KR20200110808A - 겔-유형 열 계면 재료 - Google Patents

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Abstract

발열 전자 장치, 예컨대 컴퓨터 칩으로부터 방열 구조체, 예컨대 열 확산기(heat spreader) 및 히트 싱크(heat sink)로 열을 전달하는 데 유용한 열 계면 재료. 열 계면 재료는 적어도 하나의 실리콘 오일, 적어도 하나의 촉매, 더 큰 표면적을 갖는 적어도 하나의 열 전도성 충전제, 용매, 적어도 하나의 억제제, 및 적어도 하나의 가교결합제를 포함한다. 적어도 하나의 열 전도성 충전제는 TIM의 오일 누출을 감소시키고, 용매는 열 전도성 충전제에 의해 실현되는 오일 누출 감소를 무효화시키지 않으면서 TIM의 유량을 증가시킨다.

Description

겔-유형 열 계면 재료
본 발명은 일반적으로 열 계면 재료, 및 더욱 상세하게는 겔-유형 열 계면 재료에 관한 것이다.
열 계면 재료(TIM)는 중앙 처리 장치, 비디오 그래픽 어레이(array), 서버(server), 게임 콘솔(game console), 스마트폰, LED 보드(board) 등과 같은 전자 구성요소로부터 열을 방산시키기 위해 널리 사용된다. 열 계면 재료는 전자 구성요소로부터 히트 싱크(heat sink)와 같은 열 확산기(heat spreader)로 과잉 열을 전달하는 데 전형적으로 사용된다.
열 계면 재료를 포함하는 전형적인 전자기기 패키지 구조체(10)가 도 1에 예시되어 있다. 전자기기 패키지 구조체(10)는 전자 칩(12)과 같은 발열 구성요소, 및 열 확산기(14) 및 히트 싱크(16)와 같은 하나 이상의 방열 구성요소를 예시적으로 포함한다. 예시적인 열 확산기(14) 및 히트 싱크는 금속, 금속 합금, 또는 금속-도금된 기재(substrate), 예컨대 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 또는 니켈-도금된 구리를 포함한다. TIM 재료, 예컨대 TIM(18) 및 TIM(20)은 발열 구성요소와 하나 이상의 방열 구성요소 사이의 열적 연결을 제공한다. 전자기기 패키지 구조체(10)는 전자 칩(12)과 열 확산기(14)를 연결하는 제1 TIM(18)을 포함한다. TIM(18)은 전형적으로 "TIM 1"로 지칭된다. 전자기기 패키지 구조체(10)는 열 확산기(14)와 히트 싱크(16)를 연결하는 제2 TIM(20)을 포함한다. TIM(20)은 전형적으로 "TIM 2"로 지칭된다. 다른 실시 형태에서, 전자기기 패키지 구조체(10)는 열 확산기(14)를 포함하지 않고, (도시되지 않은) TIM이 전자 칩(12)을 히트 싱크(16)에 직접 연결한다. 전자 칩(12)을 히트 싱크(16)에 직접 연결하는 그러한 TIM은 전형적으로 TIM 1.5로 지칭된다.
전통적인 열 계면 재료는 갭 패드(gap pad)와 같은 구성요소를 포함한다. 그러나, 갭 패드는 매우 작은 두께 요건을 충족시키지 못 한다는 것과 자동화된 생산에 사용하기 어렵다는 것과 같은 소정의 단점을 갖는다.
다른 열 계면 재료는 겔 제품을 포함한다. 겔 제품은 대규모 생산을 위해 자동으로 분배될 수 있으며, 원하는 형상 및 두께로 형성될 수 있다. 그러나, 양호한 유동 특성을 갖는 전형적인 겔 제품은 잠재적으로 오일 누출("블리딩"(bleeding)으로도 알려짐)을 겪을 수 있다. 전술한 것의 개선이 요구된다.
본 발명은 발열 전자 장치, 예컨대 컴퓨터 칩으로부터 방열 구조체, 예컨대 열 확산기 및 히트 싱크로 열을 전달하는 데 유용한 열 계면 재료를 제공한다. 열 계면 재료는 적어도 하나의 실리콘 오일, 적어도 하나의 촉매, 비교적 큰 표면적을 갖는 적어도 하나의 열 전도성 충전제, 용매, 적어도 하나의 억제제, 및 적어도 하나의 가교결합제를 포함한다. 적어도 하나의 열 전도성 충전제는 TIM의 오일 누출을 감소시키고, 용매는 열 전도성 충전제에 의해 실현되는 오일 누출 감소를 무효화시키지 않으면서 TIM의 유량을 증가시킨다.
예시적인 일 실시 형태에서, 열 계면 재료가 제공된다. 이 열 계면 재료는 중량 평균 분자량(Mw)이 50,000 달톤 미만인 저분자량 실리콘 오일; 표면적이 1.0 m2/g 초과인 적어도 하나의 열 전도성 충전제; 및 중량 평균 분자량(Mw)이 60,000 달톤 이상인 비닐 작용성 실리콘 오일을 포함하는 고분자량 실리콘 오일을 포함한다.
더욱 특정한 일 실시 형태에서, 열 계면 재료는 점도가 1500 Pa.s 초과이다. 더욱 특정한 일 실시 형태에서, 열 계면 재료는 비점이 60℃ 내지 220℃이고 점도가 0.2 cSt 내지 50 cSt인 용매를 추가로 포함한다. 더욱 특정한 일 실시 형태에서, 열 계면 재료는 점도가 150 Pa.s 내지 650 Pa.s이다. 더욱 특정한 일 실시 형태에서, 적어도 하나의 열 전도성 충전제는 제1 열 전도성 충전제, 제2 열 전도성 충전제, 및 제3 열 전도성 충전제를 포함하며, 제1 열 전도성 충전제는 표면적이 0.1 m2/g 내지 1.0 m2/g인 금속 산화물이고, 제2 열 전도성 충전제는 표면적이 0.5 m2/g 내지 2.0 m2/g인 금속 산화물이고, 제3 열 전도성 충전제는 표면적이 5.0 m2/g 내지 10.0 m2/g인 금속 산화물이다. 더욱 특정한 일 실시 형태에서, 제1 열 전도성 충전제는 평균 입자 크기가 10 마이크로미터 이상이고, 제2 열 전도성 충전제는 평균 입자 크기가 1 마이크로미터 내지 10 마이크로미터이고, 제3 열 전도성 충전제는 평균 입자 크기가 1 마이크로미터 미만이다.
더욱 특정한 일 실시 형태에서, 열 계면 재료는 2 중량% 내지 10 중량%의 저분자량 실리콘 오일; 50 중량% 내지 95 중량%의 적어도 하나의 열 전도성 충전제; 및 0.1 중량% 내지 5 중량%의 상기 고분자량 실리콘 오일; 0.1 중량% 내지 5 중량%의 용매; 0.1 중량% 내지 5 중량%의 커플링제; 0.1 중량% 내지 1 중량%의 가교결합제; 0.1 중량% 내지 5 중량%의 억제제; 및 0.1 중량% 내지 5 중량%의 촉매를 포함한다. 더욱 특정한 일 실시 형태에서, 적어도 하나의 열 전도성 충전제는, 표면적이 0.1 m2/g 내지 1.0 m2/g인, 25 중량% 내지 50 중량%의 제1 열 전도성 충전제; 표면적이 0.5 m2/g 내지 2.0 m2/g인, 25 중량% 내지 50 중량%의 제2 열 전도성 충전제; 및 표면적이 5.0 m2/g 내지 10.0 m2/g인, 25 중량% 내지 50 중량%의 제3 열 전도성 충전제를 포함한다. 더욱 특정한 일 실시 형태에서, 열 계면 재료는 점도가 150 Pa.s 내지 650 Pa.s이다.
일 실시 형태에서, 열 계면 재료가 제공된다. 이 열 계면 재료는 중량 평균 분자량(Mw)이 50,000 달톤 미만인 저분자량 실리콘 오일; 제1 열 전도성 충전제, 제2 열 전도성 충전제, 및 제3 열 전도성 충전제(여기서, 제1 열 전도성 충전제는 표면적이 0.1 m2/g 내지 1.0 m2/g인 금속 산화물이고, 제2 열 전도성 충전제는 표면적이 0.5 m2/g 내지 2.0 m2/g인 금속 산화물이고, 제3 열 전도성 충전제는 표면적이 5.0 m2/g 내지 10.0 m2/g인 금속 산화물임); 고분자량 실리콘 오일(여기서, 고분자량 실리콘 오일은 중량 평균 분자량(Mw)이 60,000 달톤 이상인 비닐 작용성 실리콘 오일을 포함함); 및 비점이 60℃ 내지 220℃이고 점도가 0.2 cSt 내지 50 cSt인 용매를 포함한다.
더욱 특정한 일 실시 형태에서, 열 계면 재료는 2 중량% 내지 10 중량%의 저분자량 실리콘 오일; 표면적이 0.1 m2/g 내지 1.0 m2/g인, 25 중량% 내지 50 중량%의 제1 열 전도성 충전제; 표면적이 0.5 m2/g 내지 2.0 m2/g인, 25 중량% 내지 50 중량%의 제2 열 전도성 충전제; 및 표면적이 5.0 m2/g 내지 10.0 m2/g인, 25 중량% 내지 50 중량%의 제3 열 전도성 충전제; 0.1 중량% 내지 5 중량%의 고분자량 실리콘 오일; 0.1 중량% 내지 5 중량%의 용매; 0.1 중량% 내지 5 중량%의 커플링제; 0.1 중량% 내지 1 중량%의 가교결합제; 0.1 중량% 내지 5 중량%의 억제제; 및 0.1 중량% 내지 5 중량%의 촉매를 포함한다. 더욱 특정한 일 실시 형태에서, 저분자량 실리콘 오일은 비닐 작용성 실리콘 오일을 포함하고, 고분자량 실리콘 오일은 동점도(kinematic viscosity)가 2,000,000 cSt인 비닐 실리콘 오일이다. 더욱 특정한 일 실시 형태에서, 제1 열 전도성 충전제는 평균 입자 크기가 10 마이크로미터 이상이고, 제2 열 전도성 충전제는 평균 입자 크기가 1 마이크로미터 내지 10 마이크로미터이고, 제3 열 전도성 충전제는 평균 입자 크기가 1 마이크로미터 미만이다. 더욱 특정한 일 실시 형태에서, 열 계면 재료는 블리딩 트레이스 값(bleeding trace value)이 1 mm 내지 5 mm이고 유량이 20 g/분 내지 50 g/분이다. 더욱 특정한 일 실시 형태에서, 열 계면 재료는 점도가 150 Pa.s 내지 650 Pa.s이다.
일 실시 형태에서, 전자 구성요소가 제공된다. 이 전자 구성요소는 히트 싱크; 전자 칩; 히트 싱크와 전자 칩 사이에 위치된 열 계면 재료를 포함하며, 열 계면 재료는 중량 평균 분자량(Mw)이 50,000 달톤 미만인 저분자량 실리콘 오일; 표면적이 1.0 m2/g 초과인 적어도 하나의 열 전도성 충전제; 및 중량 평균 분자량(Mw)이 60,000 달톤 이상인 비닐 작용성 실리콘 오일을 포함하는 고분자량 실리콘 오일을 포함한다.
더욱 특정한 일 실시 형태에서, 열 계면 재료는 점도가 1500 Pa.s 초과이다. 더욱 특정한 일 실시 형태에서, 전자 구성요소는 비점이 60℃ 내지 220℃이고 점도가 0.2 cSt 내지 50 cSt인 용매를 추가로 포함한다. 더욱 특정한 일 실시 형태에서, 열 계면 재료는 점도가 150 Pa.s 내지 650 Pa.s이다. 더욱 특정한 일 실시 형태에서, 적어도 하나의 열 전도성 충전제는 제1 열 전도성 충전제, 제2 열 전도성 충전제, 및 제3 열 전도성 충전제를 포함하며, 제1 열 전도성 충전제는 표면적이 0.1 m2/g 내지 1.0 m2/g인 금속 산화물이고, 제2 열 전도성 충전제는 표면적이 0.5 m2/g 내지 2.0 m2/g인 금속 산화물이고, 제3 열 전도성 충전제는 표면적이 5.0 m2/g 내지 10.0 m2/g인 금속 산화물이다.
더욱 특정한 일 실시 형태에서, 전자 구성요소는 히트 싱크와 전자 칩 사이에 위치된 열 확산기를 추가로 포함하며, 여기서 제1 표면 층은 전자 칩의 표면과 접촉하고 제2 표면 층은 열 확산기와 접촉한다. 더욱 특정한 일 실시 형태에서, 전자 구성요소는 히트 싱크와 전자 칩 사이에 위치된 열 확산기를 추가로 포함하며, 여기서 제1 표면 층은 열 확산기의 표면과 접촉하고 제2 표면 층은 히트 싱크와 접촉한다.
첨부 도면과 관련하여 취해진 본 발명의 실시 형태들의 하기의 설명을 참조함으로써, 본 발명의 전술한 그리고 다른 특징 및 이점과, 이들을 성취하는 방식이 더욱 명백해질 것이고 본 발명 자체가 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 전형적인 전자기기 패키지 구조체를 개략적으로 도시한다.
도 2는 오일 블리딩 시험과 관련하여 비교예 1에 관한 것이며, 오일 블리딩 시험 후의 비교예 1로부터 형성된 샘플을 나타낸다.
도 3a는 실시예 1에 관한 것이며, 오일 블리딩 시험 후의 실시예 1로부터 형성된 샘플을 나타낸다.
도 3b는 실시예 1에 관한 것이며, 오일 블리딩 시험 후의 실시예 1로부터 형성된 샘플의 배면을 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 열 계면 재료의 제조 방법을 예시하는 흐름도이고;
도 5는 본 발명의 실시 형태에 따른 분배기 장치를 나타낸다.
상응하는 도면 부호는 몇몇 도면 전체에 걸쳐 상응하는 부분을 나타낸다. 본 명세서에 기술된 예시는 본 발명의 예시적인 실시 형태를 예시하며, 그러한 예시는 어떠한 방식으로든 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
A. 열 계면 재료
본 발명은 전자 구성요소로부터 멀어지게 열을 전달하는 데 유용한 열 계면 재료(TIM)에 관한 것이다. 예시적인 일 실시 형태에서, TIM은 적어도 하나의 실리콘 오일, 적어도 하나의 촉매, 비교적 큰 표면적을 갖는 적어도 하나의 열 전도성 충전제, 용매, 적어도 하나의 억제제, 및 적어도 하나의 가교결합제를 포함한다. 적어도 하나의 열 전도성 충전제는 TIM의 오일 누출을 감소시키고, 용매는 열 전도성 충전제에 의해 실현되는 오일 누출 감소를 무효화시키지 않으면서 TIM의 유량을 증가시킨다.
1. 실리콘 오일
a. 일반적인 설명
본 발명은 적어도 하나의 저분자량 실리콘 오일 및 적어도 하나의 고분자량 실리콘 오일을 포함하는 TIM 재료를 위한 매트릭스를 제공한다. 실리콘 오일은, 촉매에 의해 가교결합되는 하나 이상의 가교결합성 기, 예를 들어 비닐, 하이드라이드, 하이드록실 및 아크릴레이트 작용기를 포함한다. 일 실시 형태에서, 하나 이상의 실리콘 오일은 제1 실리콘 오일 및 제2 실리콘 오일을 포함하고, 제1 실리콘 오일은 비닐 작용성 실리콘 오일이고 제2 실리콘 오일은 하이드라이드 작용성 실리콘 오일이다. 실리콘 오일은 열 전도성 충전제를 습윤시키고 TIM을 위한 분배 가능한 유체를 형성한다.
예시적인 일 실시 형태에서, 실리콘 오일은 실리콘 고무, 예컨대 신-에츠(Shin-Etsu)로부터 입수가능한 KE 시리즈 제품, 예컨대 블루스타(Bluestar)로부터 입수가능한 실비온(SILBIONE)(등록상표), 예컨대, 와커(Wacker)로부터 입수가능한 엘라스토실(ELASTOSIL)(등록상표), 실겔(SilGel)(등록상표), 실푸란(SILPURAN)(등록상표), 및 세미코실(SEMICOSIL)(등록상표), 예컨대 모멘티브(Momentive)로부터 입수가능한 실로프렌(Silopren)(등록상표), 예컨대 다우 코닝(Dow Corning)으로부터 입수가능한 다우 코닝(등록상표), 실라스틱(Silastic)(등록상표), 지아미터(XIAMETER)(등록상표), 실-오프(Syl-off)(등록상표) 및 실가드(SYLGARD)(등록상표), 예컨대 스퀘어 실리콘(Square Silicone)으로부터 입수가능한 스퀘어(등록상표), 예컨대 에이비 스페셜티 실리콘즈(AB specialty Silicones)로부터 입수가능한 안드릴(Andril)(등록상표)을 포함한다. 다른 폴리실록산이 와커, 신-에츠, 다우 코닝, 모멘티브, 블루스타, 룬헤(RUNHE), 에이비 스페셜티 실리콘즈, 젤레스트(Gelest) 및 유나이티드 케미칼 테크놀로지스(United Chemical Technologies)로부터 입수가능하다.
b. 저분자량 실리콘 오일
1. 비닐 작용성 실리콘 오일
TIM은 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의해 측정할 때 중량 평균 분자량이 낮은 실리콘 오일을 포함한다. 저분자량 실리콘 오일은 열 전도성 충전제를 습윤시키고 TIM을 위한 분배 가능한 유체를 형성한다. 예시적인 저분자량 실리콘 오일은 하기에 나타낸 바와 같은 일반 화학식을 갖는 비닐 실리콘 오일을 포함할 수 있다:
Figure pct00001
예시적인 저분자량 비닐 실리콘 오일은 소량의 백금 촉매를 또한 포함할 수 있다.
비닐 작용성 실리콘 오일은 Si-CH=CH2 기를 갖는 유기-실리콘 성분을 포함한다. 예시적인 비닐 작용성 실리콘 오일에는 비닐-종결된 실리콘 오일, 및 Si-CH=CH2 기가 중합체 사슬 상에 그래프팅된 비닐-그래프팅된 실리콘 오일, 및 이들의 조합이 포함된다.
예시적인 비닐-종결된 실리콘 오일에는 비닐 종결된 폴리다이메틸실록산, 예컨대 DMS-V00(중량 평균 분자량(Mw)이 186 달톤임), DMS-V03(Mw가 약 500 달톤임), DMS-V05(Mw가 약 800 달톤임), DMS-V21(Mw가 약 6,000 달톤임), DMS-V22(Mw가 약 9400 달톤임), DMS-V25(Mw가 약 17,200 달톤임), DMS-V25R(Mw가 약 17,200 달톤임), DMS-V35(Mw가 약 49,500 달톤임), DMS-V35R(Mw가 약 49,500 달톤임)이 포함되며, 이들 각각은 젤레스트 인크.로부터 입수가능하다. 예시적인 비닐-종결된 실리콘 오일에는 비닐 종결된 다이페닐실록산-다이메틸실록산 공중합체, 예컨대 PDV-0325(Mw가 약 15,500 달톤임), PDV-0331(Mw가 약 27,000 달톤임), PDV-0525(Mw가 약 14,000 달톤임), PDV-1625(Mw가 약 9,500 달톤임), PDV-1631(Mw가 약 19,000 달톤임), PDV-2331(Mw가 약 12,500 달톤임)이 포함되며, 이들 각각은 젤레스트 인크.로부터 입수가능하다. 예시적인 비닐-종결된 실리콘 오일에는 비닐 종결된 폴리페닐메틸실록산, 예컨대 젤레스트 인크.로부터 입수가능한 PMV-9925(Mw가 약 2000 내지 3000 달톤임)가 포함된다. 예시적인 비닐-종결된 실리콘 오일에는 비닐 종결된 다이에틸실록산-다이메틸실록산 공중합체, 예컨대 젤레스트 인크.로부터 입수가능한 EDV-2025(Mw가 약 16,500 내지 19,000 달톤임)가 포함된다.
예시적인 비닐-그래프팅된 실리콘 오일에는 비닐메틸실록산 단일중합체, 예컨대 VMS-005(MW가 약 258 내지 431 달톤임), VMS-T11(MW가 약 1000 내지 1500 달톤임)이 포함되며, 둘 모두 젤레스트 인크.로부터 입수가능하다. 예시적인 비닐-그래프팅된 실리콘 오일에는 비닐메틸실록산-다이메틸실록산 공중합체, 예를 들어, 트라이메틸실록실 종결된 실리콘 오일, 실라놀 종결된 실리콘 오일, 및 비닐 종결된 실리콘 오일이 포함된다.
예시적인 일 실시 형태에서, 비닐-그래프팅된 실리콘 오일은 비닐메틸실록산-옥틸메틸실록산-다이메틸실록산 삼원공중합체, 예컨대, VAT-4326(Mw 가 약 10,000 내지 12,000 달톤임), 또는 비닐메틸실록산-메톡시폴리에틸렌옥시프로필메틸실록산-다이메틸실록산 삼원공중합체, 예컨대 VBT-1323(Mw 가 약 8,000 내지 12,000 달톤임), 또는 비닐메틸실록산-페닐메틸실록산-다이메틸실록산(Mw 가 약 2,500 내지 3,000 달톤임)을 포함하는 비닐메틸실록산 삼원공중합체이다. 각각은 젤레스트, 인크. 로부터 입수가능하다.
예시적인 일 실시 형태에서, 비닐-작용성 실리콘 오일은 비닐 T 수지 또는 비닐 Q 수지를 포함한다.
예시적인 일 실시 형태에서, 실리콘 오일은 비닐 작용성 오일, 예컨대 룬헤로부터의 RH-Vi303, RH-Vi301, 예컨대 에이비 스페셜티 실리콘즈로부터의 안드릴(등록상표) VS 200, 안드릴(등록상표) VS 1000이다.
예시적인 저분자량 실리콘 오일은 중량 평균 분자량(Mw)이 예를 들어 50 달톤, 500 달톤, 1,000 달톤만큼 작거나, 5,000 달톤, 10,000 달톤, 50,000 달톤만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 50 달톤 내지 50,000 달톤, 500 달톤 내지 50,000 달톤, 또는 1,000 달톤 내지 50,000 달톤 이내일 수 있다.
예시적인 저분자량 실리콘 오일은, ASTM D445에 따라 측정할 때, 동점도가 예를 들어 0.5 cSt, 5 cSt, 100 cSt만큼 작거나, 5,000 cSt, 10,000 cSt, 50,000 cSt만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 0.5 cSt 내지 50,000 cSt, 5 cSt 내지 10,000 cSt, 또는 100 cSt 내지 5,000 cSt 이내일 수 있다. 예시적인 일 실시 형태에서, 예시적인 저분자량 실리콘 오일은 동점도가 1,000 cSt인 저분자량 비닐 실리콘 오일이다. 다른 예시적인 일 실시 형태에서, 예시적인 저분자량 실리콘 오일은 동점도가 1,500 cSt인 저분자량 비닐 실리콘 오일이다.
TIM은 TIM의 총 중량을 기준으로 0.1 중량%, 0.5 중량%, 0.67 중량%, 1 중량%만큼 작은 양으로, 3 중량%, 5 중량%, 10 중량%, 20 중량%만큼 큰 양으로, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 0.1 중량% 내지 15 중량%, 0.1 중량% 내지 10 중량%, 또는 0.67 중량% 내지 10 중량% 내의 양으로 하나 이상의 저분자량 실리콘 오일을 포함한다.
c. 고분자량 실리콘 오일
TIM은 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의해 측정할 때 고분자량 실리콘 오일을 포함한다. 고분자량 실리콘 오일은 열 사이클링 동안 TIM의 균열을 방지하는 기능을 한다. 예시적인 고분자량 실리콘 오일은 상기에 기재된 저분자량 실리콘 오일과 유사한, 하기에 나타낸 바와 같은 일반 화학식을 갖는 비닐 실리콘 오일을 포함할 수 있다:
Figure pct00002
비닐 작용성 실리콘 오일은 Si-CH=CH2 기를 갖는 유기-실리콘 성분을 포함한다. 예시적인 비닐 작용성 실리콘 오일에는 비닐-종결된 실리콘 오일, 및 Si-CH=CH2 기가 중합체 사슬 상에 그래프팅된 비닐-그래프팅된 실리콘 오일, 및 이들의 조합이 포함된다.
예시적인 비닐-종결된 실리콘 오일에는 비닐 종결된 폴리다이메틸실록산, 예컨대 DMS-V41(Mw가 약 62,700 달톤임), DMS-V42(Mw가 약 72,000 달톤임), DMS-V46(Mw가 약 117,000 달톤임), DMS-V51(Mw가 약 140,000 달톤임), 및 DMS-V52(Mw가 약 155,000 달톤임)가 포함되며, 이들 각각은 젤레스트, 인크.로부터 입수가능하다.
예시적인 비닐-그래프팅된 실리콘 오일에는 비닐메틸실록산-다이메틸실록산 공중합체, 예를 들어, 트라이메틸실록실 종결된 실리콘 오일, 실라놀 종결된 실리콘 오일, 및 비닐 종결된 실리콘 오일이 포함된다.
예시적인 일 실시 형태에서, 비닐-그래프팅된 실리콘 오일은 비닐메틸실록산 삼원공중합체이다. 예시적인 일 실시 형태에서, 비닐-작용성 실리콘 오일은 비닐 T 수지 또는 비닐 Q 수지를 포함한다.
다른 예시적인 고분자량 실리콘 오일은 유기-실리콘 성분 및 Si-H 기를 갖는 하이드라이드 작용성 실리콘 오일을 포함할 수 있다. 예시적인 하이드라이드 작용성 실리콘 오일에는 하이드라이드-종결된 실리콘 오일, Si-H 기가 중합체 사슬 상에 그래프팅된 하이드라이드-그래프팅된 실리콘 오일, 및 이들의 조합이 포함된다.
예시적인 일 실시 형태에서, 하이드라이드-종결된 실리콘 오일은 하이드라이드 종결된 폴리다이메틸실록산, 예컨대 젤레스트, 인크.로부터 입수가능한 DMS-H41(Mw가 약 62,700 달톤임)이다. 예시적인 일 실시 형태에서, 하이드라이드-종결된 실리콘 오일은 메틸하이드로실록산-다이메틸실록산 공중합체, 예컨대 트라이메틸실록실 종결되거나 하이드라이드 종결된 것이다. 예시적인 트라이메틸실록실 종결된 공중합체에는 젤레스트, 인크.로부터 입수가능한 HMS-064(Mw가 약 60,000 내지 65,000 달톤임)가 포함된다.
예시적인 저분자량 실리콘 오일은 중량 평균 분자량(Mw)이 예를 들어 100,000 달톤, 300,000 달톤, 500,000 달톤만큼 작거나, 1,000,000 달톤, 10,000,000 달톤, 100,000,000 달톤만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 100,000 달톤 내지 100,000,000 달톤, 300,000 달톤 내지 10,000,000 달톤, 또는 500,000 달톤 내지 1,000,000 달톤 이내일 수 있다.
예시적인 고분자량 실리콘 오일은, ASTM D445에 따라 측정할 때, 동점도가 예를 들어 10,000 cSt, 20,000 cSt, 100,000 cSt만큼 작거나, 1,000,000 cSt, 10,000,000 cSt, 100,000,000 cSt만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 10,000 cSt 내지 100,000,000 cSt, 20,000 cSt 내지 10,000,000 cSt, 또는 100,000 cSt 내지 1,000,000 cSt 이내일 수 있다. 예시적인 일 실시 형태에서, 예시적인 고분자량 실리콘 오일은 동점도가 2,000,000 cSt인 고분자량 비닐 실리콘 오일이다.
TIM은 TIM의 총 중량을 기준으로 0.01 중량%, 0.1 중량%, 0.25 중량%, 0.5 중량%, 0.67 중량%, 0.75 중량%만큼 작은 양으로, 1 중량%, 1.5 중량%, 2 중량%, 5 중량%만큼 큰 양으로, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 0.1 중량% 내지 5 중량%, 0.1 중량% 내지 1 중량%, 또는 0.25 중량% 내지 0.67 중량% 내의 양으로 하나 이상의 고분자량 실리콘 오일을 포함할 수 있다. 예시적인 일 실시 형태에서, TIM은 약 1.5 중량%의 양의 고분자량 실리콘 오일을 포함한다.
2. 촉매
TIM은 부가 반응을 촉매하기 위한 하나 이상의 촉매를 추가로 포함한다. 예시적인 촉매는 백금 함유 재료 및 로듐 함유 재료를 포함한다. 예시적인 백금 함유 촉매는 하기에 나타낸 일반 화학식을 가질 수 있다:
Figure pct00003
예시적인 백금 함유 촉매에는 백금 사이클로비닐메틸실록산 착물(애쉬비 카스테트(Ashby Karstedt) 촉매), 백금 카르보닐 사이클로비닐메틸실록산 착물(오스코(Ossko) 촉매), 백금 다이비닐테트라메틸다이실록산 다이메틸 푸마레이트 착물, 백금 다이비닐테트라메틸다이실록산 다이메틸 말레에이트 착물 등이 포함된다. 예시적인 백금 카르보닐 사이클로비닐메틸실록산 착물에는 SIP6829.2가 포함되고, 예시적인 백금 다이비닐테트라메틸다이실록산 착물에는 SIP6830.3 및 SIP6831.2가 포함되고, 예시적인 백금 사이클로비닐메틸실록산 착물에는 SIP6833.2가 포함되며, 이들 모두는 젤레스트, 인크.로부터 입수가능하다. 추가의 예시적인 백금 함유 재료 촉매에는 와커 케미 아게(Wacker Chemie AG)로부터 입수가능한 카탈리스트(Catalyst) OL, 및 유나이티드 케미칼 테크놀로지스 인크.로부터 입수가능한 PC065, PC072, PC073, PC074, PC075, PC076, PC085, PC086, PC087, PC088이 포함된다.
예시적인 로듐 함유 재료에는 젤레스트, 인크.로부터 입수가능한 제품 코드 INRH078을 갖는 트리스(다이부틸설파이드)로듐 트라이클로라이드가 포함된다.
임의의 특정 이론에 구애되고자 함이 없이, 백금 촉매는 하기에 나타낸 바와 같이 비닐 실리콘 오일 및 하이드로실리콘 오일과 반응하는 것으로 여겨진다.
Figure pct00004
TIM은 실리콘 오일의 총 중량을 기준으로 예를 들어 5 ppm, 10 ppm, 15 ppm, 20 ppm만큼 작은 양으로, 25 ppm, 30 ppm, 40 ppm, 50 ppm, 100 ppm, 200 ppm, 500 ppm, 1,000 ppm만큼 큰 양으로, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 10 ppm 내지 30 ppm, 20 ppm 내지 100 ppm, 또는 5 ppm 내지 500 ppm 내의 양으로 하나 이상의 촉매를 포함할 수 있다.
예시적인 일 실시 형태에서, 촉매는 하나 이상의 실리콘 오일과의 혼합물로서 제공된다. 예시적인 일 실시 형태에서, 백금 함유 재료 촉매는 작용성 실리콘 오일, 예컨대 신-에츠로부터 입수가능한 KE-1012-A, KE-1031-A, KE-109E-A, KE-1051J-A, KE-1800T-A, KE1204A, KE1218A, 예컨대 블루스타로부터 입수가능한 실비온(등록상표) RT 겔 4725 SLD A, 예컨대 와커로부터 입수가능한 실겔(등록상표) 612 A, 엘라스토실(등록상표) LR 3153A, 엘라스토실(등록상표) LR 3003A, 엘라스토실(등록상표) LR 3005A, 세미코실(등록상표) 961A, 세미코실(등록상표) 927A, 세미코실(등록상표) 205A, 실푸란(등록상표) 2440, 예컨대 모멘티브로부터 입수가능한 실로프렌(등록상표) LSR 2010A, 예컨대 다우 코닝으로부터 입수가능한 지아미터(등록상표) RBL-9200 A, 지아미터(등록상표) RBL-2004 A, 지아미터(등록상표) RBL-9050 A, 지아미터(등록상표) RBL-1552 A, 실라스틱(등록상표) FL 30-9201 A, 실라스틱(등록상표) 9202 A, 실라스틱(등록상표) 9204 A, 실라스틱(등록상표) 9206 A, 실가드(등록상표) 184A, 다우 코닝(등록상표) QP-1 A, 다우 코닝(등록상표) C6 A, 다우 코닝(등록상표) CV9204 A에 조합된다.
TIM은 TIM의 총 중량을 기준으로 예를 들어 0.01 중량%, 0.1 중량%, 0.2 중량%만큼 작은 양으로, 0.3 중량%, 0.4 중량%, 0.5 중량%만큼 큰 양으로, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 0.01 중량% 내지 0.5 중량%, 0.01 중량% 내지 0.4 중량% 또는 0.01 중량% 내지 0.3 중량% 내의 양으로 촉매를 포함할 수 있다. 예시적인 일 실시 형태에서, TIM은 약 0.01 중량%의 양의 촉매를 포함한다. 다른 예시적인 실시 형태에서, TIM은 약 0.3 중량%의 양의 촉매를 포함한다.
다른 실시 형태에서, 백금 함유 재료 촉매는 고분자량 비닐 작용성 실리콘 오일에 조합된다.
3. 열 전도성 충전제
TIM은 하나 이상의 열 전도성 충전제를 포함한다. 열 전도성 충전제는 열 계면 재료를 통해 열을 전도하기 위해 열 전도성 재료를 제공한다. 예시적인 열 전도성 충전제에는 금속, 합금, 비금속, 금속 산화물 및 세라믹, 및 이들의 조합이 포함된다. 금속에는 알루미늄, 구리, 은, 아연, 니켈, 주석, 인듐, 및 납이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 비금속에는 탄소, 흑연, 탄소 나노튜브, 탄소 섬유, 그래핀, 질화붕소 및 질화규소가 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 금속 산화물 또는 세라믹에는 알루미나(산화알루미늄), 질화알루미늄, 질화붕소, 산화아연, 및 산화주석이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
TIM은 TIM의 총 중량을 기준으로 예를 들어 10 중량%, 20 중량%, 25 중량%, 50 중량%만큼 작은 양으로, 75 중량%, 80 중량%, 85 중량%, 90 중량%, 95 중량%, 97 중량%만큼 큰 양으로, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 10 중량% 내지 95 중량%, 20 중량% 내지 95 중량% 또는 25 중량% 내지 90 중량% 내의 양으로 하나 이상의 열 전도성 충전제를 포함할 수 있다.
예시적인 열 전도성 충전제는, 평균 입자 크기가 예를 들어 0.1 마이크로미터, 1 마이크로미터, 10 마이크로미터만큼 작거나, 50 마이크로미터, 75 마이크로미터, 100 마이크로미터만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 0.1 마이크로미터 내지 100 마이크로미터, 0.1 마이크로미터 내지 75 마이크로미터, 또는 0.1 마이크로미터 내지 50 마이크로미터 이내일 수 있다.
예시적인 열 전도성 충전제는 브루나우어-에메트-텔러(Brunauer-Emmett-Teller, BET) 절차, ASTM C1274-2012, 또는 ASTM B922-2010에 의해 측정할 때 표면적이 0.10 m2/g, 0.50 m2/g, 1.0 m2/g만큼 작거나, 5.0 m2/g, 7.0 m2/g, 8.5 m2/g, 10.0 m2/g만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 0.1 m2/g 내지 0.5 m2/g, 0.10 m2/g 내지 10.0 m2/g, 또는 0.10 m2/g 내지 8.5 m2/g 이내일 수 있다. 예시적인 일 실시 형태에서, 예시적인 열 전도성 충전제는 표면적이 0.15 m2/g이다. 다른 실시 형태에서, 예시적인 열 전도성 충전제는 표면적이 1.1 m2/g이다. 또 다른 예시적인 실시 형태에서, 예시적인 열 전도성 충전제는 표면적이 7.6 m2/g이다.
특정 이론에 구애되고자 함이 없이, TIM에 사용되는 더 높은 표면적의 열 전도성 충전제는 TIM의 오일 블리딩을 제어하는 것으로 여겨지는데, 그 이유는 그러한 고 표면적 충전제(들)가 열 겔(thermal gel)의 유량을 감소시키기(즉, 더 점성이기) 때문이다. 더욱이, 더 큰 표면적의 충전제는 오일 분자를 흡수할 수 있으며, 흡수와 관련된 분자간 힘 때문에, 오일이 TIM으로부터 자유롭게 유동할 수 없어서 오일 블리딩이 감소된다. 게다가, 더 작은 충전제를 사용하면 충전제들 사이의 거리가 짧아지며 TIM 내에 모세관 네트워크가 형성된다. 모세관 네트워크는 오일을 흡수하여, 오일 블리딩을 감소시킨다.
예시적인 일 실시 형태에서, TIM은 제1 열 전도성 충전제, 제2 열 전도성 충전제, 및 제3 열 전도성 충전제를 포함할 수 있으며, 여기서, 제1 열 전도성 충전제는 표면적이 0.1 m2/g, 0.2 m2/g, 0.5 m2/g만큼 작거나, 0.6 m2/g, 0.8 m2/g, 1.0 m2/g만큼 크거나, 또는 이들 사이로 정의되는 임의의 범위 이내이며, 제2 열 전도성 충전제는 표면적이 0.5 m2/g, 0.7 m2/g, 0.9 m2/g만큼 작거나, 1.5 m2/g, 1.7 m2/g, 2.0 m2/g만큼 크거나, 또는 이들 사이로 정의되는 임의의 범위 이내이며, 제3 열 전도성 충전제는 표면적이 5.0 m2/g, 6.0 m2/g, 7.0 m2/g만큼 작거나, 8.0 m2/g, 9.0 m2/g, 10.0 m2/g만큼 크거나, 또는 이들 사이의 임의의 범위 이내이다.
예시적인 일 실시 형태에서, TIM은 총 TIM 조성에 대해 예를 들어 20 중량%, 25 중량%, 30 중량%만큼 작은 양으로, 45 중량%, 50 중량%, 60 중량%만큼 큰 양으로, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 20 중량% 내지 60 중량%, 25 중량% 내지 50 중량%, 또는 30 중량% 내지 45 중량% 내의 양으로 제1 열 전도성 충전제를 포함한다. 제1 열 전도성 충전제는, 평균 입자 크기가 예를 들어 10 마이크로미터, 35 마이크로미터, 40 마이크로미터만큼 작거나, 45 마이크로미터, 50 마이크로미터, 60 마이크로미터만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 10 마이크로미터 내지 60 마이크로미터, 10 마이크로미터 내지 50 마이크로미터, 또는 10 마이크로미터 내지 45 마이크로미터 이내이다. 제1 열 전도성 충전제는 표면적이 예를 들어 0.1 m2/g, 0.2 m2/g, 0.5 m2/g만큼 작거나, 0.6 m2/g, 0.8 m2/g, 1.0 m2/g만큼 크거나, 또는 이들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 0.1 m2/g 내지 1.0 m2/g, 0.1 m2/g 내지 0.8 m2/g, 또는 0.1 m2/g 내지 0.6 m2/g 이내이다.
예시적인 TIM은 총 TIM 조성에 대해 예를 들어 20 중량%, 25 중량%, 30 중량%만큼 작은 양으로, 45 중량%, 50 중량%, 60 중량%만큼 큰 양으로, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 20 중량% 내지 60 중량%, 25 중량% 내지 50 중량%, 또는 25 중량% 내지 45 중량% 내의 양으로 제2 열 전도성 충전제를 추가로 포함할 수 있다. 제2 열 전도성 충전제는 평균 입자 크기가 예를 들어 1 마이크로미터, 3 마이크로미터, 5 마이크로미터만큼 작거나, 10 마이크로미터, 15 마이크로미터, 20 마이크로미터만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 1 마이크로미터 내지 20 마이크로미터, 3 마이크로미터 내지 15 마이크로미터, 또는 5 마이크로미터 내지 15 마이크로미터 이내이다. 제2 열 전도성 충전제는 표면적이 예를 들어 0.5 m2/g, 0.7 m2/g, 0.9 m2/g만큼 작거나, 1.5 m2/g, 1.7 m2/g, 2.0 m2/g만큼 크거나, 또는 이들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 0.5 m2/g 내지 2.0 m2/g, 0.7 m2/g 내지 1.7 m2/g, 또는 0.9 m2/g 내지 1.5 m2/g 이내이다.
예시적인 TIM은 총 TIM 조성에 대해 예를 들어 20 중량%, 25 중량%, 30 중량%만큼 작은 양으로, 45 중량%, 50 중량%, 60 중량%만큼 큰 양으로, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 20 중량% 내지 60 중량%, 25 중량% 내지 50 중량%, 또는 30 중량% 내지 45 중량% 내의 양으로 제3 열 전도성 충전제를 추가로 포함한다. 제3 열 전도성 충전제는 평균 입자 크기가 예를 들어 0.1 마이크로미터, 0.3 마이크로미터, 0.5 마이크로미터만큼 작거나, 1 마이크로미터, 1.5 마이크로미터, 2 마이크로미터만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 0.1 마이크로미터 내지 2 마이크로미터, 0.3 마이크로미터 내지 1.5 마이크로미터, 또는 0.5 마이크로미터 내지 1 마이크로미터 이내이다. 제3 열 전도성 충전제는 표면적이 예를 들어 5.0 m2/g, 6.0 m2/g, 7.0 m2/g만큼 작거나, 8.0 m2/g, 9.0 m2/g, 10.0 m2/g만큼 크거나, 또는 이들 사이의 임의의 범위, 예컨대 5.0 m2/g 내지 10 m2/g, 6.0 m2/g 내지 9.0 m2/g, 또는 7.0 m2/g 내지 8.0 m2/g 이내이다.
예시적인 TIM은 단일 열 전도성 충전제를 포함할 수 있으며, 여기서 단일 열 전도성 충전제는 본 명세서에 기재된 바와 같은 제1 열 전도성 충전제, 제2 열 전도성 충전제, 또는 제3 열 전도성 충전제 중 하나이다. 다른 예시적인 TIM에서, TIM은 제1 열 전도성 충전제 및 제2 열 전도성 충전제를 포함하며, 여기서 제1 열 전도성 충전제 및 제2 열 전도성 충전제는 본 명세서에 기재된 바와 같은 제1 열 전도성 충전제 및 제2 열 전도성 충전제, 제1 열 전도성 충전제 및 제3 열 전도성 충전제, 또는 제2 열 전도성 충전제 및 제3 열 전도성 충전제이다. 추가의 예시적인 TIM에서, TIM은 본 명세서에 기재된 바와 같은 제1 열 전도성 충전제, 제2 열 전도성 충전제, 및 제3 열 전도성 충전제를 포함한다.
예시적인 열 전도성 충전제에는 알루미나 산화물이 포함된다.
4. 부가 억제제
TIM은 실리콘 오일의 가교결합을 억제 또는 제한하기 위한 하나 이상의 부가 억제제를 포함한다. 부가 억제제는 촉매와 착물을 형성하여 실리콘 오일의 반응을 중단시킨다. 부가 억제제는 적어도 하나의 알키닐 화합물을 포함하며, 선택적으로, 부가 억제제는 다중-비닐 작용성 폴리실록산을 추가로 포함한다.
예시적인 부가 억제제에는 아세틸렌 알코올, 예컨대 1-에티닐-1-사이클로헥산올, 2-메틸-3-부틴-2-올, 2-페닐-3-부틴-2-올, 2-에티닐-아이소프로판올, 2-에티닐-부탄-2-올, 및 3,5-다이메틸-1-헥신-3-올; 실릴화 아세틸렌 알코올, 예컨대 트라이메틸 (3,5-다이메틸-1-헥신-3-옥시)실란, 다이메틸-비스-(3-메틸-1-부틴-옥시)실란, 메틸비닐비스(3-메틸-1-부틴-3-옥시)실란, 및((1,1-다이메틸-2-프로피닐)옥시)트라이메틸실란; 불포화 카르복실산 에스테르, 예컨대 다이알릴 말레에이트, 다이메틸 말레에이트, 다이에틸 푸마레이트, 다이알릴 푸마레이트, 및 비스-2-메톡시-1-메틸에틸말레에이트, 모노-옥틸말레에이트, 모노-아이소옥틸말레에이트, 모노-알릴 말레에이트, 모노-메틸 말레에이트, 모노-에틸 푸마레이트, 모노-알릴 푸마레이트, 2-메톡시-1-메틸에틸말레에이트; 푸마레이트/알코올 혼합물, 예컨대 알코올이 벤질 알코올 또는 1-옥탄올 및 에테닐 사이클로헥실-1-올로부터 선택되는 혼합물; 공액 엔-인(conjugated ene-yne), 예컨대 2-아이소부틸-1-부텐-3-인, 3,5-다이메틸-3-헥센-1-인, 3-메틸-3-펜텐-1-인, 3-메틸-3-헥센-1-인, 1-에티닐사이클로헥센, 3-에틸-3-부텐-1-인, 및 3-페닐-3-부텐-1-인; 비닐사이클로실록산, 예컨대 1,3,5,7-테트라메틸-1,3,5,7-테트라비닐사이클로테트라실록산, 및 공액 엔-인과 비닐사이클로실록산의 혼합물이 포함된다. 예시적인 일 실시 형태에서, 부가 억제제는 2-메틸-3-부틴-2-올 또는 3-메틸-1-펜틴-3-올로부터 선택된다.
일부 예시적인 실시 형태에서, 부가 억제제는 다중-비닐 작용성 폴리실록산을 추가로 포함한다. 예시적인 다중-비닐 작용성 폴리실록산은 에티닐 사이클로헥산올 중의 비닐 종결된 폴리다이메틸실록산, 예컨대 와커 케미 아게로부터 입수가능한 Pt 억제제 88이다. 임의의 특정 이론에 구애되고자 함이 없이, 백금 촉매는 하기에 나타낸 바와 같이 에티닐 사이클로헥산올 및 비닐 종결된 폴리다이메틸실록산과 착물을 형성하는 것으로 여겨진다.
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착물의 형성은 실온에서 촉매 활성을 감소시키고, 따라서 TIM의 분배성 및 습윤성을 유지하는 것으로 여겨진다. 경화 단계의 더 높은 온도에서, Pt는 착물로부터 방출되어 비닐 작용성 실리콘 오일 및 하이드라이드 작용성 실리콘 오일의 하이드로실릴화를 도우며, "가교결합"에 대한 더 큰 제어를 제공한다.
일부 예시적인 실시 형태에서, TIM은 TIM의 총 중량을 기준으로 예를 들어 0.01 중량%, 0.02 중량%, 0.05 중량%, 0.1 중량%, 0.15 중량%만큼 작은 양으로, 0.2 중량%, 0.25 중량%, 0.3 중량%, 0.5 중량%, 1 중량%, 3 중량%, 5 중량%만큼 큰 양으로, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 0.01 중량% 내지 1 중량%, 0.01 중량% 내지 0.5 중량%, 또는 0.01 중량% 내지 3 중량% 내의 양으로 하나 이상의 부가 억제제를 포함할 수 있다. 예시적인 일 실시 형태에서, TIM은 0.1 중량%의 양의 부가 억제제를 포함한다. 다른 예시적인 실시 형태에서, TIM은 0.01 중량%의 양의 부가 억제제를 포함한다.
임의의 특정 이론에 구애되고자 함이 없이, 부가 억제제의 부재 하에서는, 부가 하이드로실릴화 메커니즘에 기초하여 비닐 작용성 실리콘 오일이 하이드라이드 작용성 실리콘 오일과 매우 빠르게 반응하여, 전형적인 방법에 의해서는 자동 분배될 수 없는 고체상을 형성하는 것으로 여겨진다.
예시적인 일 실시 형태에서, 부가 억제제는 작용성 실리콘 오일, 예컨대 신-에츠로부터 입수가능한 KE-1056, KE-1151, KE-1820, KE-1825, KE-1830, KE-1831, KE-1833, KE-1842, KE-1884, KE-1885, KE-1886, FE-57, FE-61, 예컨대 다우 코닝으로부터 입수가능한 실-오프(등록상표) 7395, 실-오프(등록상표) 7610, 실-오프(등록상표) 7817, 실-오프(등록상표) 7612, 실-오프(등록상표) 7780에 조합된다.
5. 커플링제
예시적인 실시 형태에서, 열 겔은 실리콘 오일의 중합체 매트릭스 및 충전제 둘 모두와 상호 작용하도록 기능하여 두 재료의 계면에서의 강한 결합을 촉진하는 하나 이상의 커플링제를 포함한다. 이는 충전제 입자 집합체를 분리하고 충전제 입자를 중합체 매트릭스 내에 분산시키는 데 도움을 주어, 폴리올 중합체 매트릭스에 대한 열 전도성 충전제(들)의 더 우수한 접착을 생성한다. 예시적인 커플링제에는 실란 커플링제 및 유기금속 화합물, 예컨대 티타네이트 커플링제 및 지르코네이트 커플링제가 포함된다. 예시적인 실란 커플링제에는 지방족 기를 갖는 실란 커플링제가 포함된다. 예시적인 커플링제에는 티타늄 IV 2,2 (비스 2-프로페놀라토메틸)부타놀라토, 트리스(다이옥틸)파이로포스파토-O; 1 몰의 다이아이소옥틸 포스파이트와의 티타늄 IV 2-프로파놀라토, 트리스(다이옥틸)-파이로포스파토-O) 부가물; 티타늄 IV 비스(다이옥틸)파이로포스파토-O, 옥소에틸렌다이올라토, (부가물), 비스(다이옥틸) (하이드로겐)포스파이트-O; 티타늄 IV 비스(다이옥틸)파이로포스파토-O, 에틸렌다이올라토 (부가물), 비스(다이옥틸)하이드로겐 포스파이트; 지르코늄 IV 2,2 (비스 2-프로페놀라토메틸)부타놀라토, 트리스(다이아이소옥틸)파이로포스파토-O; 지르코늄 IV 2,2-비스(2-프로페놀라토메틸)부타놀라토, 사이클로 다이[2,2-(비스 2-프로페놀라토메틸)부타놀라토], 파이로포스파토-O,O, 및 헥사데실트라이메톡시실란이 포함된다. 다른 예시적인 실시 형태에서, 커플링제는 켄리치 케미칼 컴퍼니(Kenrich Chemical Company)로부터 입수가능한 KR-TTS이다.
일부 예시적인 실시 형태에서, 열 겔은 열 계면 재료의 총 중량을 기준으로 예를 들어 0.1 중량%, 0.2 중량%, 0.3 중량%만큼 적은 양으로, 0.5 중량%, 1.0 중량%, 1.5 중량%, 2.0 중량%만큼 많은 양으로, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 0.1 중량% 내지 2.0 중량%, 0.2 중량% 내지 1.5 중량%, 또는 0.3 중량% 내지 0.5 중량% 이내의 양으로 하나 이상의 커플링제를 포함한다.
6. 가교결합제
예시적인 실시 형태에서, TIM은 실리콘 오일들 사이의 가교결합을 가능하게 하기 위해 가교결합제를 포함한다. 예시적인 가교결합제에는 하이드로실리콘 오일이 포함된다. 예시적인 가교결합제에는 안디실(Andisil) XL-1B, 안디실 XL-10, 안디실 XL-11, 안디실 XL 12, 안디실 XL-13, 및 안디실 XL-17이 포함된다.
일부 예시적인 실시 형태에서, TIM은 열 겔의 총 중량을 기준으로 예를 들어 0.10 중량%, 0.20 중량%, 0.30 중량%만큼 적은 양으로, 0.4 중량%, 0.60 중량%, 0.70 중량%, 1.0 중량%만큼 많은 양으로, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 0.10 중량% 내지 1.0 중량%, 0.20 중량% 내지 0.70 중량%, 또는 0.30 중량% 내지 0.60중량% 이내의 양으로 하나 이상의 가교결합제를 포함한다.
7. 용매
예시적인 실시 형태에서, TIM은 TIM의 유량을 증가시키기 위해 용매를 포함한다. 예시적인 용매에는 탄화수소 용매, 예컨대 톨루엔, 자일렌, p-자일렌, m-자일렌, 메시틸렌, 용매 나프타 H, 용매 나프타 A, 아이소파르(Isopar) H 및 다른 파라핀 오일 및 아이소파라핀계 유체, 알칸, 예컨대 펜탄, 헥산, 아이소헥산, 헵탄, 노난, 옥탄, 도데칸, 2-메틸부탄, 헥사데칸, 트라이데칸, 펜타데칸, 사이클로펜탄, 2,2,4-트라이메틸펜탄, 석유 에테르, 할로겐화 탄화수소, 예컨대, 염소화 탄화수소, 니트로화 탄화수소, 벤젠, 1,2-다이메틸벤젠, 1,2,4-트라이메틸벤젠, 미네랄 스피릿, 등유, 아이소부틸벤젠, 메틸나프탈렌, 에틸톨루엔, 리그로인이 포함된다.
예시적인 용매는 비점 온도가 예를 들어 60℃, 90℃, 110℃만큼 낮거나, 130℃, 180℃, 220℃만큼 높거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 60℃ 내지 220℃, 90℃ 내지 180℃, 또는 110℃ 내지 130℃ 이내이다.
예시적인 용매는 점도가 예를 들어 0.2 cSt, 1 cSt, 2 cSt만큼 작거나, 5 cSt, 10 cSt, 50 cSt만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 0.2 cSt 내지 50 cSt, 1 cSt 내지 10 cSt, 또는 2 cSt 내지 5 cSt 이내이다.
일부 예시적인 실시 형태에서, 열 계면 재료는 제형의 총 중량을 기준으로 예를 들어 0.1 중량%, 0.2 중량%, 0.3 중량%만큼 작은 양으로, 5 중량%, 10 중량%, 20 중량%만큼 큰 양으로, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 0.1 중량% 내지 20 중량%, 0.1 중량% 내지 10 중량%, 또는 0.1 중량% 내지 5 중량% 내의 양으로 하나 이상의 용매를 포함할 수 있다.
6. 열 계면 재료의 예시적인 제형
비제한적인 제1 예시적인 실시 형태에서, TIM은, 예를 들어 2 중량%, 3 중량%, 4 중량%만큼 적거나, 8 중량%, 9 중량%, 10 중량%만큼 많거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 약 2 중량% 내지 약 10 중량% 이내인 제1 저분자량 실리콘 오일, 예를 들어 0.1 중량%, 1 중량%, 2 중량%만큼 적거나, 3 중량%, 4 중량%, 5 중량%만큼 많거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량% 이내인 고분자량 실리콘 오일, 예를 들어 0.1 중량%, 1 중량%, 2 중량%만큼 적거나, 3 중량%, 4 중량%, 5 중량%만큼 많거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량% 이내인 커플링제, 예를 들어 0.1 중량%, 0.2 중량%, 0.3 중량%만큼 적거나, 0.8 중량%, 0.9 중량%, 1.0 중량%만큼 많거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 약 0.1 중량% 내지 약 1 중량% 이내인 가교결합제, 예를 들어 0.1 중량%, 1 중량%, 2 중량%만큼 적거나, 3 중량%, 4 중량%, 5 중량%만큼 많거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량% 이내인 촉매, 예를 들어 0.1 중량%, 1 중량%, 2 중량%만큼 적거나, 3 중량%, 4 중량%, 5 중량%만큼 많거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량% 이내인 억제제, 예를 들어 25 중량%, 30 중량%, 35 중량%만큼 적거나, 40 중량%, 45 중량%, 50 중량%만큼 많거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 약 25 중량% 내지 약 50 중량% 이내인 제1 열 전도성 충전제, 예를 들어 25 중량%, 30 중량%, 35 중량%만큼 적거나, 40 중량%, 45 중량%, 50 중량%만큼 많거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 약 25 중량% 내지 약 50 중량% 이내인 제2 열 전도성 충전제, 예를 들어 25 중량%, 30 중량%, 35 중량%만큼 적거나, 40 중량%, 45 중량%, 50 중량%만큼 많거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 약 25 중량% 내지 약 50 중량% 이내인 제3 열 전도성 충전제, 및 예를 들어 0.1 중량%, 1 중량%, 2 중량%만큼 적거나, 3 중량%, 4 중량%, 5 중량%만큼 많거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량% 이내인 용매를 포함한다.
비제한적인 제2 예시적인 실시 형태에서, TIM은, 예를 들어 0.1 중량%, 1 중량%, 2 중량%만큼 적거나, 13 중량%, 14 중량%, 15 중량%만큼 많거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 약 0.1 중량% 내지 약 15 중량% 이내인 제1 저분자량 실리콘 오일, 예를 들어 0.1 중량%, 1 중량%, 2 중량%만큼 적거나, 3 중량%, 4 중량%, 5 중량%만큼 많거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량% 이내인 고분자량 실리콘 오일, 예를 들어 25 중량%, 30 중량%, 35 중량%만큼 적거나, 40 중량%, 45 중량%, 50 중량%만큼 많거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 약 25 중량% 내지 약 50 중량% 이내인 제1 열 전도성 충전제, 예를 들어 25 중량%, 30 중량%, 35 중량%만큼 적거나, 40 중량%, 45 중량%, 50 중량%만큼 많거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 약 25 중량% 내지 약 50 중량% 이내인 제2 열 전도성 충전제, 예를 들어 25 중량%, 30 중량%, 35 중량%만큼 적거나, 40 중량%, 45 중량%, 50 중량%만큼 많거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 약 25 중량% 내지 약 50 중량% 이내인 제3 열 전도성 충전제, 예를 들어 0.1 중량%, 1 중량%, 2 중량%만큼 적거나, 3 중량%, 4 중량%, 5 중량%만큼 많거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량% 이내인 부가 억제제, 예를 들어 0.1 중량%, 1 중량%, 2 중량%만큼 적거나, 3 중량%, 4 중량%, 5 중량%만큼 많거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량% 이내인 부가 촉매, 및 예를 들어 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 약 0.1 중량% 내지 약 1 중량% 이내인 가교결합제를 포함한다.
7. 열 계면 재료의 예시적인 특성
일부 예시적인 실시 형태에서, 상기에 기재된 바와 같은 열 계면 재료는 오일 블리딩에 대한 저항성이 탁월함과 동시에 TIM의 유량을 증가시킨다. 오일 블리딩은 TIM으로부터의 오일 누출 거리이며, 전형적으로 열 계면 재료의 점도와 역의 관계를 갖는 것으로 이해된다. 즉, TIM의 점도가 더 클수록 일반적으로 TIM의 오일 블리딩이 더 낮아지는 관계가 있다.
예시적인 열 계면 재료는 전자 구성요소와 함께 사용하기 위한 고체 패드를 형성하도록 경화가능하다. 예시적인 열 계면 재료는 실온에서의 경화 시간이 예를 들어 1시간, 5시간, 24시간만큼 짧거나, 2일, 3일, 5일만큼 길거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 1시간 내지 5일, 5시간 내지 3일, 또는 24시간 내지 1일 이내이다. 더 높은 온도는 예시적인 열 계면 재료의 경화 시간을 가속할 것이다. 예를 들어, 주위 온도가 100℃일 때, 예시적인 열 계면 재료에 대한 경화 시간은 1분 내지 30분이다.
예시적인 열 계면 재료는 두께가 예를 들어 0.03 mm, 0.05 mm, 0.07 mm만큼 작거나, 0.1 mm, 0.5 mm, 1 mm만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 0.03 mm 내지 1 mm, 0.05 mm 내지 0.5 mm, 또는 0.07 mm 내지 0.1 mm 이내이다.
상기에 기재된 바와 같은 용매가 첨가되지 않은 예시적인 열 계면 재료는 10 s-1의 전단율 및 23℃에서 점도가 예를 들어 1000 Pa.s, 1500 Pa.s, 2000 Pa.s만큼 작거나, 2500 Pa.s, 3000 Pa.s, 3500 Pa.s만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 1000 Pa.s 내지 3500 Pa.s, 1500 Pa.s 내지 3000 Pa.s, 또는 2000 Pa.s 내지 2500 Pa.s 이내이다.
상기에 기재된 바와 같은 용매가 첨가된 예시적인 열 계면 재료는 10 s-1의 전단율 및 25℃에서 점도가 150 Pa.s, 200 Pa.s, 250 Pa.s, 300 Pa.s만큼 작거나, 500 Pa.s, 550 Pa.s, 600 Pa.s, 650 Pa.s만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 150 Pa.s 내지 650 Pa.s, 또는 200 Pa.s 내지 600 Pa.s 이내이다.
예시적인 TIM은 블리딩 값이 예를 들어 0.25 mm, 0.50 mm, 1.0 mm만큼 작거나, 1.25 mm, 1.40 mm. 1.50 mm만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 0.25 mm 내지 1.50 mm, 0.50 mm 내지 1.40 mm, 또는 1.0 mm 내지 1.25 mm 이내이다.
예시적인 TIM은 유량이 예를 들어 20 g/분, 25 g/분, 30 g/분만큼 작거나, 35 g/분, 40 g/분. 50 g/분만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 20 g/분 내지 50 g/분, 25 g/분 내지 40 g/분, 또는 30 g/분 내지 35 g/분 이내이다.
B. 열 계면 재료를 형성하는 방법
일부 예시적인 실시 형태에서, TIM은 스피드 믹서 내에서 용매를 제외한 개별 성분들을 조합하고 그 조성물을 함께 블렌딩함으로써 제조된다. 이어서, 블렌딩된 조성물을 베이킹 없이 기재에 직접 적용할 수 있다.
더욱 구체적으로, 도 4를 참조하면, TIM을 형성하는 예시적인 방법(100)이 도시되어 있다. 단계(102)에서, 수냉 시스템/반응 용기를 개방하고 고분자량 실리콘 오일, 저분자량 실리콘 오일, 억제제, 촉매 및 가교결합제를 혼합하면서 첨가한다. 예시적인 실시 형태에서, 혼합물을 30 rpm(분당 회전수)으로 10분 동안 혼합한다. 이어서, 단계(104)에서, 제1 열 전도성 충전제를 혼합하면서 첨가한다. 예시적인 실시 형태에서, 혼합물을 10 rpm으로 5분 동안 혼합한다. 단계(106)에서, 제2 열 전도성 충전제를 혼합하면서 첨가한다. 예시적인 실시 형태에서, 혼합물을 10 rpm으로 10분 동안 혼합한다. 단계(108)에서, 제3 열 전도성 충전제의 일부분을 혼합하면서 첨가한다. 예시적인 실시 형태에서, 제3 열 전도성 충전제의 절반을 첨가하고, 혼합물을 10 rpm으로 10분 동안 혼합한다. 단계(110)에서, 제3 열 전도성 충전제의 나머지 부분을 혼합하면서 첨가한다. 예시적인 실시 형태에서, 제3 열 전도성 충전제의 나머지 절반을 첨가하고, 혼합물을 10 rpm으로 10분 동안 그리고 54 rpm으로 1시간 동안 혼합한다.
단계(112)에서, 용매를 반응 용기에 첨가하고 계속 혼합한다. 예시적인 실시 형태에서, 제3 열 전도성 충전제의 절반을 첨가하고, 혼합물을 10 rpm으로 30분 동안 혼합한다. 단계(114)에서, 반응 용기의 진공을 시작하고 계속 혼합한다. 예시적인 실시 형태에서, 혼합물을 54 rpm으로 30분 동안 혼합한다. 단계(116)에서, 진공을 중단하고 혼합물을 배출기로 옮긴다. 마지막으로, 단계(118)에서, 진공을 시작하여 TIM 내의 공기를 제거하고, 이어서 진공을 중단하고, 생성된 재료를 주사기(50)(도 5) 내로 압축한다.
C. 열 계면 재료를 이용하는 응용
다시 도 1을 참조하면, 일부 예시적인 실시 형태에서, 열 계면 재료는 TIM(18)으로 나타낸 바와 같이 전자 구성요소(12)와 열 확산기(14) 사이에 TIM(18)으로서 위치된다. 일부 예시적인 실시 형태에서, 열 계면 재료는 TIM(20)으로 나타낸 바와 같이 열 확산기(14)와 히트 싱크(16) 사이에 TIM 2로서 위치된다. 일부 예시적인 실시 형태에서, 열 계면 재료는 전자 구성요소(12)와 히트 싱크(16) 사이에 (도시하지 않은) TIM 1.5로서 위치된다.
실시예
실시예 1
표 1에 제공된 제형에 따라 열 계면 재료(실시예 1)를 제조하였다. 이어서, 실시예 1의 특성을 비교예 1의 특성과 비교하였다. 비교예 1은 또한 Al2O3 충전제를 가지며 완전히 경화되지 않은 실리콘계 TIM이다.
[표 1]
Figure pct00006
실시예 1에서, 저분자량(저 MW) 실리콘 오일은 비닐 작용기를 갖는 저분자량 액체 실리콘 오일이었다. 저 MW 실리콘 오일의 분자량은 50,000 달톤 미만이었다. 고 MW 실리콘 오일은 분자량이 100,000 달톤 초과였다. 사용된 실란 커플링제는 헥사데실트라이메톡시실란이었다.
더욱이, 하이드로실리콘 오일을 가교결합제로서 사용하였고, 가교결합제는 에이비 스페셜티 실리콘즈 난통 컴퍼니 리미티드(AB Specialty Silicones Nantong Co., Ltd.)로부터 입수가능한 안디실 XL 12였다. 촉매는 와커 케미 아게로부터 입수가능한 부가 백금 촉매였으며, 부가 억제제는 와커 케미 아게로부터 입수가능한 Pt 억제제 88이었다. 열 전도성 충전제 A는 입자 직경이 약 10 마이크로미터인 산화알루미늄 입자를 포함하였다. 열 전도성 충전제 B는 입자 직경이 약 5 마이크로미터인 산화알루미늄 입자를 포함하였고, 열 전도성 충전제 C는 입자 직경이 약 0.6 마이크로미터인 산화알루미늄 입자를 포함하였다. 열 전도성 충전제 A 내지 열 전도성 충전제 C에서 모든 입자의 표면적은 약 1.25 m2/g이었다. 마지막으로, 사용된 용매는 멀티솔 리미티드(Multisol limited)로부터 입수가능한 아이소파르 H였다.
실시예 1의 제형을 제조하기 위하여, 휘발성 용매를 제외한 유기 성분들을 조합하고 스피드 믹서로 블렌딩하였다. 이어서, 열 전도성 충전제들을 첨가하고, 혼합물을 후속하여 블렌딩하였다. 마지막으로, 휘발성 용매를 첨가하고 한 번 더 블렌딩하여 실시예 1의 제형을 생성하였다.
이어서, 제형을 자동 분배기 도구(52)에 연결된 10 세제곱센티미터의 주사기(50)(도 5) 내에 충전하였다. 분배기 도구(52)에 의해 생성되는 공기 압력에 의해 혼합물을 주사기(50) 밖으로 퍼징할 수 있다. 분배기 도구(52)는 또한 오리피스 직경을 제어한다. 실제로, 분배기 도구(52)는 2개의 파라미터 - 오리피스 직경 및 공기 압력 - 를 변화시킴으로써 주사기(50)로부터의 혼합물의 분배 속도를 제어한다. 제형을 0.6 MPa 압력 하에 분배하여 유량을 시험하였다.
TIM 샘플의 유량을 측정하기 위해, 노즐이 없는 30 세제곱센티미터(cc) 주사기(50)를 사용하며, 0.6 MPa의 압력 하에서 1분 동안 분배기 도구(52)를 통해 TIM 샘플을 분배한다. 1분 후에, 분배된 TIM 샘플을 칭량한다. 실시예 1 제형의 측정된 유량은 31 g/분이었다.
이어서, 한 장의 A4 종이 상에 제형을 겔로서 인쇄하였다. 제형의 치수는 25.4 mm × 25.4 mm × 1.5 mm였다. 이어서, 실시예 1의 제형을 이 제형으로부터의 오일 블리딩이 이 제형으로부터 더 이상 커지지 않을 때까지 실온에 두었다. 이어서, 이 제형으로부터의 거리를 측정하여 오일 블리딩 트레이스의 거리를 결정하였다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 실시예 1의 오일 블리딩 트레이스는 약 1.2 mm이다. 대조적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 비교예 1의 제형은 블리딩 트레이스가 3.5 mm 초과이다.
특정 이론에 구애되고자 함이 없이, 표면적이 더 큰 충전제의 첨가는 TIM의 블리딩을 감소시키는 것으로 여겨진다. 이러한 충전제는 또한 TIM의 유량을 감소시킨다(즉, 점도를 증가시킨다). 그러나, 용매의 첨가는 TIM의 유량을 증가시켜 TIM의 적용가능성을 증가시키는 역할을 한다. 또한, 첨가되는 용매의 양은 최소(예를 들어, 0.5 중량% 미만)이며, 이는 용매가 TIM에 대한 고 표면적 충전제의 첨가에 의해 실현되는 감소된 블리딩의 유리한 효과에 영향을 주는 것을 방지한다.
더욱이, 오일 블리딩은 느린 과정(process)이다 - 이는 6시간 이상 후에 관찰될 수 있다. 대조적으로, 사용되는 용매는 휘발성이 높아서(즉, 용매가 신속히 증발되어) 오일 블리딩 동안 (예를 들어, 약 1 또는 2시간 만에) 용매가 완전히 증발된다. 따라서, 용매의 첨가는 TIM이 분배될 때에 TIM의 유량을 증가시키지만, 일단 분배되면 그리고 일정 기간(예를 들어, 약 2시간) 후에는, 용매가 TIM으로부터 완전히 증발될 것이며 TIM의 오일 블리딩 특성에 영향을 줄 수 없을 것이다.
본 명세서에 사용되는 어구 "전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이에서 정의되는 임의의 범위 이내"는, 그러한 어구에 앞서 열거된 값들이 열거의 하부에 있는지 또는 열거의 상부에 있는지와 관계없이, 말 그대로 임의의 범위가 그러한 값들 중 임의의 2개의 값으로부터 선택될 수 있음을 의미한다. 예를 들어, 한 쌍의 값이 2개의 하부값, 2개의 상부값, 또는 하나의 하부값과 하나의 상부값으로부터 선택될 수 있다.
본 발명이 예시적인 설계를 갖는 것으로 기재되었지만, 본 발명은 본 발명의 사상 및 범주 내에서 추가로 변경될 수 있다. 따라서, 본 출원은 그의 일반적인 원리를 사용하는 본 발명의 임의의 변형, 사용 또는 개조를 포괄하도록 의도된다. 또한, 본 출원은 본 발명이 속하는 기술분야에서 공지된 또는 통상적인 관행의 범위 내에 있으며 첨부된 청구범위의 한계 내에 속하는 바와 같은 본 발명으로부터의 그러한 이탈(departure)을 포괄하도록 의도된다.

Claims (10)

  1. 중량 평균 분자량(Mw)이 50,000 달톤 미만인 저분자량 실리콘 오일;
    표면적이 1.0 m2/g 초과인 적어도 하나의 열 전도성 충전제; 및
    중량 평균 분자량(Mw)이 60,000 달톤 이상인 비닐 작용성 실리콘 오일을 포함하는 고분자량 실리콘 오일
    을 포함하는, 열 계면 재료.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열 계면 재료는 점도가 1500 Pa.s 초과인, 열 계면 재료.
  3. 제1항에 있어서, 비점이 60℃ 내지 220℃이고 점도가 0.2 cSt 내지 50 cSt인 용매를 추가로 포함하는, 열 계면 재료.
  4. 제3항에 있어서, 상기 열 계면 재료는 점도가 150 Pa.s 내지 650 Pa.s인, 열 계면 재료.
  5. 제1항에 있어서, 상기 열 계면 재료는
    2 중량% 내지 10 중량%의 상기 저분자량 실리콘 오일;
    50 중량% 내지 95 중량%의 상기 적어도 하나의 열 전도성 충전제;
    0.1 중량% 내지 5 중량%의 상기 고분자량 실리콘 오일;
    0.1 중량% 내지 5 중량%의 용매;
    0.1 중량% 내지 5 중량%의 커플링제;
    0.1 중량% 내지 1 중량%의 가교결합제;
    0.1 중량% 내지 5 중량%의 억제제; 및
    0.1 중량% 내지 5 중량%의 촉매
    를 포함하는, 열 계면 재료.
  6. 중량 평균 분자량(Mw)이 50,000 달톤 미만인 저분자량 실리콘 오일;
    제1 열 전도성 충전제, 제2 열 전도성 충전제, 및 제3 열 전도성 충전제로서,
    상기 제1 열 전도성 충전제는 표면적이 0.1 m2/g 내지 1.0 m2/g인 금속 산화물이고, 상기 제2 열 전도성 충전제는 표면적이 0.5 m2/g 내지 2.0 m2/g인 금속 산화물이고, 상기 제3 열 전도성 충전제는 표면적이 5.0 m2/g 내지 10.0 m2/g인 금속 산화물인, 상기 제1 열 전도성 충전제, 상기 제2 열 전도성 충전제, 및 상기 제3 열 전도성 충전제;
    중량 평균 분자량(Mw)이 60,000 달톤 이상인 비닐 작용성 실리콘 오일을 포함하는 고분자량 실리콘 오일; 및
    비점이 60℃ 내지 220℃이고 점도가 0.2 cSt 내지 50 cSt인 용매
    를 포함하는, 열 계면 재료.
  7. 제6항에 있어서, 상기 열 계면 재료는
    2 중량% 내지 10 중량%의 상기 저분자량 실리콘 오일;
    표면적이 0.1 m2/g 내지 1.0 m2/g인, 25 중량% 내지 50 중량%의 제1 열 전도성 충전제;
    표면적이 0.5 m2/g 내지 2.0 m2/g인, 25 중량% 내지 50 중량%의 제2 열 전도성 충전제; 및
    표면적이 5.0 m2/g 내지 10.0 m2/g인, 25 중량% 내지 50 중량%의 제3 열 전도성 충전제;
    0.1 중량% 내지 5 중량%의 상기 고분자량 실리콘 오일;
    0.1 중량% 내지 5 중량%의 용매;
    0.1 중량% 내지 5 중량%의 커플링제;
    0.1 중량% 내지 1 중량%의 가교결합제;
    0.1 중량% 내지 5 중량%의 억제제; 및
    0.1 중량% 내지 5 중량%의 촉매
    를 포함하는, 열 계면 재료.
  8. 제6항에 있어서, 상기 저분자량 실리콘 오일은 비닐 작용성 실리콘 오일을 포함하고, 상기 고분자량 실리콘 오일은 동점도(kinematic viscosity)가 2,000,000 cSt인 비닐 실리콘 오일인, 열 계면 재료.
  9. 제6항에 있어서, 상기 열 계면 재료는 블리딩 트레이스 값(bleeding trace value)이 1 mm 내지 5 mm이고 유량이 20 g/분 내지 50 g/분인, 열 계면 재료.
  10. 전자 구성요소로서,
    히트 싱크(heat sink);
    전자 칩;
    상기 히트 싱크와 상기 전자 칩 사이에 위치된 열 계면 재료
    를 포함하며,
    상기 열 계면 재료는
    중량 평균 분자량(Mw)이 50,000 달톤 미만인 저분자량 실리콘 오일;
    표면적이 1.0 m2/g 초과인 적어도 하나의 열 전도성 충전제; 및
    중량 평균 분자량(Mw)이 60,000 달톤 이상인 비닐 작용성 실리콘 오일을 포함하는 고분자량 실리콘 오일
    을 포함하는, 전자 구성요소.
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