용에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 기재된 실시양태로 한정되는 것이 아니라, 본원에 설명된 개시와 일치하는 가장 넓은 범위를 따르는 것으로 의도된다.

본 발명의 원리에 따르는 특정 실시양태를 상세히 기재하기 전에, 본원에 기재된 실시양태가 단지 예시적인 것으로 의도됨을 주목할 수 있다. 따라서, 본원에 제공된 기재의 이익을 가지면서, 당업자에게 자명한 세부로 개시된 것을 불명료하게 하지 않도록 본 발명의 실시양태를 이해하는데 적절한 상세설명을 제공하면서, 방법 단계 및 장치 성분이 적절하게 예시되었다.

본원에서, 제1 및 제2 등과 같은 관련 용어는 단독으로 사용되어, 실체 또는 작용 가운데서 임의의 실제 관계 또는 순서를 반드시 필요로 하거나 암시하지 않으면서 하나의 실체 또는 작용을 다른 실체 또는 작용과 구별할 수 있다. 용어 "포함하다", "포함하는", "구성된" 또는 이들의 임의의 다른 변형은 비-배타적 내포를 포함하거나 또는 가능한 한 포함하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 요소 목록을 포함하는 방법 또는 장치는 단지 그러한 요소만을 포함하는 것이 아니라, 방법, 장치 또는 시스템에 고유하거나 명백히 나열되지 않은 다른 요소를 포함할 수 있다. "포함하다"로 한정된 요소는 추가 제약이 없다면 요소를 포함하는 방법 또는 장치에서 추가의 동일한 요소의 존재를 배제하지 않는다.

본 발명의 특정 양태에 따라, 열 계면 및/또는 EMI 차폐물로서 사용하기 위한 배합물의 처리 방법이 제공된다. 상기 방법은 배합물에 전단력을 가하여 배합물에 분배성을 부여하는 것을 포함한다. 배합물은 미립자 충전제 성분과 예비경화된 겔 성분의 혼합물이다.

본 발명의 다른 특정 양태에 따라, 열 및 EMI 관리가 개선된 집적 회로의 포장 방법이 개시된다. 상기 방법은 전단력을 가하여 배합물의 점도를 조정함으로써 배합물에 분배성을 부여하는 것을 포함한다. 배합물은 예비경화된 겔 성분과 미립자 충전제 성분의 혼합물이다. 분배성이 부여된 처리된 배합물은 집적 회로 상에 분배되어 열 및 EMI 관리 층을 제공한다.

본 발명의 또다른 양태에 따라, 제1 면적을 갖는 제1 표면; 상기 제1 표면에 대향하며 제2 면적을 갖는 제2 표면; 및 상기 제1 및 제2 표면 사이에 개재되어 열 및/또는 전기 전도성 경로를 제공하는 열 및/또는 전기 전도성 계면을 포함하며, 상기 계면은 전단력을 가하여 예비경화된 겔 성분과 미립자 충전제 성분의 혼합물인 배합물의 점도를 조절함으로써 배합물에 분배성을 부여하는 단계를 포함하는 방법을 수행하여 제조된 열 및/또는 전기 전도성 배합물을 포함하는 것인, EMI 차폐 및 열 관리 조립체가 제공된다.

전형적으로, 반도체 성분 패키지에 의해 생성된 열은 주변 환경으로 전달되어 반도체 성분 패키지의 접합부 온도를 안전 작동 한계 내에 유지시켜야 한다. 종종 이러한 열 전달 공정은 패키지 표면으로부터 열을 주변 환경으로 보다 효율적으로 전달시킬 수 있는 열 확산기 (또는 방열기)로의 전도를 포함한다. 열 확산기 또는 방열기는 패키지에 조심스럽게 연결되어 새롭게 형성된 열 연결부의 열 저항성을 최소화시킨다. 열 확산기를 반도체 패키지 표면에 부착시키는 것은 2개의 시판 등급 표면이 서로 밀접하게 접촉하는 것을 필요로 한다. 이들 표면은 거시적 비-평면성에 더하여 통상 표면에 오목, 볼록 또는 꼬임 형상을 제공할 수 있는 미시적 표면 요철을 특징으로 한다. 이러한 2개의 표면이 연결될 경우, 접촉은 단지 높은 지점에서만 일어난다. 낮은 지점은 통상 갭으로 지칭되는 공기-충전 공극 또는 진공 창을 형성한다.

일부 실시양태에서, EMI 차폐 및 열 관리 조립체의 배열 및 구현이 본 발명의 원리에 따라 개시된다. 보다 구체적으로, 열 및/또는 전기 전도성 또는 열 전도성 및/또는 전기 절연성 폼-인-플레이스 점탄성 완전 경화 갭 충전제의 점도를 조정하여 분배성을 부여하는 EMI 차폐 및 열 관리 조립체가 포장 회로에 사용될 수 있다.

EMI 차폐 및 열 관리 조립체는 제1 표면, 제2 표면, 제1 표면과 제2 표면 사이의 열 및/또는 전기 전도성 (또는 열 전도성 및/또는 전기 절연성) 계면으로 이루어진다. 제1 표면은 제1 면적을 포함하며, 제1 표면에 대향하는 제2 표면은 제2 면적을 포함한다. 예를 들어, 제1 및 제2 표면은 2종의 상이한 성분, 예컨대 열 싱크, 냉각판, 회로 기판, 하우징 부품 및 전자 성분 등의 표면이다.

제1 및 제2 표면 사이에 갭이 개재된다. 예를 들어, 이러한 갭은 열 또는 EMI 차폐물일 수 있다. 갭은 가변성 사양 및 치수를 갖는다. 예를 들어, 갭의 두께는 약 0.25-3.0 mm (또는 0.010-0.120 인치)일 수 있다.

본원에서 사용된 용어 "계면"은 EMI 차폐 및 열 관리에 사용되는 물질, 배합물 또는 이들의 임의의 다양한 조합을 지칭한다. 예를 들어, 본 발명의 범위를 제한하지 않는 방식으로, 계면을 위한 적절한 배합물 및 물질의 확인 및 선택에 있어서 고려될 수 있는 일반 사양의 비-배타적 목록은 다음과 같다; 물질 유형/등급, 물질계 (또는 화학 물질/중합체 계 유형), 충전제 물질, 형상/반-마감재 (또는 형태/형상), 수지 또는 배합물, 배합물 유형, 특징 및 산업, 열적 특성, 예컨대 열 전도성 등, 기계적 특성, 전기적 및 광학적 특성, 예컨대 전기 저항률 및 전도성 및 가공 특성 및 물리적 특성, 예컨대 점도 등.

통상적으로, 계면으로서 사용된 물질 또는 배합물은 거칠고 비평탄한 접합 표면에 정합됨으로써 열 전달 표면 사이, 예컨대 마이크로프로세서와 열 싱크 사이의 간극 갭을 제거하여 열 전달 효율을 증가시킨다. 물질은 대체된 공기보다 더 큰 열 전도성을 갖기 때문에, 연결부를 가로질러 저항성이 감소하여 성분 접합부 온도를 감소시킨다. 여기서, 열 계면 물질은 특정 카테고리, 즉, 상-변화 물질, 열 테이프, 절연 패드, 갭 충전제 및 제자리 경화 배합물로 각각 분류될 수 있음을 주목할 수 있다.

특정 실시양태에 따라, 본 발명의 배합물은 예비경화된 겔 성분과 미립자 충전제 성분의 혼합물이다. 예를 들어, 비제한적으로, 예비경화된 겔 성분은 실리콘 중합체, 예컨대 실리콘 수지를 포함할 수 있다. 본 발명의 배합물은 적절한 사양 및 여러 유리한 속성을 갖는다. 특정 실시양태에서, 배합물은 고온 성분 (즉, 성분 패키지)과 열 싱크 (즉, 방열기 또는 열 확산기) 또는 밀폐물 사이의 열 전도를 담당한다. 배합물은 표면 사이에 개재된 가변적 갭 사양을 갖는 갭을 충전하는데 사용된다. 배합물은 통상적인 "폼-인-플레이스" 또는 "FIP" 물질과 달리 완전히 가교 결합되거나 또는 경화되어 튜브, 카트리지 또는 다른 용기에 충전된다. 배합물은 매우 정합성이어서 추가 경화 또는 혼합 사이클을 필요로 하지 않는데, 이는 배합물이 완전히 경화되어 튜브에 포장되지만, 전자 조립체에서 매우 가변적인 공차(tolerance)를 충족하도록 액체 배합물처럼 분배된다는 사실에 기인한다. 보다 구체적으로, 배합물은 적용된 압력 하에서 분배성이며, 상당한 충전제 침강을 나타내지 않는다. 배합물은 실온에서 저장될 수 있으므로, 냉동 또는 임의의 다른 특수 저장에 대한 필요성을 제거한다. 배합물이 분배 전 임의의 추가 혼합 사이클 또는 분배 후 경화 일정의 필요성을 배제한다는 사실 때문에, 배합물은 비제한적인 저장 수명 및 작업 시간을 가지며 1-성분 시스템으로서 제공될 수 있다. 배합물은 형태-안정성이며, 통상적인 성형 또는 압출 스트립, 패드, 시트 또는 다른 예비형태와 유사하게 조립체를 취급할 수 있다. 배합물은 형태-안정성, 연성 및 고 정합성이므로, 낮은 편향력을 필요로 하거나 또는 실질적으로 필요로 하지 않는다. 사용시, 배합물은 자동화 분배 장치를 사용하여 도포되거나 또는 공압식 또는 수동-작동 도포 분배기로 도포될 수 있다. 이러한 배합물의 도포 용이성은 배합물이 재작업 및 현장 수리 상황에 적합하도록 한다.

특정 제제에서, 본 발명의 배합물은 예비경화된 중합체 겔 성분과 미립자 충전제 성분의 유동성 혼합물이다. 본원에서 사용된 용어 "유동성"은 혼합된 배합물이 소정의 유속으로 분배 노즐, 니들 또는 다른 개구부를 통해 가압 하에 압출되도록 허용하는 대표적인 유체 유동 특징을 나타냄을 의미한다. 예를 들어, 약 90 psi (620 kPa)의 가압 하에서 0.047 인치 (1 mm) 개구부를 통해 약 10 cc/분 또는 약 2 g/분의 유속이 관찰될 수 있다.

본 발명의 원리를 따르는 특정 실시양태에서, 배합물은 점탄성이거나 또는 점탄성 특성을 갖는다. 본원에서 사용된 용어 "점탄성/점탄성 특성" (비탄성이라고도 알려짐)은 점성 및 탄성 특징 둘 다를 나타내는 물질을 의미한다. 구체적으로, 점탄성은 이들 물질 내에서의 분자 재배열에 기인한다. 응력 (또는 전단 응력 또는 전단력)이 점탄성 물질 또는 배합물, 예컨대 중합체에 가해질 경우, 중합체 장쇄의 일부는 위치를 변화시킬 수 있다. 이러한 이동 또는 재배열을 크리프 (creep)라 지칭한다. 또한, 용어 "점탄성 물질/배합물"은 탄성 성분 및 점성 성분을 갖는 배합물이다. 예를 들어, 중합체는 상기한 중합체 쇄의 일부가 재배열될 경우에도 고체 물질로 남아있어 응력을 수반하며, 응력이 발생할 경우 배합물에 역 응력을 생성한다. 역 응력이 가해진 응력과 동일한 크기일 경우, 물질은 더이상 크리핑되지 않는다. 본래 응력이 사라질 경우, 축적된 역 응력은 중합체를 본래 형태로 회복시킬 것이다. 물질이 크리핑되는 것은 접두어 점성-을 제공하고, 물질이 완전히 회복되는 것은 접미어 -탄성을 제공한다.

본 발명의 점탄성 배합물은 총 형태학적 면에서 예비경화된 겔 성분의 연속상 및 연속상에 분산된 미립자 충전제 성분의 불연속상을 나타낸다. 예를 들어, 완전히 경화된 배합물은 거의 통상적인 실온, 즉, 약 25-30℃에서 점탄성, 예를 들어 약 15000000 cps이므로, 조성물이 노즐, 니들 또는 다른 개구부로부터 일반적으로 형태-안정성 비드, 덩어리 또는 다른 형태로서 분배될 수 있다. 특정 실시양태에서, 배합물의 점도는 약 7500000 cps이다.

본 발명의 원리에 따라, 배합물은 튜브에서 직립하므로 형태-안정성이고 분배될 경우 점탄성이지만, 사실상 조립 압력 하에서 변형시키는 압축력을 받지 않아, 납땜 연결부 및 도선 응력이 없다. "형태-안정성"이란, 정상 상태에서 기판에 도포된 조성물의 양이 적어도 통상적인 실온 범위 내의 온도에서 실질적으로 감지할 수 없는, 즉, 25％ 이하의 슬럼프, 처짐, 흐름 또는 다른 유동을 나타냄을 의미한다.

"경화된"이란, 예비경화된 겔 성분, 및 반응성 보조제 또는 희석제를 함유하지 않는 경우 배합물 그 자체가 시효 (aging)시 통상적으로 전개될 수 있는 것을 제외하고, 추가의 상당한 중합, 가교, 가황, 경화, 건조 또는 기타 화학적 또는 물리적 변화, 예컨대 유동성 겔 형태에서 고체 또는 반-고체 형태 또는 상으로의 변화를 나타내지 않는 것을 의미한다.

본원에서 사용된 용어 "완전히 경화된"은 배합물이 완전히 경화되어 튜브에 포장된다는 사실에 기인하여 추가의 경화 또는 혼합을 필요로 하지 않는 것을 의미한다. 보다 구체적으로, 배합물은 분배 전 임의의 추가 혼합 사이클 또는 분배 후 경화 일정을 제거한다.

여기서, 경화는 중합체 쇄의 가교 결합에 의한 중합체 물질의 강인화 또는 경화를 지칭함을 주목할 수 있다.

본 발명에 따라, 본 발명의 배합물은 부품 및 구조물 내 갭을 충전하는데 사용되어, 그 사이에 열 및/또는 전기 전도성 (또는 열 전도성 및/또는 전기 절연성) 경로를 제공한다. 본원에 개시된 "열 배합물/계면 (열 전도성) 물질"은 성분 사이 또는 최종 전자 제품 내에서 기판 상에 열 전도성 층을 형성하도록 디자인된 것이다. 예를 들어, 열 전도성 수지, 열가소성 물질, 캡슐화제, 도기 배합물, 테이프, 패드, 접착제 및 그리스는 종종 열 생성 장치 (또는 열 공급원)과 열 싱크 사이에 사용되어 방열을 개선시킨다. 특정 실시양태에서, 본 발명의 배합물은 약 0.7 W/m-k의 열 전도성을 가질 수 있다.

마찬가지로, "전기 전도성 배합물"은 대전방지 또는 정전기 방전 (ESD) 제어, EMI/RFI 차폐, 후막 금속화 및 장치와 기판 전기 상호연결과 같은 응용을 위한 높은 정도의 전기 전도성 (낮은 저항률)을 갖는 수지이다. 이에 반해, "전기 절연성/유전성 물질"은 전기 또는 전자 성분 사이에 배리어 또는 절연체를 형성하는데 사용되는 것이다. 전도체와 전도성 성분 사이의 전위는 유전 강도를 기준으로 한 물질 선택에 영향을 미쳐 단락을 감소시킬 것이다. 유전 상수 및 손실 탄젠트는 절연된 회로 경로 사이의 누화 (cross-talk)를 최소화하는데 중요한 파라미터이다. 추가로, "EMI/RFI 차폐 물질"은 전자기파 간섭 (EMI) 또는 고주파 간섭 (RFI)으로부터 차폐를 제공하도록 디자인된 중합체 또는 엘라스토머이다. 전형적으로, 이들 배합물은 높은 정도의 전기 전도성을 갖는다.

본원에 개시된 "실란트 (갭 충전/폼-인-플레이스/FIP 가스켓)"는 결합 또는 밀봉될 두 표면 사이의 갭 또는 공간을 충전하는데 사용되는 갭 충전 또는 언더필 (underfill) 배합물이다. 예를 들어, 가요성 시트 물질뿐만 아니라 실란트 또는 FIP 배합물 (FIP, 액체 및 점성 물질)은 이음매 사이 또는 표면 상의 갭을 충전하는데 사용되어, 유체를 한정하고 누출을 방지하고 원치않는 물질의 침투를 방지한다.

본 발명의 원리에 따르는 특정 실시양태에서, 배합물은 하기 사양을 가질 수 있다: 미립자 충전제 성분의 전체 중량 백분율 약 20-80％; 열 전도성 약 0.7 W/m-k; 점도 약 7500000 cps; 작동 온도 최소 약 -50℃ 내지 최대 약 150℃; 비중 2.25; 열중량 분석 (TGA) 수행시 150℃에서 24시간 내 중량 손실 약 0.2％; 유속 약 10 cc/분; 추출가능한 실리콘 (즉, 예비경화된 겔 성분)의 백분율 6％; 유전 강도 약 1000 Vac/mil @ 10 mil; 부피 저항률 약 1 x 10¹⁴ ohm-cm; 및 실온에서의 저장 수명 18개월.

본 발명의 예시적인 실시양태에서, 배합물은 가압 하에서 유체로서 작용하거나 또는 유체이도록 제제화되지만, 예비경화된 겔 성분과 열 및/또는 전기 전도성 입자 또는 이들의 블렌드일 수 있는 미립자 충전제의 블렌드 또는 기타 혼합물로서 표면 또는 갭 내에 적용되는 경우 형태-안정성이다.

예비경화된 겔 성분은 예를 들어 오르가노폴리실록산일 수 있는, 열가소성 겔 또는 실리콘 겔 또는 실리콘 수지일 수 있다. 유리하게, 배합물은 예컨대 전체 중량의 약 20-80％의 로딩 수준으로 충전되어, 유동 성형 또는 폼-인-플레이스 (FIP) 물질에 의해 나타나는 열 전도성에 필적하는 약 0.5 W/m-K 또는 0.7 W/m-k 이상의 열 전도성을 나타낼 수 있지만, 여전히 통상적인 장치를 사용하여 분배될 수 있다.

관행적으로, 예비경화된 또는 중합체 겔 성분으로서 유용한 겔은 실리콘, 즉, 폴리실록산, 예컨대 폴리오르가노실록산 기재 계뿐만 아니라 열가소성 또는 열경화성일 수 있는 다른 중합체, 예컨대 폴리우레탄, 폴리우레아, 플루오로중합체, 클로로술포네이트, 폴리부타디엔, 부틸, 네오프렌, 니트라이트, 폴리이소프렌 및 부나-N, 공중합체, 예컨대 에틸렌-프로필렌 (EPR), 스티렌-이소프렌-스티렌 (SIS), 스티렌-부타디엔-스티렌 (SBS), 에틸렌-프로필렌-디엔 단량체 (EPDM), 니트릴-부타디엔 (NBR), 스티렌-에틸렌-부타디엔 (SEB) 및 스티렌-부타디엔 (SBR), 및 이들의 블렌드, 예컨대 에틸렌 또는 프로필렌-EPDM, EPR 또는 NBR 기재 계를 포함한다.

본원에서 사용된 용어 "중합체 겔"은 한 의미에서 화학적으로, 예컨대 이온, 공유 결합되거나 또는 물리적으로 가교 결합될 수 있는 연속 중합체 상 또는 네트워크, 및 오일, 예컨대 실리콘 등, 가소제, 미반응 단량체, 또는 네트워크의 간극을 팽윤 또는 충전시키는 다른 유체 증량제를 포함할 수 있는 유체-증량된 중합체 계의 통상적인 의미를 기술한다. 여기서, 상기 네트워크의 가교 결합 밀도 및 증량제의 비율은 연성과 같은 모듈러스 및 겔의 다른 특성의 조정을 위해 조절될 수 있음을 주목해야 한다. 용어 "중합체 (또는 존재할 수 있는 경우 실리콘) 겔"은 또한, 다르게는 겔과 유사한 점탄성 특성을 갖는, 예컨대 비교적 긴 가교 결합 쇄에 의해 형성된 "느슨한" 가교 결합 네트워크를 갖지만 예를 들어 유체 증량체가 결핍된 슈도겔 (pseudogel) 또는 유사-겔로서 넓게 분류될 수 있는 물질을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

실리콘 겔의 경우, 누실 테크놀로지 (NuSil Technology) (미국 캘리포니아 카핀테리아 소재)에 의해 상품명 "GEL-8100"으로 시판되는 것과 같은 연질 실리콘 겔이 특히 바람직하다. 제자리 경화 조건에서 상기 겔은 예컨대 ASTM D217에 따른 침투값 약 100 x 10^-1 mm을 갖는다. 다른 연질 실리콘 겔은 다우 코닝 (Dow Corning) (미국 미시간주 미들랜드 소재)에 의해 상품명 "3-6636"으로 시판된다.

본 발명의 원리에 일치하는 특정 실시양태에 따라, 배합물의 충전제 성분은 경화 동안 예비경화된 겔 성분을 충전하는데 사용된다. 다시 말하면, 배합물은 예비경화된 겔 성분의 연속상에 분산된 미립자 충전제 성분의 불연속상을 나타낸다. 충전제 성분은 적합한 물질 특징을 가질 수 있다. 예를 들어, 충전제 성분에 사용된 물질은 산화물, 질화물, 탄화물, 이붕소화물, 흑연 및 금속 입자, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 충전제 성분의 평균 입도는 약 0.01-10 인치 (0.25-250 mm)일 수 있다. 충전제 성분은 본 발명의 원리에 따른 열 및/또는 전기 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 비제한적으로, 갭이 열에 기인한 경우 충전제 성분은 열 전도성일 수 있다. 또한, 충전제 성분의 열 전도성은 약 20 W/m-K 이상일 수 있다. 이에 반해, 갭이 EMI/RFI에 기인할 경우 충전제 성분은 전기 전도성 또는 절연성일 수 있다.

본 발명의 특정 양태에 따라, 예비경화된 겔 성분은 1종 이상의 열 전도성 미립자 충전제를 포함할 수 있는 충전제 성분을 로딩하여 열 전도성이 된다. 이와 관련하여, 예비경화된 겔 성분은 일반적으로 열 전도성 충전제가 분산된 결합제를 형성한다. 충전제는 의도된 응용에 바람직한 열 전도성을 제공하는데 충분한 비율로 포함되며, 일반적으로 배합물 전체 중량의 약 20-80％로 로딩될 것이다. 충전제의 크기 및 형상은 본 발명의 목적에 중요하지 않다. 이와 관련하여, 충전제는 고체 또는 중공 구형 또는 미세구형 플레이크, 소판, 불규칙형 또는 섬유상, 예컨대 절단 또는 분쇄된 섬유 또는 휘스커를 비롯한, 넓게 "미립자"로서 지칭되는 임의의 일반적인 형상일 수 있으나, 바람직하게는 균일한 분배 및 균질한 기계적 및 열적 특성을 보장하기 위해 분말일 것이다. 미립자 물질의 직경, 귀속 직경, 길이 또는 다른 치수일 수 있는 충전제의 입자 크기 또는 분포는 전형적으로 약 0.01 내지 10 mil (0.00025 내지 0.25 mm)일 것이지만, 충전될 갭의 두께에 따라 더 다양할 수 있다. 목적하는 경우, 충전제는 전기적으로 비전도성인 경우 배합물이 유전성 또는 전기 절연성 및 열 전도성 둘 다일 수 있도록 선택될 수 있다. 별법으로, 충전제는 전기 절연이 필요하지 않은 응용에서 전기 전도성일 수 있다.

본 발명의 다른 특정 양태에 따라, 예비경화된 겔 성분은 열 전도성 충전제에 추가로, 즉 블렌드로 또는 그 대신에 제공될 수 있는 전기 전도성 충전제 로딩을 통해 전기 전도성이 된다. 또한, 선택된 특정 충전제에 따라, 상기 충전제는 열 및 전기 전도성 충전제 둘 다로서 작용할 수 있다.

적합한 열 전도성 충전제는 일반적으로 산화물, 질화물, 탄화물, 이붕소화물, 흑연 및 금속 입자, 및 이들의 혼합물을 포함하며, 보다 특히 질화붕소, 이붕소화티타늄, 질화알루미늄, 탄화규소, 흑연, 금속, 예컨대 은, 알루미늄 및 구리, 산화금속, 예컨대 산화알루미늄, 산화마그네슘, 산화아연, 산화베릴륨 및 산화안티몬, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 상기 충전제는 특징적으로 약 20-50 W/m-K의 열 전도성을 나타낸다. 경제적 이유로, 산화알루미늄, 즉, 알루미나가 사용될 수 있지만, 개선된 열 전도성을 위해 질화붕소를 고려하는 것이 더 바람직하다. 열 전도성 충전제로 로딩하는 경우, 배합물은 전형적으로 ASTM D5470에 따른 열 전도성 약 0.5 W/m-K 이상 및 또한 ASTM D5470에 따른 열 임피던스 약 1℃-in²/W(6℃-cm²/W) 미만을 나타낼 수 있지만, 이는 배합물 층의 두께에 따라 변할 수 있다.

충전제는 의도된 응용에 바람직한 갭 내 EMI 차폐 효과 및 전기 전도성 수준을 제공하는데 충분한 비율로 조성물에 로딩된다. 대부분의 응용에서, 주파수 약 10 MHz 내지 10 GHz에 걸쳐 EMI 차폐 효과 약 10 dB 이상, 통상적으로 약 20 dB 이상, 바람직하게는 약 60 dB 이상이 허용되는 것으로 간주된다. 필적하는 EMI 차폐 효과가 페라이트 또는 니켈-코팅된 흑연과 같은 EMI 흡수 또는 "손실성" 충전제의 사용을 통해 보다 낮은 전도성 수준에서 달성될 수 있음이 공지되었지만, 상기 유효성은 일반적으로 존재할 수 있는 경우 배합물의 전체 부피 또는 중량을 기준으로 약 10-80 부피％ 또는 50-90 중량％인 충전제 비율 및 약 1 Ω-cm 이하의 벌크 또는 부피 저항률로 나타난다. 또한 공지된 바와 같이, 궁극적인 차폐 효과는 전기 전도성 또는 다른 충전제 물질의 양 및 필름 두께에 따라 변할 것이다.

추가 충전제 및 첨가제가 구상된 특정 응용의 요건에 따라 배합물 제제에 포함될 수 있다. 이러한 충전제 및 첨가제는 통상적인 습윤제 또는 계면활성제, 안료, 염료 및 다른 착색제, 조영제, 소포제, 대전방지제, 커플링제, 예컨대 티타네이트, 쇄 연장 오일, 점착제, 안료, 윤활제, 안정화제, 유화제, 항산화제, 증점제 및/또는 난연제, 예컨대 삼수화알루미늄, 삼산화안티몬, 산화금속 및 염, 삽입된 흑연 입자, 포스페이트 에스테르, 데카브로모디페닐 옥시드, 보레이트, 포스페이트, 할로겐화 배합물, 유리, 퓸드 (fumed) 또는 결정질일 수 있는 실리카, 실리케이트, 운모, 및 유리 또는 중합체 마이크로스피어를 포함할 수 있다. 전형적으로, 이들 충전제 및 첨가제는 블렌딩되거나 또는 제제와 혼합되며, 이들의 전체 부피의 약 0.05-80％ 이상을 구성할 수 있다.

바람직한 실시양태에서, 본 발명의 배합물의 제조 방법은 전단력을 가하여 물질을 배합함으로써 배합물에 분배성을 부여하는 것을 포함하는 비-규소 물질의 점도 감소를 포함한다. 예를 들어, 에폭시 및 아크릴과 같은 다수의 비-규소 물질은 본 발명의 배합물에 사용된 규소 겔의 연질 점탄성 특징을 갖지 않는다. 상기 경우, 물질은 전단되어 점도를 감소시킴으로써 경화 형태를 형성하고, 이로 인해 분배성이 부여된다.

일부 실시양태에서, 배합물은 롤 밀 또는 임의의 다른 통상적인 혼합 장치에서 1종 이상의 수지 또는 다른 중합체, 예컨대 올리고머 및 예비중합체 등, 임의로 가교 결합제, 촉매 및 증량제 (즉, 충전제), 및 선택된 첨가제 성분의 혼합물로서 제조될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 범위를 제한하지 않는 방식으로, 배합물은 예비경화된 겔 성분과 미립자 충전제 성분의 혼합물로서 제조될 수 있다.

혼합 동안 또는 혼합 후, 혼합물은 더 중합 (또는 경화)되어 수지, 올리고머 또는 예비중합체가 유체 또는 비-유체 증량된 중합체 겔 성분으로 전환될 수 있다. 경화 유형/기술의 분류, 예컨대 열가소성/핫 멜트, 열경화성 (가교 결합/가황), 실온 경화/가황, UV/방사선 경화 (또는 전자빔, 광), 단일 성분계, 이성분계 등은 당업계에 공지되어 있다. 예를 들어, 혼합물은 예컨대 열 첨가 중합 (즉, 가교 결합/가황) 계의 경우에서와 같이 가열될 수 있다. 별법으로, 화학적 또는 물리적 겔화 반응은 대기 수분의 영향 (또는 가수분해), 자외선 (UV)에의 노출, 전자빔 (EB), 또는 혐기성 경화와 같은 다른 경화 메카니즘 하에 일어날 수 있다.

또한, 사용된 화학 물질/중합체 계에 따라, 무기 또는 유기 용매 또는 다른 희석제 또는 이론상 작용제가 첨가되어, 적용 장치 또는 사용될 방법을 위해 조정될 수 있는 최종 경화된 배합물의 점도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 가소성 배합물, 엘라스토머 수지 또는 중합체는 실리콘 화학계를 기재로 할 수 있다.

본 발명의 일부 실시양태에 따라, 최종 배합물은 점탄성이거나 또는 점탄성 특성을 갖는다. 점탄성 배합물은 총 형태학적 면에서 예비경화된 겔 성분의 연속상 및 연속상에 분산된 미립자 충전제 성분의 불연속상을 나타낸다.

가해진 전단력에 대한 특정 비-뉴톤 배합물 또는 물질의 반응에 따라, 비-뉴톤 배합물 또는 물질은 두가지 유형, 즉, 틱소트로픽 및 레오펙틱 (rheopectic) 각각으로 분류될 수 있다. 보다 구체적으로, 틱소트로픽 배합물 또는 물질은 전단 속도의 단계 변화에 도입될 경우 평형 점도에 도달하는데 한정된 시간이 걸리는 전단-희석 (shear-thinning) 배합물 또는 물질이다. 예를 들어, 전단력의 적용은 틱소트로픽 배합물 또는 물질을 더 묽게 하거나 또는 덜 점성이게 하여 점도를 감소시킨다. 달리 설명하지 않는 한, 틱소트로픽 배합물 또는 물질은 이들의 틱소트로픽 특성으로 인해 더 묽어지거나 또는 덜 점성이 되도록 전단력에 반응한다. 틱소트로피는 특정 비-뉴톤 배합물 또는 물질이 시간-의존성 점도 변화를 나타내는 특성이다; 즉, 유체가 전단력으로 인해 더 오래 전단될수록, 점도는 더 낮아진다.

상기 특징에 반해, 레오펙틱 배합물 또는 물질은 전단력의 적용시 더 농후해지거나 또 더 점성이 된다. 따라서, 레오펙티 또는 레오펙시는 시간-의존성 점도 변화를 나타내는 일부 비-뉴톤 유체의 드문 특성이다; 즉, 유체가 더 오래 전단될수록, 점도는 더 높아진다. 레오펙티 유체, 예컨대 일부 윤활제는 진탕될 경우 증점 또는 응고된다.

일부 실시양태에서, 열 계면 및/또는 EMI 차폐물로서 사용하기 위한 배합물의 처리 방법, 및 열 및 EMI 관리가 개선된 집적 회로의 포장 방법이 개시된다.

처음에, 상기 방법은 유동성 (즉, 점성), 형태-안정성 (즉, 탄성) 배합물의 공급물을 제공하는 초기 단계를 임의로 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 배합물의 공급물을 제공하는 단계는 여러 통상적인 작업, 예컨대 실체의 확인, 선택 및 실행, 또는 배합물을 분배하기 위한 신규 방법, 장치 및 시스템의 디자인, 제작 및 구현을 포함한다. 본 발명의 원리에 따라, 적절한 카트리지 및 시린지 시스템이 선택 및 사용된다. 구체적으로, 이러한 카트리지 시스템은 적절한 특징을 가질 수 있다. 카트리지 시스템은 제거가능한 분배 노즐 단부 캡 및 플런저를 포함할 수 있다. 이러한 카트리지 시스템은 배합물을 분배하거나 또는 시린지 시스템을 충전하는데 사용될 수 있다. 반면, 시린지 시스템은 예비설치된 평활 유동 와이퍼 피스톤이 제공된, 예비로딩된 테이퍼 팁 시린지일 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 범위를 제한하지 않는 방식으로, 본원에서 임의로 선택 및 사용될 수 있는 공압식 분배기 시스템은 셈코 (Semco)의 32 oz. 카트리지, 즉, 셈코 실란트 건 (Semco Sealant Gun) (셈코 모델 번호 550, 셈코 부품 번호 231551) 및/또는 셈코의 30cc 시린지, 즉, 셈코 세마틱 시리즈 (Semco Semmatic Series) 1800, 1900 또는 2000 공기 분배 시스템 (셈코 시리즈 1800, 셈코 부품 번호 233356; 셈코 시리즈 1900, 셈코 부품 번호 233359; 셈코 시리즈 2000, 셈코 부품 번호 233100)이다. 여기서, 더 작은 크기의 30cc 시린지는 이들이 재작업 및/또는 현장 설비에 바람직하도록 만듬을 주목해야 한다. 별법으로, 더 큰 32 oz. 카트리지는 일반적으로 가게 마루 제조 (이에 한정되지는 않음)에 바람직하며, 이때 카트리지의 재로딩은 최소로 유지될 수 있다.

카트리지 또는 시린지 시스템과 함께 사용하기 위한 공압식 공기 시스템의 선택 후, 상기 방법은 선택된 배합물 용기로부터 단부 캡을 분리시키는 단계를 포함할 수 있다. 피스톤이 공정 동안 제거되지 않도록 예방책이 강구될 수 있다.

다음으로, 상기 방법은 카트리지/시린지 시스템의 설치를 위한 공기 시스템 제조자 작동 매뉴얼에 제시된 바와 같이 선택된 배합물 용기를 공기 시스템에 설치하는 단계를 포함할 수 있다. 카트리지가 적절하게 설치되고 작동기 또는 분배기가 제조되거나 또는 배합물을 수동 또는 자동으로 분배하도록 설정될 때까지 공기 시스템이 공기 공급원에 연결되지 않도록 예방 조치를 취할 수 있다.

이후, 분배 팁이 목적하는 직경으로 절단될 수 있다. 여기서, 직경은 목적하는 유속을 전달하도록 크기설정되어야 함을 주목해야 한다. 얼마의 직경 팁이 필요한지 결정하는데 도움이 되도록 일부 유속 값을 하기에 나열한다. 분배 동안 최고 산출량의 물질을 전달하기 위해, 노즐은 절단되어 최단 길이 및 최대 개구부가 되어야 한다. 하기 실시예는 분배기 팁이 어디에서 절단되는지 평가하는데 사용될 수 있다: 0.150 인치 직경의 개구부는 10 cc/분의 유속을 전달할 것이다.

다음으로, 공기 분배기 시스템은 공기 공급원에 연결 또는 커플링되며, 공기 공급원은 100 psi로 설정된다. 추가로, 분배기 팁은 배합물이 도포되는 표면 상에 셋팅된다. 시린지는 표면에 대해 약 30도의 작은 각으로 유지되어야 함을 권고한다.

커플링 후, 공기 분배기 시스템은 공기 공급원에 연결 또는 커플링되며, 기압이 적용되어 배합물이 표면 상에 흐른다. 특정 실시양태에서, 배합물은 펌핑 및 전단되어 점도를 감소시킨다. 한 특정 펌프 응용에서, 배합물은 7500000 cps의 공급 점도로 분배기로부터 펌핑된다. 배합물이 분배기 시스템을 통해 이동 및 펌핑되면, 1500000 cps로 부품을 전단한다.

일부 실시양태에서, 본 발명의 배합물은 총 형태학적 면에서 예비경화된 겔 성분의 연속상 및 연속상에 분산된 미립자 충전제 성분의 불연속상을 나타낸다는 사실로 인해 틱소트로픽/반-고체상을 유지한다. 전형적으로, 틱소트로픽 배합물의 경우 점도는 시간에 따라 감소한다. 틱소트로픽 배합물 및 물질의 일부 예는 실리카 겔, 그리스, 잉크, 우유, 마요네즈, 카르복시메틸 셀룰로스, 벤토나이트 등이다. 대체로, 점도는 전단 속도에 의존한다 (반비례한다); 즉, 점도 = 전단 응력/전단 속도. 틱소트로픽 배합물은 더 묽어지거나 또는 덜 점성이 되도록 전단력에 반응한다 (또는 전단된다); 즉, 전단으로 인한 점도의 감소. 틱소트로픽 배합물은 전단력이 제거될 경우 본래 점도를 회복한다, 즉, 이들은 점탄성이다. 여기서, 펌핑이 전단력을 생성함을 주목해야 한다.

작동시, 배합물 덩어리는 가압 하에서 회로 성분, 예컨대 열 싱크, 냉각판, 회로 기판, 하우징 부품 또는 전자 성분의 사전처리 또는 비사전처리된 표면 상에 분배된다. 보다 구체적으로, 회로 성분의 표면은 플라스틱, 금속 또는 세라믹 물질을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 1-성분 시스템으로서 카트리지, 튜브 또는 다른 용기에 충전된 배합물 공급원은 헤드에 연결된 호스 또는 다른 도관을 통해 커플링된다. 헤드는 노즐을 갖는다. 노즐은 또한 개구부를 갖는다.

가압 하에서, 계량된 양의 배합물이 노즐로부터 나와 처리 하에 상기 표면 상에 적용될 수 있다. 예를 들어, 비제한적으로, 압력은 수동으로 또는 주입기나 시린지를 사용하여 적용될 수 있거나, 또는 공기 또는 무공기 계량 장치, 예컨대 비례 실린더 및 펌프 등에 의해 가해질 수 있다. 적용시, 배합물 덩어리는 예컨대 표면 장력, 점착력 또는 다른 응집력에 의해 실질적으로 표면에 자가-부착될 수 있다. 그리스 등과 달리, 배합물 덩어리는 유리하게 통상적인 실온에서 형태-안정성일 수 있으므로 배합물이 적용되는 부품 또는 성분이 조립체 등을 위해 취급될 수 있다. 또한, 표면에 결합할 수 있는 통상적인 폼-인-플레이스 배합물과 달리, 본 발명의 배합물은 용이하게 세척되거나 또는 재작업이나 수리 동안 표면으로부터 제거될 수 있다.

본원에 포함된 개념에 벗어남 없이 본 발명에서 특정 변형이 일어날 수 있다고 예상되기 때문에, 상기 기재에 포함된 모든 주제는 제한적 의미가 아니라 단지 예시적인 것으로서 해석될 것이라고 의도된다. 본원에 인용된 임의의 우선권 문헌을 비롯한 모든 참고문헌은 명백히 참조로 포함된다. 본 발명은 다양한 변형 및 별법 형태를 허용할 수 있으며, 특정 실시양태가 실시예에 의해 나타나고 본원에 상세히 기재되었다. 그러나, 본 발명은 개시된 특정 형태로 제한되는 것을 의도하지 않는다고 이해되어야 한다. 오히려, 본 발명은 하기 첨부된 특허청구범위에 정의된 바와 같이 본 발명의 취지 및 범위 내에 속하는 모든 변형, 등가물 및 별법을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (44)

1. 열 계면 및 EMI(전자기파 간섭) 차폐물로서 엘라스토머성 배합물을 사용하는 방법으로서,

   상기 방법은 배합물에 전단력을 가함으로써 배합물의 점도를 감소시켜 배합물에 분배성을 부여하는 단계를 포함하고, 상기 배합물은 열 및 전기 전도성 미립자 충전제 성분의 혼합물과 경화된 중합체 겔 성분을 포함하며, 상기 미립자 충전제 성분은 평균 입도가 0.01 내지 10 mil (0.00025 내지 0.25 mm)이며 상기 배합물의 전체 중량에 대하여 20 내지 80％의 양으로 존재하고;

   상기 배합물은 제1 전자 성분과 제2 전자 성분의 표면 사이에 0.25 내지 3.0 mm (0.010 내지 0.120 인치) 범위의 두께를 갖는 갭으로 분배되며, 상기 배합물은 분배될 때 가해지는 전단력 하에서 유동성이고, 분배기 및 갭에서 형태-안정성이며,

   상기 분배된 배합물 중의 경화된 겔 성분은 추가로 감지할 수 있는 경화를 나타내지 않는 것인 방법.
2. 제1항에 있어서, 충전제 성분이 20 W/m-K 이상의 열 전도성을 갖는 것인 방법.
3. 제1항에 있어서, 충전제 성분이 산화물, 질화물, 탄화물, 이붕소화물, 흑연 및 금속 입자, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
4. 제1항에 있어서, 배합물의 열 전도성이 0.5 W/m-k 이상인 방법.
5. 제1항에 있어서, 배합물의 점도가 분배기 중에서 7500000 cps이고, 전단 하에서 1500000 cps인 방법.
6. 제1항에 있어서, 배합물의 고유 작동 온도가 최소 -50℃ 내지 최대 150℃ 범위인 방법.
7. 제1항에 있어서, 배합물의 고유 비중이 2.25인 방법.
8. 제1항에 있어서, 배합물이 배합물 제조 후 열중량 분석 (TGA) 수행시 150℃에서 24시간 후 0.2％의 중량 손실을 나타내는 것인 방법.
9. 제1항에 있어서, 분배시 배합물의 유속이 10 cc/분인 방법.
10. 제1항에 있어서, 배합물이 6％의 예비-경화된 겔 성분을 갖는 것인 방법.
11. 제1항에 있어서, 배합물이 갭에 분배시 10 mil (0.25 mm)에서 1000 Vac/mil의 유전 강도를 갖는 것인 방법.
12. 제1항에 있어서, 갭에 분배시 배합물의 부피 저항률이 1 X 10¹⁴ ohm-cm인 방법.
13. 제1항에 있어서, 배합물의 저장 수명이 분배기 중 실온에서 18개월인 방법.
14. 제1항에 있어서, 갭에 분배시 배합물이 10 MHz 내지 10 GHz의 주파수 범위에 걸쳐 60 dB 이상의 EMI 차폐 효과를 나타내는 것인 방법.
15. 제1항에 있어서, 중합체 겔 성분이 실리콘 중합체를 포함하는 것인 방법.
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