TW202344665A - 低熱阻的相變熱界面材料 - Google Patents

低熱阻的相變熱界面材料 Download PDF

Info

Publication number
TW202344665A
TW202344665A TW112104389A TW112104389A TW202344665A TW 202344665 A TW202344665 A TW 202344665A TW 112104389 A TW112104389 A TW 112104389A TW 112104389 A TW112104389 A TW 112104389A TW 202344665 A TW202344665 A TW 202344665A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
thermal interface
thermally conductive
interface material
styrene
weight
Prior art date
Application number
TW112104389A
Other languages
English (en)
Inventor
瑞迪西 尤蘭
馬修 布瑞
萊恩 費霍斯特
Original Assignee
德商漢高股份有限及兩合公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 德商漢高股份有限及兩合公司 filed Critical 德商漢高股份有限及兩合公司
Publication of TW202344665A publication Critical patent/TW202344665A/zh

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L91/00Compositions of oils, fats or waxes; Compositions of derivatives thereof
    • C08L91/06Waxes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L53/00Compositions of block copolymers containing at least one sequence of a polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L53/02Compositions of block copolymers containing at least one sequence of a polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers of vinyl-aromatic monomers and conjugated dienes
    • C08L53/025Compositions of block copolymers containing at least one sequence of a polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers of vinyl-aromatic monomers and conjugated dienes modified
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/02Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/06Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
    • C09K5/063Materials absorbing or liberating heat during crystallisation; Heat storage materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/427Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes
    • H01L23/4275Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes by melting or evaporation of solids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/68Polyesters containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen
    • C08G63/685Polyesters containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen containing nitrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/08Metals
    • C08K2003/0812Aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2227Oxides; Hydroxides of metals of aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/28Nitrogen-containing compounds
    • C08K2003/282Binary compounds of nitrogen with aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00Specific properties of additives
    • C08K2201/001Conductive additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00Specific properties of additives
    • C08K2201/002Physical properties
    • C08K2201/005Additives being defined by their particle size in general

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Organic Insulating Materials (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)

Abstract

本發明提供一種相變熱界面材料,其包括非聚矽氧樹脂及塑化劑,該塑化劑與該相變材料相容且能夠潤濕導熱粒狀填充物。將該填充物與該樹脂以足以提供熱阻抗小於0.1℃ * cm 2/W之材料的程度結合。該熱界面材料呈現介於40℃與80℃之間的熔點及小於10 5Pa*s之熔融黏度。

Description

低熱阻的相變熱界面材料
本發明大體上關於熱界面材料,且更具體地關於一種呈現低熱阻抗及薄結合線之相變熱界面材料。
導熱材料廣泛用作例如產熱電子組件與散熱器之間的界面,以允許過量的熱能自電子組件傳遞至熱耦接散熱器。已實施用於此類熱界面之大量設計及材料,其中當實質上避免熱界面與各別熱傳遞表面之間的間隙以促進自電子組件至散熱器之導熱傳遞時達成最高效能。因此熱界面材料較佳地在機械上符合各別組件之略微不平坦的熱傳遞表面。此外,熱界面材料可較佳地潤濕熱傳遞表面以獲得低接觸電阻。
諸如半導體、微處理器、電阻器及電路板之電子組件產生大量熱量,必須移除該熱量才能使裝置正常運行。高效能計算及電信應用產生顯著熱量,且因此需要具有極低熱阻抗之熱界面材料,以最大限度地自敏感電子組件傳遞熱量。對於可被壓縮成極薄結合線的熱界面材料,可增強熱傳遞。橡膠、液體及蠟基質與金屬及金屬氧化物粉末填充物之摻合物已用於熱界面材料。然而,習知組合物通常無法提供高效能應用所需之極低熱阻抗,且不可被壓縮成薄結合線,否則會降低熱阻抗。
習知熱界面材料亦容易在長期使用期間,尤其在高效能電子組件應用中常常遇到之高溫下乾燥及開裂。此老化不利地影響熱效能。
藉助於本發明,來自諸如積體電路、電腦晶片及其類似裝置之產熱電子裝置)之熱能可有效地傳遞至散熱結構,諸如散熱片或散熱器。本發明之熱界面材料可有效傳遞由電子裝置產生之熱,且可包括具有相變材料之非聚矽氧聚合物樹脂、塑化劑及導熱粒狀填充物。本發明之熱界面材料呈現低熱阻抗及所需流變特性以提供薄結合線。
在一個實施例中,熱界面材料包括具有相變材料之非聚矽氧樹脂及包括以介於非聚矽氧樹脂之25-50重量%之間的濃度存在之胺官能性聚酯組分的塑化劑材料。熱界面材料進一步包括彈性體及具有小於25 µm之粒度的導熱粒狀填充物,以使得材料呈現小於0.1℃ * cm 2/W之熱阻抗、介於40-80℃之間的熔點及小於10 5Pa*s之熔融黏度。
在一些實施例中,導熱填充物選自鋁、氮化鋁、氧化鋅及其組合。導熱填充物可具有粒度分佈,該粒度分佈包括具有超過一個粒度峰之多峰分佈。在一些實施例中,多峰分佈之第一峰為介於0.1與3 µm之間的粒度,且多峰分佈之第二峰為介於8與12 µm之間的粒度。
熱界面材料較佳地可擠壓成介於200與400 µm之間的膜形式,該膜形式可回流成小於50 µm,且更佳小於40 µm之結合線。
增黏劑可包括選自以下之苯乙烯類共聚物:苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(STS)、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯(SIS)、苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯(SEPS)及其組合。
相變材料可為烴,諸如蠟。在一些實施例中,蠟為熔點介於40-80℃之間的石蠟。
在另一實施例中,電子設備包括電子組件及熱耦接至電子組件之相變導熱材料。相變導熱材料可包括具有相變材料之非聚矽氧樹脂及包括以介於非聚矽氧樹脂之25-50重量%之間的濃度存在之胺官能性聚酯共聚物的塑化劑材料。熱界面材料進一步包括彈性體或彈性劑及具有小於25 µm之粒度的導熱粒狀填充物,以使得材料呈現小於0.1℃ * cm 2/W之熱阻抗、介於40-80℃之間的熔點及小於10 5Pa*s且較佳在10 3Pa*s與10 4Pa*s之間的熔融黏度。相變導熱材料可塗佈於電子組件上。
電子封裝包括基板、緊固至該基板之電子組件、熱連接至該電子組件的導熱材料以及熱連接至該導熱材料的散熱器。導熱材料包括有包括相變材料之非聚矽氧樹脂及包括以介於非聚矽氧樹脂之25-50重量%之間的濃度存在之胺官能性聚酯共聚物的塑化劑材料。熱界面材料進一步包括彈性體及具有小於25 µm之粒度之導熱粒狀填充物,以使得材料呈現小於0.1℃ * cm 2/W之熱阻抗、介於40-80℃之間的熔點及10 3-10 4Pa*s之間的熔融黏度。
現參看圖式,且首先參看圖1,電子封裝10包括基板12及電子組件陣列14,該電子組件陣列包括緊固至基板12之複數個電子組件16。電子封裝10進一步包括散熱器18及位於電子組件陣列14與散熱器18之間的熱路徑(由虛線箭頭22指示)中的熱界面20。電子封裝10經配置以藉由提供自電子組件陣列14至與散熱器18接觸之吸熱流體介質24之高度導熱路徑來耗散由電子組件16產生之熱能。在典型應用中,流體介質24可為由鼓風機推動以吸收來自散熱器18之熱能的氣體,諸如空氣。電子封裝10為實例配置,其可在適當時經修改以適應多種電子應用,諸如資料處理器、資料記憶體、通訊板、天線及其類似者。此類裝置可用於計算裝置、通信裝置及其外圍配置中。在一特定實例實施例中,電子封裝10可用以支持蜂巢式通信裝置中之各種功能。
除了作為電子組件陣列14之支撐物以外,基板12亦可提供多種功能中之一或多者。出於簡單描述本發明之電子封裝10之目的,基板12可為電路板,諸如在安裝表面13上具有導電跡線之印刷電路板,該等導電跡線用於視需要在總成中電連接電子組件16。組件16可經由焊接或其他已知技術電連接至佈線跡線。在工作中,電子組件16產生顯著過量的熱能,必須耗散該熱能以便維持最佳效能。電子組件16可為適用於電子製程之多種元件中之任一者,且可包括例如積體電路、電阻器、電晶體、電容器、電感器及二極體。
熱界面20大體上沿熱路徑22提供處於電子組件陣列14與散熱器18之間的導熱橋。散熱器18可以最高效地將熱能傳遞至散熱器18之方式熱耦接至熱界面20。如示意性地繪示的,散熱器18可具有諸如經由鰭28而併入相對較大表面積之組態。散熱器之使用很好理解,且經考慮可在本發明之配置中利用習知及定製設計。 樹脂
熱界面20為可包括一或多種橡膠、液體及蠟之非聚矽氧烴類樹脂組合物的材料。樹脂提供用於併入導熱填充物之基質。烴類樹脂組合物可包括例如飽和及不飽和橡膠化合物。實例飽和橡膠化合物包括乙烯-丙烯橡膠、聚乙烯/丁烯、聚乙烯-丁烯-苯乙烯、聚乙烯-丙烯-苯乙烯、氫化聚烷基二烯單醇(polyalkyldiene mono-ol)、氫化聚烷基二烯二醇、氫化聚異戊二烯及聚烯烴彈性體。
其他實例非聚矽氧樹脂包括可具天然黏性或可不具天然黏性的各種熱塑性材料。在一些實施例中,樹脂可具有小於電子組件16之正常操作溫度或在該正常操作溫度內的軟化溫度,諸如熔融溫度、相轉變溫度或相變溫度。然而,在其他實施例中,樹脂可具有高於電子組件16之正常操作溫度的軟化溫度。樹脂軟化溫度可例如在40℃至175℃之間的範圍內,更佳在40℃至125℃之間的範圍內,再更佳在40℃與85℃之間的範圍內。
實例熱塑性樹脂材料包括熱塑性/彈性體摻合物及合金,諸如熱塑性的非交聯聚烯烴及另外被稱為熱塑性橡膠的熱塑性硫化橡膠。非聚矽氧樹脂材料可用於本發明之組合物中充當用於相變材料、導熱粒狀填充物及任何其他可用於組合物中之添加劑的載體或網狀結構。
在一些實施例中,矽烷基改質之樹脂可用於本發明之基質中。樹脂較佳為非聚矽氧樹脂,其中組合物中含有不超過痕量之聚矽氧。在一些實施例中,組合物中不含聚矽氧。矽烷基改質之聚合物可具有模數及玻璃轉化溫度較低之彈性主鏈,諸如聚醚、聚酯、聚胺基甲酸酯、聚丙烯酸酯、聚異戊二烯、聚丁二烯、聚苯乙烯-丁二烯或聚丁烯異戊二烯之主鏈。
本發明組合物之樹脂組分可較佳地包括軟化溫度(包括熔融溫度、相轉變溫度或相變溫度)或溫度範圍在電子組件16之操作溫度或溫度範圍內或低於該操作溫度或溫度範圍的相變材料,該電子組件16尤其為與熱界面20熱耦接的電子組件16。溫度活化之相變材料較佳地在約30℃至約90℃之溫度範圍內,且更佳在40℃與80℃之間自固態轉變為液態及自液態轉變為固態。相變材料可為任何適合的材料,諸如天然蠟,如蜂蠟或巴西棕櫚蠟;基於石油之蠟,如石蠟;或合成蠟,如聚乙二醇、聚乙烯、多元醇或氯化萘。
例示性相變材料為蠟,諸如石蠟。石蠟為具有通式C nH 2n + 2且熔點在約40℃至約140℃範圍內,且更佳在40℃至80℃範圍內之固體烴之混合物。聚合物蠟包括聚乙烯蠟及聚丙烯蠟,且通常具有約40℃至約160℃之熔點範圍。其他例示性相變材料包括熔點在約40℃與約80℃之間的低熔點合金。
包括相變材料之樹脂之含量可在總組合物之約0.1至約50重量百分比之範圍內;在一些實施例中,包括相變材料之樹脂之含量可在總組合物之約0.3至約20重量百分比之範圍內;在一些實施例中,包括相變材料之樹脂之含量可在總組合物之約0.5至約10重量百分比之範圍內;在一些實施例中,包括相變材料之樹脂之含量可在總組合物之約1至約5重量百分比之範圍內;在一些實施例中,包括相變材料之樹脂之含量可在總組合物之1至3重量百分比之範圍內。出於此處的目的,「總組合物」可意謂熱界面20。 互補塑化劑材料
申請人已發現可用包括相變材料與互補塑化劑材料之摻合物的獨特組分摻合物來獲得高效能熱界面材料。本發明之獨特組合物在長期使用壽命內在超過125℃之高溫下呈現低熱阻及可靠的熱效能。通常採用組分之摻合物,及特定言之相變材料與塑化劑材料之摻合物的本發明組合物提供在高溫下的抗老化(效能下降)性。
適用於本發明之組合物之塑化劑材料較佳與如上文所描述之相變材料係相容的。塑化劑材料充當流變學調節劑以隨著溫度升高而降低組合物之黏度。然而,塑化劑材料可能並不與相變材料共有類似的軟化溫度特性。較佳地,塑化劑材料為或包括能夠潤濕導熱粒狀填充物之胺官能性聚酯共聚物。藉由塑化劑潤濕導熱粒狀填充物增強針對樹脂的填充物親和力。此類親和力有助於降低組合物之黏度。
已發現,使用相對於樹脂在特定濃度範圍內之第二相變材料對於本文所描述之有利功能特徵係重要的。具體地,互補塑化劑材料之含量較佳在樹脂之約20至約60重量百分比之範圍內;在一些實施例中,互補塑化劑材料之含量在樹脂之25至50重量百分比之範圍內;在一些實施例中,互補塑化劑材料之含量在樹脂之25至40重量百分比之範圍內。小於樹脂之20重量百分比之互補塑化劑之負載濃度導致組合物之溫度穩定性不足,而大於樹脂之60重量百分比之互補塑化劑之負載濃度會干擾組合物之相變特徵。較佳地,熱界面材料包括濃度範圍介於樹脂之25重量百分比與50重量百分比之間的胺官能性聚酯共聚物。 導熱粒子
為了達成導熱界面之所需低熱阻抗,本發明之組合物包括分散於其中之導熱粒子。該等粒子可具有導熱性及導電性兩者。或者,該等粒子可具有導熱性及電絕緣性。重要的係,該等粒子較佳可由上文所描述之互補塑化劑材料潤濕。各種導熱粒子可能適用於本發明之組合物中。然而,已發現選自鋁、氮化鋁、氧化鋅及其組合之導熱粒子可能最適用於本發明之組合物中。
粒狀填充物材料可呈粒狀粉末、晶鬚、纖維或任何其他適合形式。粒子實質上可為球形、板狀、棒狀或其組合。在一些實施例中,導熱粒子可具有小於25 µm之粒度,其中術語「粒度」意謂粒徑或有效粒徑。在一些實施例中,導熱粒子可具有介於0.01與25 µm之間的粒度。在一些實施例中,導熱粒子可具有單分散性。在一些實施例中,可包含一或多種材料物種之導熱粒子可具有粒度分佈,其中粒子具有介於0.01與25 µm之間的粒度。
在一些實施例中,粒度分佈可為多峰的,其中粒度之超過一個濃度峰在0.01與25 µm之間。在一些實施例中,多峰分佈之第一濃度峰為介於0.1與3 µm之間的粒度,且多峰分佈之第二濃度峰為介於8與12 µm之間的粒度。多峰分佈之第一濃度峰可包含介於10與90重量百分比之間的總導熱填充物;在一些實施例中,多峰分佈之第一濃度峰可包含介於15與80重量百分比之間的總導熱填充物;在一些實施例中,多峰分佈之第一濃度峰可包含介於15與50重量百分比之間的總導熱填充物;在一些實施例中,多峰分佈之第一濃度峰可包含介於15與30重量百分比之間的總導熱填充物。多峰分佈之第二濃度峰可包含介於10與90重量百分比之間的總導熱填充物;在一些實施例中,多峰分佈之第二濃度峰可包含介於15與80重量百分比之間的總導熱填充物;在一些實施例中,多峰分佈之第二濃度峰可包含介於25與60重量百分比之間的總導熱填充物。多峰分佈可包括粒度之多於兩個濃度峰。
在一些實施例中,導熱粒狀填充物可包含粒度介於0.01與25 µm之間的三峰粒度分佈。三峰分佈之第一濃度峰為介於0.1與3 µm之間的氮化鋁粒度,三峰分佈之第二濃度峰為介於8與12 µm之間的鋁粒度,且三峰分佈之第三濃度峰為介於0.01與0.5 µm之間的氧化鋅粒度。三峰分佈之第一濃度峰包含15與35重量百分比之間的總導熱填充物。第二濃度峰包含介於25與60重量百分比之間的總導熱填充物。第三濃度峰包含介於15與35重量百分比之間的總導熱填充物。
導熱粒狀填充物可包含至少25重量百分比之鋁粒子,較佳至少35重量百分比之鋁粒子,且更佳至少40重量百分比之鋁粒子。
在一些實施例中,上文所描述之粒度可表示平均粒徑(d 50)。
導熱粒狀填充物可分散於樹脂中且以總組合物之20與98重量百分比之間的負載濃度存在於組合物中。在一些實施例中,導熱粒狀填充物占總組合物之40與97重量%之間。在一些實施例中,導熱粒狀填充物占總組合物之50與95重量%之間。需要提供足夠的導熱粒子,使得由組合物形成之導熱界面呈現至少0.5 W/m*K,較佳至少1 W/m*K,且更佳至少2 W/m*K之熱導率。 輔助塑化劑
除本文中所描述之互補塑化劑以外,本發明之組合物可包括輔助塑化劑。輔助塑化劑可用於調節(尤其在剪切下)可分配物質之黏度,且將固態及熔融黏度維持在所需範圍內。適用於本發明組合物中之輔助塑化劑為可有效促進構成組合物之黏著物質之流動性的塑化劑。本發明之輔助塑化劑較佳可為降低組合物之黏度的低揮發性液體。在一些實施例中,輔助塑化劑在25℃下可呈現小於1000 cP的黏度。在另一實施例中,輔助塑化劑在25℃下可呈現小於500 cP的黏度。在另一實施例中,輔助塑化劑在25℃下可呈現小於100 cP的黏度。
在一些實施例中,輔助塑化劑可構成約0.1至約25重量百分比之組合物。在一些實施例中,輔助塑化劑可構成約0.5至約10重量百分比之組合物。在一些實施例中,輔助塑化劑可構成約1至約5重量百分比之組合物。輔助塑化劑較佳可以小於組合物之20重量百分比存在。
實例輔助塑化劑包括癸二酸酯、己二酸酯、對苯二甲酸酯、二苯甲酸酯、戊二酸酯、鄰苯二甲酸酯、壬二酸酯、苯甲酸酯、磺醯胺、有機磷酸酯、二醇、聚醚、苯偏三酸酯、聚丁二烯、環氧化物、胺、丙烯酸酯、硫醇、多元醇及異氰酸酯。較佳輔助塑化劑為苯偏三酸酯。 彈性劑
本發明之組合物較佳包括彈性劑。實例彈性體可包括選自以下之苯乙烯類共聚物:苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(STS)、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯(SIS)、苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯(SEPS)及其組合。彈性劑可占該組合物的0.1至約25重量百分比之間。在一些實施例中,彈性劑可占該組合物的0.5與10重量百分比之間。在一些實施例中,彈性劑可占該組合物的0.8與5重量百分比之間。在一些實施例中,彈性劑可占該組合物之1與3重量百分比之間。 視情況選用之添加劑
根據本發明之一些實施例,本文所描述之組合物可進一步包含一或多種添加劑,諸如抗氧化劑、穩定劑、分散劑、著色劑、黏著劑、潤濕劑、阻燃劑、增量劑及腐蝕抑制劑。 熱界面材料特性
在較佳實施例中,熱界面材料呈現小於0.1℃ * cm 2/W,較佳小於0.05℃ * cm 2/W之熱阻抗。在一些實施例中,熱界面材料呈現介於0.01與0.1℃ * cm 2/W之間的熱阻抗。
在施加於產熱組件與散熱組件之間之後,所施加之熱界面材料的最終厚度被稱作結合線厚度。結合線厚度之值部分地藉由熱界面材料在由產熱組件加熱時的流動性確定。結合線厚度(BLT)與熱阻抗(TI)及熱導率(TC)的關係式為TI = BLT/TC,使得在相同熱導率下較低BLT產生較低熱阻抗。在一些實施例中,當經受40 psi之壓力且加熱至80℃時,本發明之熱界面材料之結合線厚度小於50 µm,較佳小於40 µm,且更佳小於25 µm。在一些實施例中,結合線厚度介於5與50 µm之間。
熱界面材料較佳地呈現小於10 5Pa*s且較佳地小於10 4Pa*s之熔融黏度(材料呈液相時之黏度)。在一些實施例中,熱界面材料之熔融黏度在10 3Pa*s與10 4Pa*s之間。在高於熱界面中相變材料之熔點的溫度下量測熔融黏度。將相變材料之熔點視為熱界面材料之熔點,且較佳介於40℃與160℃之間,更佳介於40℃與125℃之間,且再更佳介於40℃與80℃之間。 物件
本發明之導熱組合物可用於製成各種成型物件。該等物件可用作產熱裝置與散熱裝置之間的界面。產熱裝置可操作地將熱量傳遞至界面物件,使得界面物件在低於120℃且更通常低於80℃之操作溫度下熔化。當相變材料熔化時,其在界面物件、電子組件及散熱器之接觸表面處形成液膜。包含相變材料之膜降低接觸表面之熱阻。導熱界面之樹脂基質提供用於容納液體相變材料之網狀結構,且防止該液體相變材料流出界面。
組合物可經熔融擠壓成具有較低厚度之膜。相比之下,由基於聚矽氧之填充物組合物製成之習知膜一般厚得多。已發現,對於某些應用,非聚矽氧樹脂膜可能優於聚矽氧版本。舉例而言,薄的聚矽氧膜往往具有較差的操作特徵,且可能需要支撐結構來維持完整性。此外,歸因於聚矽氧樹脂之不同密度及低黏度,聚矽氧樹脂及粒狀填充物材料可能不相容。因此,本發明之組合物較佳為非聚矽氧。 實例
使用以下組合物製造熱界面材料: 材料 重量 (g)石蠟                                      25-40 胺官能性聚酯共聚物                 8-12 苯乙烯-丁二烯-苯乙烯PSA        10-40 苯偏三酸酯塑化劑                    20-45 抗氧化劑                                3-7 潤濕劑                                   10-15 氧化鋅                                   100-500 鋁(1 µm)                                300-500 鋁(9 µm)                                600-1000
組合物呈現0.1℃ * cm 2/W之熱阻抗及40至55℃之熔點範圍。
10:電子封裝 12:基板 13:安裝表面 14:電子組件陣列 16:電子組件 18:散熱器 20:熱界面 22:熱路徑 24:吸熱流體介質 28:鰭
圖1為本發明之電子組件總成之示意性圖示。
10:電子封裝
12:基板
13:安裝表面
14:電子組件陣列
16:電子組件
18:散熱器
20:熱界面
22:熱路徑
24:吸熱流體介質
28:鰭

Claims (17)

  1. 一種熱界面材料,其包含: 非聚矽氧樹脂,其包含相變材料; 塑化劑,其包含在該材料中以介於該非聚矽氧樹脂之25重量%與50重量%之間存在的胺官能性聚酯共聚物, 彈性劑; 導熱粒狀填充物,其可藉由該塑化劑潤濕且具有小於25 µm之粒度, 其中該熱界面材料呈現小於0.5℃ * cm 2/W之熱阻抗、介於40℃與80℃之間的熔點及小於10 5Pa*s之熔融黏度。
  2. 如請求項1之熱界面材料,其包括介於50重量%與95重量%之間的該導熱粒狀填充物、介於1重量%與5重量%之間的包含該相變材料之該非聚矽氧樹脂及介於1重量%與3重量%之間的該彈性劑。
  3. 如請求項1之熱界面材料,其中該導熱粒狀填充物係選自鋁、氮化鋁、氧化鋅及其組合。
  4. 如請求項3之熱界面材料,其中鋁占該導熱粒狀填充物之至少40重量%。
  5. 如請求項3之熱界面材料,其中該導熱填充物為鋁。
  6. 如請求項1之熱界面材料,其中該導熱粒狀填充物係呈多峰粒度分佈存在,其包括介於0.1與3 µm之間的第一濃度峰及介於8與12 µm之間的第二濃度峰。
  7. 如請求項6之熱界面材料,其中該第一濃度峰包含介於15重量%與35重量%之間的該導熱粒狀填充物,且該第二濃度峰包含介於40重量%與60重量%之間的該導熱粒狀填充物。
  8. 如請求項7之熱界面材料,其包括第三濃度峰,該第三濃度峰包含介於15重量%與35重量%之間的該導熱粒狀填充物。
  9. 如請求項7之熱界面材料,其中該第一濃度峰包含硝酸鋁粒子,且該第二濃度峰包含鋁粒子。
  10. 如請求項8之熱界面材料,其中該第三濃度峰包含氧化鋅粒子。
  11. 如請求項1之熱界面材料,其可擠壓成膜,該膜可回流成小於50 µm之結合線。
  12. 如請求項1之熱界面材料,其中該彈性劑為選自以下之苯乙烯類共聚物:苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯(SIS)、苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯(SEPS)及其組合。
  13. 如請求項1之熱界面材料,其中該非聚矽氧樹脂具有低於150℃之熔點。
  14. 如請求項13之熱界面材料,其中該非聚矽氧樹脂包括石蠟。
  15. 一種電子設備,其包含: 電子組件;及 如請求項1之熱界面材料,其熱耦接至該電子組件。
  16. 如請求項15之電子設備,其中該熱界面材料經塗佈於該電子組件上。
  17. 一種電子封裝,其包含: 基板; 緊固至該基板的電子組件; 熱連接至該電子組件的導熱材料,該導熱材料包含包括相變材料之非聚矽氧樹脂、以介於該非聚矽氧樹脂之25重量%與50重量%之間存在的胺官能性聚酯共聚物、彈性劑及具有小於25 µm之粒度的導熱粒狀填充物,其中該熱界面材料呈現小於0.1℃ * cm 2/W之熱阻抗、介於40℃與80℃之間的熔點及小於10 5Pa*s之熔融黏度;及 熱連接至該導熱材料的散熱器。
TW112104389A 2022-02-09 2023-02-08 低熱阻的相變熱界面材料 TW202344665A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202263308365P 2022-02-09 2022-02-09
US63/308,365 2022-02-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202344665A true TW202344665A (zh) 2023-11-16

Family

ID=87564966

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW112104389A TW202344665A (zh) 2022-02-09 2023-02-08 低熱阻的相變熱界面材料

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN118525061A (zh)
TW (1) TW202344665A (zh)
WO (1) WO2023154375A1 (zh)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6391442B1 (en) * 1999-07-08 2002-05-21 Saint-Gobain Performance Plastics Corporation Phase change thermal interface material
US20050049350A1 (en) * 2003-08-25 2005-03-03 Sandeep Tonapi Thin bond-line silicone adhesive composition and method for preparing the same
CN104194733B (zh) * 2009-03-02 2018-04-27 霍尼韦尔国际公司 热界面材料及制造和使用它的方法
CA2951437C (en) * 2014-07-07 2022-03-15 Honeywell International Inc. Thermal interface material with ion scavenger
CN115279856A (zh) * 2020-03-13 2022-11-01 美国特种电子材料有限责任公司 包含氢氧化镁的热界面材料

Also Published As

Publication number Publication date
CN118525061A (zh) 2024-08-20
WO2023154375A1 (en) 2023-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102470083B1 (ko) 저열 임피던스를 갖는 고성능 열 계면 재료
CN109072051B (zh) 相变材料
AU723258B2 (en) Conformal thermal interface material for electronic components
US5488082A (en) Polymeric adhesive paste
EP1376689B1 (en) Radiating structural body of electronic part and radiating sheet used for the radiating structural body
EP1149519B1 (en) Method of applying a phase change thermal interface material
TW552690B (en) Clean release, phase change thermal interface
US8917510B2 (en) Reversibly adhesive thermal interface material
US6197859B1 (en) Thermally conductive interface pads for electronic devices
US5781412A (en) Conductive cooling of a heat-generating electronic component using a cured-in-place, thermally-conductive interlayer having a filler of controlled particle size
KR100773656B1 (ko) 열 계면 재료
TW200303166A (en) Thermal management materials having a phase change dispersion
KR20050014749A (ko) 열 계면 재료
JP2006522491A (ja) 熱相互接続および界面システム、製造方法、およびその使用方法
US20120261064A1 (en) Thermally reversible crosslinked polymer modified particles and methods for making the same
JPH0224383B2 (zh)
KR20080092966A (ko) 열적 상호연결 및 인터페이스 시스템, 이들의 제조 방법 및용도
TW202344665A (zh) 低熱阻的相變熱界面材料
JP2011026602A (ja) マイクロ電子デバイスのための小さい粒度の接着剤
TWI491722B (zh) 具苯基酯之熱介面材料
US6111005A (en) Polymeric adhesive paste
TW202342617A (zh) 用於高溫應用的熱導性組合物
TW202428792A (zh) 導熱性組成物及散熱塗料
JP2010006847A (ja) 樹脂組成物