TWI286514B - Interface materials and methods of production and use thereof - Google Patents

Interface materials and methods of production and use thereof Download PDF

Info

Publication number
TWI286514B
TWI286514B TW091111709A TW91111709A TWI286514B TW I286514 B TWI286514 B TW I286514B TW 091111709 A TW091111709 A TW 091111709A TW 91111709 A TW91111709 A TW 91111709A TW I286514 B TWI286514 B TW I286514B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
interface material
fiber
layered interface
layered
fibers
Prior art date
Application number
TW091111709A
Other languages
English (en)
Inventor
My Nguyen
Nancy Dean
Kenichiro Fukuyama
Original Assignee
Honeywell Int Inc
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
Priority claimed from US10/047,617 external-priority patent/US6673434B2/en
Application filed by Honeywell Int Inc filed Critical Honeywell Int Inc
Application granted granted Critical
Publication of TWI286514B publication Critical patent/TWI286514B/zh

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/12—Layered products comprising a layer of synthetic resin next to a fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/12—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer characterised by the relative arrangement of fibres or filaments of different layers, e.g. the fibres or filaments being parallel or perpendicular to each other
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B25/00—Layered products comprising a layer of natural or synthetic rubber
    • B32B25/10—Layered products comprising a layer of natural or synthetic rubber next to a fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/18—Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives
    • B32B27/20—Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives using fillers, pigments, thixotroping agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/42—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising condensation resins of aldehydes, e.g. with phenols, ureas or melamines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/04—Interconnection of layers
    • B32B7/12—Interconnection of layers using interposed adhesives or interposed materials with bonding properties
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/427—Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes
    • H01L23/4275—Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes by melting or evaporation of solids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/433—Auxiliary members in containers characterised by their shape, e.g. pistons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B38/00—Ancillary operations in connection with laminating processes
    • B32B2038/0052—Other operations not otherwise provided for
    • B32B2038/0076—Curing, vulcanising, cross-linking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B32B2262/103—Metal fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B32B2262/106—Carbon fibres, e.g. graphite fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2319/00—Synthetic rubber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2405/00—Adhesive articles, e.g. adhesive tapes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/02—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F2013/005—Thermal joints
    • F28F2013/006—Heat conductive materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73253—Bump and layer connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01019—Potassium [K]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01057—Lanthanum [La]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01078—Platinum [Pt]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01079—Gold [Au]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/095—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00 with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials provided in the groups H01L2924/013 - H01L2924/0715
    • H01L2924/097—Glass-ceramics, e.g. devitrified glass
    • H01L2924/09701—Low temperature co-fired ceramic [LTCC]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1204—Optical Diode
    • H01L2924/12044—OLED
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151—Die mounting substrate
    • H01L2924/153—Connection portion
    • H01L2924/1531—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
    • H01L2924/15311—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/161—Cap
    • H01L2924/1615—Shape
    • H01L2924/16152—Cap comprising a cavity for hosting the device, e.g. U-shaped cap
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/301—Electrical effects
    • H01L2924/3011—Impedance

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

1286514 _"晒 丨， 五、發明説明（ 發明藏|f[_ 本發明之範圍為在電子構件、半導體構件及其它相關的 層化材料應用中之界面材料。 背景 電子構件已使用在一直增加數量的消耗品及商業電子產 口口上。14些消耗品及商業產品之某些實例有電視、個人電 腦、網路伺服器、蜂窩式電話（cell ph〇ne)、攜帶型傳呼器 tigers)、掌上型萬用記事本、可攜帶式收音機、汽車立 =聲（car stereos)或遠端控制。隨著對這些消耗品及商業 電子設備之需求的增加，亦已對那些相同的消耗品及商業 產品有達成更小、更多功能及更具攜帶式的需要。 由於這些產品的尺寸減少，該些產品所包含的構件亦必 需變小。那些需要減低尺寸或縮小之構件的某些實例有印 刷電路或配線板、電阻器、配線、鍵盤、觸墊及晶片封裝。 …因此，已經拆解且研究構件以決定是否有較好的建構材 料及方法可讓其縮小以適應對較小的電子構件之需求。在 層狀構件中，目標之一為減少層的數量同時增加所保留的 層之功能性及耐久性。此項工作是困難的，但是，所提供 的數個層及該些層的構件應該通常地需要存在以便操作詨 裝置。 、 、同樣地，當電子裝置變小且在較高速下操作時，以熱形 式所散發的能量會戲劇性地增加。在工業上受歡迎方式為 在此裝置中單獨地或在載體上使用熱油脂（或油脂似的材 料），以將過量的熱轉移而透過物理界面來消除。最普通 -4 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Μ規格(21〇 χ 297公登） 五、發明説明（2 ) 的熱界面材料型式為熱油脂、相改變材料及彈性體膠帶。 熱油脂或相改變材料具有比彈性體膠帶低的熱阻，因為其 可被塗敷成非常薄的層之能力及可在毗連的表面間提供親 密的接觸。典型的熱阻抗值範圍在0.6 — 〗·6^平方公分/瓦 之間。但是，熱油脂的嚴重缺點為其熱性能會在熱^刀環後 (諸如從65°C至150。〇或在動力循環變化（當使用在vlsi晶 片時）後明顯地降低。亦已發現當在電子裝置中從表面= 平面性（planarity)來的大偏差而造成於接合面間形成間$ 時，或當因I其它理由(諸如製造容差等等）而在接合、 顯現出大的間隙時，這些材料的性能會降低。當這 的熱轉移性喪失時，它們所使用的電子裝置之性up 到相反的影響。 又 因此’已持續需要的有：3)設計及製造_熱界面材 層狀材料，其可滿；1顧客規格同時減少裝置的尺寸及 數1 ; b)製造更有效率、設計的較好且與材料、構件^ 成的產物之相容性需求㈣之㈣及/或構件； 展2 可信賴的能製造出想要的熱界面材料、層化材料及包= 期的熱界面及層化材料之構件的方法。 概述 於本文中所描述㈣化界面材料包含至少_種可 熱界面組分及至少一種盘該〃的 界面組分。形成預期的層化界面材 纖維 -種可交聯的熱界面組分；枓：方法包括：a)提供 楗供一種順從性纖維界面组 为，及C)物理地結合該熱界面έ 、" …介甶、、且刀及該順從性纖維界面組 5- 公袭:） 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格_(2l〇x297 1286514
1286514 五、發明説明（4 ) 及釋放。 形成於本文中所搞+ + 1 '、之可交聯的熱界面組分之方法包括 :二供：少一種飽和的橡膠化合物；b)提供至少一種胺樹 士）交聯1至夕種飽和的橡膠化合物與該至少一種胺 2樹脂’以形成—交聯的橡膠-樹脂混合物；d)加入至少 —種熱傳導充填劑至該交聯的橡膠-樹脂混合物；及e)加 入一潤溼劑至該交聯的橡膠-樹脂混合物：此方法亦可進 V I括加入至J 一種相改變材料至該交聯的橡膠-樹脂 混合物。 可提供預期的熱界面經分作為可利用分配方法來塗佈 =可:配的液體糊狀物，然:後如想要地硬化。其亦可提供 4為高順從性、硬化的、彈性體薄膜㈣片，而用於預塗 7在界面表面或在其它材料上，諸如熱庫、基材及/或順 T性纖維界面材料或構件。其可進_步提供及產生作為軟 凝膠或液體，而可利用任何合適的分配方法來塗佈至表面 。甚至進一步地，該材料可提供作為膠帶而直接地應用至 界面表面基材、順從性纖維界面材料或組分及/或電子 構件。 順從性纖維界面組分則包含幕多熱傳導纖維、至少一種 封閉劑及至少-種可選擇的黏著劑材料。合適的熱傳導纖 維包括鑽石纖維（diamond fibers)、導電聚合物纖維、碳纖 維石墨纖維及金屬纖維（諸如銅纖維及鋁纖維）。該些熱 傳導纖維可切割成特別的長度，通常依顧客或¥應商^ 求/規格而定，例如可從至少約0 0005英吋至至少約i英吋
1286514 A7
五、發明説明 。該熱傳導纖維亦可切刻士、二| 英叶及/或至少約ο#::::。，。。1英叶至至少約ο-約3微米，至少約30微米及/，：導纖維之纖維直徑至少 的導電纖維為直徑至少約職^目前較佳 於本文描述之預期的層化只 』嚐化界面材料、熱界 性纖維界面組分之應用包括脾兮故以 丨囬、且刀及順從 狀組分、電子構件、半導體槿株~ 層 的半導體產品。 產扣或疋成 本發明的不同目標、特徵、逾 α觀點及優點將從下列本發明 的較佳具體實施例之詳細說明而變得更明顯。 圖式簡述 ' 圖1為順從性纖維界面植合的1雜举> Ρ 4 ®、，且刀.:·的具體貫施例之位移對壓力 的曲線圖。 圖2為順從性纖維界面組分的具體實施例之熱阻對壓力 的曲線圖。 圖3為順從性纖維界面組分的具體實施例之厚度對敎阻 的曲線圖。 ' 圖4為順從性纖維界面組分的具體實施例之循環對熱阻 的曲線圖。 圖5 A_C顯示出本發明之順從性纖維界面組分的較佳具 體實施例之製造方法。 、 圖6為本發明之順從性纖維界面組分的較佳具體實施例。 圖7A-B顯示出本發明之層狀界面材料之一些較佳的具 體實施例。
1286514 五、發明説明（6 詳細說明 合適的界面材料或構件應該符合接合面（刪叫_ (“溼潤”表面）、具有低的體熱阻（bulk比 具有低的接觸電阻。體熱阻可表示為材料或構件及 熱傳導係數及面積之函數。接觸電阻為測量_材料或=件 =合：、層或基板接觸的程度。界面材料或構件的熱阻 aJ顯不如下·· 方程式1 Θ界面=t/kA+ 2®接觸 其中®為熱阻， t為材料厚度， k為材料的熱傳導係數 A為界面的面積 “t/kA”項表示整體材料的熱阻及“2Θ接〆，表示在二表面處 的熱接觸電阻。合適的界面材料或構件應該具有低的體阻 抗及低的接觸電阻，即在接合面處。 、許夕電子及半導體應用需要界面材料或構件可容納從製 么而產生的表面平坦度及/或因為熱膨脹係數（cte)不協調 而產生的構件翹曲來之偏差。 具有低k值的材料（諸如熱油脂）若界面薄時（即“(，，值低） 則表現良好。若界面厚度增加（如〇 〇〇2英对般些微）時，則 其熱性能會戲劇性地下降。同樣地，對此應用來說，在配 =的構件間之CTE差異會造成間隙隨著每個溫度或動力循 ~膨脹及縮小。此界面厚度的變化會造成將流體界面材料 (諸如油脂）泵出界面。 L _ 9 _ 本紙張尺度國家鮮(CNS) M規格(2iQx隱^· 1286514 A7 Γ ---------- Β7_ 五、發明説明（7 ) — ----*- ，界面的面積越大則越易於有從表面可平面性來的偏差（當 f造時產生）。為了最佳化熱性能，該界面材料應該能夠 I 付合不平坦的表面且因此較低的接觸電阻。 最理想的界面材料及/或構件具有高的熱傳導係數及高 的機械順從性，例如當施加力量時其將產生彈性。高熱傳 導係數可減低方程式丨的第一項，同時高機械順從性可減 低第二項。於本文描述的層化界面材料及層化界面材料的 各別構件可達成這些目標。當合適地定向時，於本文描述 之順從性纖維界面組分的熱傳導纖維將跨越在 距離，因此允許從-表面至另-表面的連續高傳導路= 若該些纖維具有撓性且能夠在其尖端區域移動時，此可製 得與表面有較好的接觸。此接觸將造成優良程度的表面接 觸且將減少界面材料的接觸電阻。 " 於本文描述的層化界面材料包括至少一種可交聯的熱界 面組分及與該熱界面組分結合的至少一種順從性纖維界面 組分。形成預期的層化界面材料之方法包括：勾提供一種 可交聯的熱界面組分；b)提供一種順從性纖維界面組分； 及c)物理地結合該熱界面組分與該順從性纖維界面組分。 可將至少一種額外的層與於本文中描述的層化界面材料結 合。該至少一種額外的層可包括另一種界面材料、表面、 基板、黏著劑或任何其它合適的層。 可交聯的熱界面組分 一預期的可交聯之熱界面組分可藉由結合至少一種橡膠 化合物、至少一種胺樹脂及至少一種熱傳導充填劑而製造
I 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公货） -；-— 1286514
1286514 五、發明説明（9 例有乙烯，丙烯橡膠（EPR，EPDM)、聚乙烯/ 丁烯、聚乙 烯-丁烯-苯乙烯、聚乙烯-丙烯_苯乙烯、氫化的聚烷二烯 @早'•醇類’，（諸如氫化的聚丁二烯單_醇、氫化的聚丙二烯 單醇氫化的聚戊一稀單-醇）、氫化的聚烧二婦‘‘雙醇類，， (諸女氫化的聚丁一烯二醇、氫化的聚丙二婦二醇、氫化 的聚戊二烯二醇）及氫化的聚異戊二烯。但是，若該化合 、為不飽和時，最佳的是該化合物可進行氫化製程以斷裂 或移除至少某些雙鍵。如於本文中所使用，措辭“氫化製 ^呈’’意謂著不飽和的有機化合物與氫反應，其藉由直接將 虱加入至某些或全部的雙鍵而產生飽和的產物（加成氫化 f應）；或藉由完全地斷裂雙鍵，藉此，碎片進一步地與 虱反應（氫解）。不飽和橡膠及橡膠化合物的實例有聚丁二 婦、？《異戊二烯、聚苯乙婦_ 丁二婦及其它不飽和橡膠、 橡膠化合物或橡膠化合物的混合物/組合。 如於本文中所使用，名稱“順從性，，包括一易彎曲的及可 成形的材料或構件之性質（特別是在約室溫下），如盘在室 溫^為固體及不可筆曲的相反。如於本文中所使用的名稱 可父聯的”指為那些尚未交聯的材料或化合物。 如於本文中所使用，名稱“交聯，，指為一種過程，其中 至少二個分子（或長分子的二個部分）利用化學的交互作用 連結在一起。此交互作用可以許多不同的方法發生，包括 形成共價鍵；形成氫鍵；疏水、親水、離子或靜電的交互 作用。再者，分子交互作用之特徵亦可為藉由在一分 其自身間或在二個或多個分子間之至少臨時的物理連接。 本紙張尺歧财_ -12- 1286514 五、發明説明（10 可結合每種形式多於一種的橡膠化合物以產生一可交聯 的熱界面組分；但是，經考量，在較佳的熱界面組分中， 至少一種橡膠化合物或組分物將為一種飽和的化合物。含 烯烴或不飽和的熱界面組分（含適當的熱充填劑）具有少於 0.5平方么勿c /瓦的熱容量。不像熱油脂，該熱界面組分 的熱性能在熱循環或流動循環（在IC裝置中）後將不降低， 因為液體烯烴類及液體烯烴混合物（諸如包含胺樹脂的那 些）將交聯以在加熱活化之後形成一軟凝膠。再者，當應 用作為熱界面組分時，其將不會如熱油脂般在使用時被“擠 壓出去”，且在熱循環期間將不顯示出界面的層離。 將胺或以胺為基底的樹脂加入或摻入該橡膠組成物或橡 膠化合物的混合物，其主要為使在胺樹脂與在至少一種橡 膠化合物的一級或末端羥基間之交聯反應容易。在胺樹脂 與橡膠化合物間之交聯反應會在混合物中產生一 “軟凝膠，， 相，而非液體狀態。在胺樹脂與橡膠組成物間及/或在橡 膠化合物它們本身間的交聯程度將決定該軟凝膠的堅硬度 。例如，若該樹脂及該橡膠化合物進行最小量的交聯（在 交聯反應中實際上使用可獲得的交聯位置之丨〇%)，則該軟 凝膠將更“液體似的”。但是，若該胺樹脂及橡膠化合物進 行明顯量的父聯（在交聯反應中實際上使用4〇-6〇〇/〇可獲得 的交聯位置，及在橡膠化合物它們本身間大概有一可測量 的程度之分子間或分子内的交聯），則該凝膠將變成較厚 且更“固體似的’’。 胺及胺基樹知為在樹脂骨架的任何部分上包含至少一個 13 1286514 五、發明説明（n 胺取代基的那些樹脂。胺及胺基樹脂亦可為一合成樹脂， 其源自於尿素、硫脲、馬來胺或類似的化合物與醛類（特 別是甲醛）之反應。典型且預期的胺樹脂有一級胺樹脂' 二級胺樹脂、三級胺樹脂、縮水甘油基胺環氧基樹脂、燒 氧基芊基胺樹脂、環氧基胺樹脂、馬來胺樹脂、烷基化的 馬來胺樹脂及馬來胺-丙烯酸樹脂。在本文描述的一些預 期具體貫施例中’馬來胺樹脂特別有用且較佳，因為a)它 們為以環為基底的化合物，藉此，該環包含三個碳及三個 氮原子；b)它們可容易地與其它化合物及分子經由縮合反 應而結合；C)它們可與其它分子及化合物反應，以促進鏈 生長及交聯；d)它們比尿素樹脂更具抗水性及抗熱性，e) 它們可以水-可溶的漿狀物使用或以可分散在水中而不溶 的粉末使用；及f)它們具有高熔點（大於325t:且相當不易 燃）。烧基化的馬來胺樹脂（諸如丁基化的馬來胺樹脂、丙 基化的馬來胺樹脂、戊基化的馬來胺樹脂、己基化的馬來 胺樹脂及其類似物）可藉由在樹脂形成期間摻入烷基醇類 而形成。這些樹脂可溶在塗料及釉瓷溶劑及表面塗層中。 可分散在熱界面組分或混合物的熱充填劑粒子應該有利 地具有高導熱度。合適的充填劑材料包括金屬，諸如銀、 銅、紹及其合金類；及其它化合物類，諸如氮化硼、氮化 銘、塗佈銀的銅、塗佈銀的鋁、導熱聚合物及碳纖維。氮 化爛與銀或氣化侧與銀/銅之組合亦可提供提高的導熱度 。氮化删的量至少20重量％及銀的量至少約60重量％特別 有用。較佳地，可使用具熱傳導係數大於約2〇的充填劑及 I-— ___-14- 本紙張尺/^適用中國國家標準(CNs) A#規格(⑽χ 297公货) 1286514 A7 B7 五、發明説明（12 ) 最佳地至少約40 w/m°C。最理想地，想要的是該充填劑之 熱傳導係數不小於約80 w/mt：。 如於本文中所使用，名稱“金屬，，意謂著那些在元素週期 表的d-區塊及f-區塊處之元素，與那些具有金屬似的性質 (諸如矽及鍺）之元素。如於本文中所使用，措辭“^區塊，， 思谓著電子已填入繞著該元素核子的3d、4d、5d及6d執域 之那些元素。至於所使用的措辭“f-區塊，，意謂著電子已填 入繞著元素核子的4f及5f執域之那些元素，包括鑭系及婀 糸。較佳的金屬包括銦、銀、銅、I呂、錫、祕、鎵及其合 金類、塗佈銀的銅及塗佈銀的鋁。該名稱“金屬，，亦包括合 金類、金屬/金屬複合物、金屬陶瓷複合物、金屬聚合物 複合物和其它金屬複合物。如於本文中所使用，名稱“化 合物意謂著一具有固定的組成之物質，其可藉由化學方 ' 法分解成元素。 特別有功效的為一種充填劑，其包含一特別形式指為‘‘氣 相生長的碳纖維’’（VGCF)(諸如可從應用科學有限公司 (Applied Sciences inc·)，西達維里（Cedarville)，〇hi〇 購 得的VGCF)之碳纖維，或“碳微纖維，，（其為藉由熱處理而 高度石墨化的型式）（熱傳導係數w/mt)。加入約〇 5 重量％的碳微纖維可提供明顯增加的導熱度。此類纖維可 以不同的長度及直徑形式獲得；換句話說，長度可從^亳 米（mm)至數十公分（cm)及直徑可從〇」至超過微米。一 有用的VGCF形式具有直徑不大於約2微米及長度約⑼至 100微米，且具有熱傳導係數大於其它普通具有直徑大於5 [_________ _ 15 - 本紙張尺度it财a a家料(CNS^格(細χ 297;疋 1286514 A7
1286514 A7 B7 五、發明説明（Η ) 組分有PCM45及PCM60HD，二者皆由漢尼威爾電子材料 (Honeywell Electronic Materials)製造。聚合物蠛典型地為 聚乙烯蠟、聚丙烯蠟而具有約40°C至160°C的熔點範圍。 PCM45具有約3.0 W/mK的導熱度、約〇.25°C平方公分/w (0.0038 t平方公分/W)的熱阻，而典型的塗佈厚度約 0.0015英对（0.04毫米）及包含典型的柔軟性約5至3〇碍/平 方英寸（在之下則會塑性地流動）。PCM45的典型特徵為a) 一超咼的填料密度（packaging density)，超過80% ; b)—導 熱充填劑（conductive filler) ; c)極低的熱阻；及如較早所 提及的d)約45 °C的相改變溫度。PCM60HD具有約5 〇 W/mK的熱傳導係數、約〇.l7°C平方公分/W (〇.0028t：平方 公分/w)的熱阻，而典型的塗佈厚度約0 0015英吋⑺毫 米）及包含典型的柔軟性約5至30磅/平方英寸（在之下合# 性地流動）。PCM45的典型特徵為a)—超高的填料密^塑 超過80% ; b)—導熱充填劑；c)極低的熱阻；及如較=所 提及的d)約60。的相改變溫度〇 TM350 f—德丁 a人 v 種不包含相改變 材料的熱界面組分，且由漢尼威爾電子材料製造 3.0 W/mK的導熱度、約0.25°C平方公八/w μ ’、 約 丁万 Α 分/W (〇.〇038°C 平方 公分/W)的熱阻，而典型的塗佈厚声 旱度約0·0〇ΐ5英吋（0·04毫 米）及包含典型的柔軟性約5至30镑/伞古-1 丁乃央寸（在之下會您 性地流動）。TM350的典型特徵為a)_ 曰^ 過80%; b)一導熱充填劑；c)極低 又超 J …、阻，d)約；[25。66 兩 化溫度；及e)可分配的非矽酮系熱凝膠。 的硬 相改變材料在熱界面組分應用中右田 「1用的 ’因為當它們在
裝 訂
線
:V
_」17麵 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 1286514
1286514 A7 ______B7 五、發明説明（16 ) 或潤潤”劑（諸如有機矽烷、有機酞酸鹽、有機锆等等）來 | 促進。有機酞酸鹽可作為潤濕促進劑以減低糊狀物的黏度 且增加充填劑負載。可使用的有機酞酸鹽有異丙基三異硬 脂基献酸鹽。有機酞酸鹽的共通結構為R〇_Ti (〇XRY), 其中110為一可水解的基團，χ及γ為黏著性官能基團。 亦可加入抗氧化劑以抑制該硬化的橡膠凝膠或固體熱界 面組分氧化及熱降解。典型有用的抗氧化劑包括嘮荅諾克 斯（Irganox) 1076 (酚型式）或嘮:y：諾克斯565 (胺型式从在 0.01 %至約1重量％)，可從豪松（Hawth〇rne)，ν·Υ·之西巴 結距（Ciba Giegy)購得。典型的硬化加速劑包括三級胺類 ’諸如 didecylanethylamine (於 50 ppm—0·5 重量 ％)。 亦可加入至少一種催化劑至該熱界面組分以促進在至少 一種橡膠化合物、至少一種胺樹脂、至少一種相改變材料 "或全部三種間之交聯或連鎖反應。如於本文中所使用，名 稱“催化劑”意謂著會明顯地影響化學反應速率而其自身沒 有消耗或經歷化學改變之物質或條件。該催化劑可為無^ 、有機或有機基團與金屬鹵化物之組合/然而它們可不為 物質，光及熱亦可作為催化劑。在預期的具體實施例中: 該催化劑為一種酸。在較佳的具體實施例中，該催化劑為 一種有機酸、諸如羧酸、醋酸、蟻酸、苯甲簸、水揚^ : 二羧酸、草酸、酞酸、癸二酸、己二酸、油酸、·棕櫚酸、 硬脂酸、苯基硬脂酸、胺基酸及績酸。 於本文所揭示用來形成可交聯的熱界面組分之方法包括 a)提供至少一種飽和的橡膠化合物；b)提供至少一種胺樹 I_____ _ _ 19 - 本紙張尺度適用t s a家標準(CNS) A4規格 1286514 五 、發明說明（ 17 ^二C)父聯該至少一種飽和的橡膠化合物及該至少一種胺 乂开》成一父聯的橡膠-樹脂混合物；d)加入至少一 種”、、傳導充填劑至該交聯橡膠-樹脂混合物；及e)加入一 =溼劑至該交聯的橡膠-樹脂混合物。此方法亦可進一步 〇括加入至少一種相改變材料至該交聯的橡膠-樹脂混合 物如於本文所討論，可使用預期的方法來形成液體及固 體熱界面組分，而與膠帶、電子構件、半導體構件、層狀 材料及電子和半導體產品一起。 5預功的熱界面組分可提供作為一種可分配的液體糊狀 物而藉由分配方法（諸如絹版印刷）塗佈，然後如想要地 硬化。亦可提供為高順從性、硬化的、彈性體薄膜或薄片 而用於預塗佈在界面表面，諸如熱庫。其可進一步提供及 製仏成為一軟凝膠或液體，其可利用任何合適的分配方法 ^塗佈至表面。甚至進一步，該熱界面組分可提供為一種 膠帶’其可直接地應用至界面表面或電子構件。 為了闡明該熱界面組分的一些具體實施例，藉由混合在 貫例A至F中所描述的組分來製備一些實例。如在表中指 出，亦報導該些組成物的性質包括黏度、產物形式、熱阻 、彈性模數及導熱度。 … 該些顯示的實例包括一種或多種可選擇的添加物，例如 抗氧化劑、潤溼性促進劑、硬化加速劑、黏度減低劑及交 聯辅助劑。此類添加劑的量可變化，但是，通常地，它們 可有用地存在於下列的近似量（以重量％):充填劑，最高 為總量（充填劑加橡膠）的95% ;潤溼性促進劑，總量的〇玉 20- 本紙張尺度適用t關家標準(CNS) A4規格(2齡297公慶） 1286514 A7 B7 五、發明説明（18 ) 至1% ;抗氧化劑，（總量的）0.01至1% ;硬化加速劑，（總量） 的50 ppm —0.5% ;黏度減低劑，0.2-15% ;及交聯輔助劑 ，0.1-2%。應注意的是添加至少約0.5%的碳纖維可明顯地 增加導熱度。 組成物(重量％) A B C D E F 氫化的聚丁烯單-醇 7.5 6.3 10 11.33 5 18 氫化的聚丁二烯二醇 無 無 2 無 無 無 烷烴石蠟蠟 3.1 2.2 無 無 無 無 烷基化的馬來胺樹脂(丁基化) 1.7 0.4 1.33 2 1 4 有機酞酸鹽 1.5 1.0 6.67 6.67 4 8 橫酸催化劑 0.1 無 無 無 無 無 紛抗氧化劑 0.1 0.1 無 無 無 無 鋁粉末 86 90 80 80 無 無 銀粉末 無 無 無 無 90 無 氮化硼 無 無 無 無 無 70 產物形式 膠帶 膠帶 液體 液體 液體 液體 熱阻抗(°C平方公分/W) 0.25 0.18 0.25 0.25 0.3 0.35 導熱度(w.m/°C) 3.0 5.0 2.8 2.8 2.3 2.0 彈性模數，帕 300000 270000 500000 300000 280000 270000 黏度，帕·s N/A N/A 200 160 150 220 順從性纖維界面組分 順從性纖維界面組分（諸如於本文描述的那些）包含眾多 的熱傳導纖維、一封閉劑及一可選擇的黏著劑材料。順從 性纖維界面組分的實例可在美國專利申請序號：09/193,415 :美國專利申請序號：09/103，4 16及美國專利申請序號： 09/333,564中發現，其全部的全文以參考之方式併於本文 。同樣地，諸如於本文中描述的那些順從性纖維界面組分 為由漢尼威爾電子材料在商品名GELVET下製造的那些。 0£1^丁具有約30.0\^/111；^的熱傳導係數、約0.6 8〇(：平方公 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1286514 五、發明説明（19 分/W (0.001 〇°c平方公分/w)的熱阻，而典型的塗佈厚度 約0.012至0.100英吋（0.3 —2.5毫米）且包含典型的柔軟性在 10碎/平方英寸下約大於(1€]^(^〇11的25%。（^1^£丁的典型 特徵為a)厚度有廣泛的變化範圍；b)對幾何（ge〇metric)及 熱不協調（thermal mismatch)具順從性；c)非常高的熱傳導 係數’及d)该組分具長時間使用的可信賴性。圖1 顯示 出GELVET組分的一些性能之測量，包括位移對壓力（圖u 、熱阻對壓力（圖2)、厚度對熱阻（圖3)及循環對熱阻（圖4)。 合適的熱傳導纖維包括鑽石纖維、導熱聚合物纖維、碳 纖維、石墨纖維及金屬纖維（諸如銅纖維及鋁纖維）。熱傳 導纖維可切割成特別的長度，例如從至少約〇 〇〇〇5英吁至 至少約1英吋。於本文中預期的熱傳導纖維亦可切割成至 少約0.001英吋至至少約〇 〇1英吋及/或至少約〇1英吋。於 本文中預期的熱傳導纖維可具有至少約3微米、至少約3 〇 微米及/或至少約3 00微米的纖維直徑。目前較佳的導電纖 維之纖維直徑為至少約10微米。合適的熱傳導纖維具有至 少約25 W/mK的熱傳導係數。某些合適的纖維為可從阿摸 扣（Amoco)購得的那些而認定為κ」1〇〇、Κ-8〇〇、p_12〇、 P-100、P-70及T50 ;和可從托雷（T〇ray)購得的纖維而標為 M46J及 M46JB。 於本文甲揭示的熱傳導纖維可經淨化（若需要的話）以移 除任何存在於纖維上的塗佈物。某些商業上可購得的纖維 乃以在表面上塗佈-塗層之形式售出，其較佳地藉由淨化 該纖維而移除。-種淨化熱傳導纖維的方法為在空氣令加 1___^22- 本紙張尺度適财s a家標準(CNS) μ規格( χ撕公^^ 1286514 A7 B7 五、發明説明（2〇 ) 熱該纖維以燃燒掉塗層（即塗料）。但是，亦可使用化學淨 化方法。 形成該順從性纖維界面組分的方法包括：昀提供一具有 一定長度的熱傳導纖維；b)提供一基板；c)對該基板塗佈 黏著』，d)對該基板植絨（flocking)該纖維；e)將該纖維埋 入該黏著劑，而部分纖維則延伸出該黏著劑；f)硬化該黏 著劑，在延伸出黏著劑的纖維與向下的纖維自由末端間配 置一可硬化的封閉劑；S)將該些具有在纖維間之封閉劑的 纖維壓進該黏著劑；及h)在壓縮下同時硬化該封閉劑。 為了製造順從性纖維界面組分，將第一黏著劑塗佈至一 基板。該黏著劑可包含任何合適的材料，但是將類似地包 含一低應力黏著劑，例如，包含一環氧基化合物的黏著劑 (例如從葛雷絲特用聚合物（Grace Specialty p〇lymers)來的 艾可邦德（Eccobond) 281)，然而氰酸酯黏著劑、BMI、石夕 酮類、有機矽酮類、凝膠及霧化襯墊材料（spray胖吐以 materials)亦有用。 該些纖維被植絨至基板’因此可例如利用電植絨法 (Electroflocking)將該些纖維埋入至黏著劑中，如顯示在圖 5 A。電植絨法為一種相當熟知的程序，其藉由對二片板子 (分開一些距離）充入相反的極性。該程序由柏金（B〇lgen)有 一般性描述（柏金，史狄格（stig) w·, ‘‘植絨技術（Flocking 丁 echnology)”，“塗佈的織物期刊（JournaI 〇f c〇ated Fabrics) ，第2 1冊，第123頁，1 99 1);及特別地對碳纖維的電植絨 物，由喜吉馬朱（Shigematsu)在“靜電植絨對熱控制塗層之 I -23- 本纸張尺度適用中國國家棵準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1286514 A7 B7 五、發明説明（21 ) 應用（Application of Electrostatic Flocking to Thermal Control)”，太空技術及科學國際座談會第14次會議記錄 (Proceedings of the 14th International Symposium on Space Technology and Science)，1984，頁 583 ;及由卡托（Kato) 在‘‘利用靜電植絨形成非常低反射係數的表面（Formation of a Very Low-Reflectance Surface by Elecrtrostatic Flocking)’’，太空環境及控制系統歐洲座談會第4次會議記 錄（Proceedings of the 4th European Symposium on Space
Environmental and Control Systems)，1991，第 565 頁。這 些文章的揭示内容明確地全部以參考方式併入本文。 在電植絨製程中，在一個板上的纖維會獲得該板子的電 荷而被相對的板子吸引。當它們碰到相對的板子時，它們 會被埋在黏著劑中。若它們初始地不黏住，則纖維會在板 子間來回彈跳直到它們已埋入黏著劑中，然後跳脫該電場 或移除在該板子上的電荷。所產生的纖維結構乃相對於電 場線而排列，即，具有實質上垂直的方向且具有絲絨似的 外觀。 . 機械式植絨包括將塗佈黏著劑的物體通過一系列快速轉 動的滾筒或拍打棒，其會造成基板振動。纖維則利用重力 從貯存槽進料到基板上。由滾筒或拍打棒產生的振動可將 該些纖維定向且將其驅入黏著劑中。移除過量的纖維，遺 留下實質上垂直方向的纖維結構。 氣流式植絨則使用氣流將纖維傳送至塗佈黏著劑的表面 。在飛行同時，纖維本身會在氣流方向上排成且以此定向 1286514 五、發明説明（22 的方法埋入黏著劑。 ::植：方法可單獨地使用或與另一種組合著使用， =透2^?式植絨。隨著此組合方法，包含纖維的氣 肖。在喷嘴出口處’電荷將纖維定向成與電 W線有關。所產生的纖維結構亦已排列，即，且有實質上 垂直的方向，但是可更密集、更均句或可比當使用單獨的 任一種方法時更快速地製造。 經植絨的纖維固定至黏著劑，而其長度的_部分則從黏 著劑層延伸出而指為“自由纖維尖端，，。在植絨後，對該自 由纖維尖端施加向下的力量（壓縮）以將該些纖維安裝在黏 著劑中，及減少在埋入黏著劑之纖維尖端與塗佈黏著劑的 表面基板間之距離，如顯示在圖5B及5C中。 然後，可利用任何合適的方法來硬化該黏著劑，包括自 身-硬化、加熱硬化及/或紅外線硬化。往往，在約15(rc 下加熱約30分鐘，可角來硬化，依黏著劑及硬化條件而定。· 如圖6所顯示，可引進封閉劑，30，例如一凝膠（諸如ge RTV6 166介電質凝膠，可從通用電子股份（有限）公司 (General Electric Corporation)購得），以填滿在遺留的纖 維32與延伸出凝膠的自由纖維尖端34間之空間。此製程可 措由將未硬化的;旋膠打印到纖維上而完成，或將該凝膠塗 佈至送緯劍桿（givers)且讓凝膠浸泡（soak)或蕊吸（〜“"至 纖維而完成。在預期的具體實施例中，該凝膠將自然地潤 溼纖維且將蕊吸至該纖維結構。該凝膠可或可不包括一熱 傳導充填劑材料。可將脫模襯墊（例如蠟狀或塗佈矽酮的 25- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 1286514 A7 B7 五、發明説明… 紙）放置在該些纖維與未硬化的凝膠頂端，以防止該硬化 的凝膠/纖維材料黏至夾具，且在裝運或隨後的處理期間 對該界面材料提供保護。 將在纖維間具有未硬化的凝膠之界面材料壓縮到少於額 定的切割纖維長度，且適當地鉗至此壓縮高度。例如，若 該纖維為約0·020英忖長，當引進黏著的硬化凝膠，於硬 化該凝膠前則钳在約〇·〇 1 7英吋的高度，保持該纖維在此 高度，同時硬化該凝膠。 然後在壓縮下，硬化該凝膠（例如熱硬化）。加熱通常會 加速硬化，且想要的是產生一預期的自由纖維尖端結構Y 壓縮及熱硬化二者可辅助產生自由纖維尖端結構。熱硬化 為有益的’因為該凝膠的CTE高於纖維的，且該凝膠在冷 卻至室溫後將比纖維收縮更多，因此會曝露出更多的纖^ '尖端。 在製造該界面材料中，可延遲該黏著劑硬化以便與該凝 膠硬化相符合。在一個具體實施例中，該些纖維可在凝膠 及黏著劑硬化時同時固定。如所指出，壓縮為有益的，且 在壓縮下硬化為有益的，因為該凝膠將維持該硬化厚度而 纖維可猶微彈回以在凝膠上保持直立。凝膠對纖維的内聚 力並不夠強到可以讓該些纖維在硬化之前離開其假定的原 始位置。硬化會產生想要的自由纖維尖端，其可提高盥毗 連表面的熱接觸。 形成預期的層化界面材料之方法包括：a)提供一種可交 聯的熱界面組分；b)提供一種順從性纖維界面組分；及幻 L----26 _ _ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) ----------- 1286514 五、發明説明（Ί7 物理地結合該熱界面組分與該順從性纖維界面組分。 該可父聯的熱界面組分及該順從性纖維界面組分可各別 也製備，且可藉由使用先前於本文中描述的方法來提供。 …、、後’物理地結合此二種組分以產生一層狀界面材料。如 於本文中所使用，名稱“界面，，意謂著一種結合或黏合，其 可在物質或空間（space)的二個部分間形成共同的邊界。一 界面可包含物質或構件的二個部分之物理附著或物理結合 ,或在物質或構件的二個部分間之物理吸引，其可包括鍵 、’、。力量（諸如共彳貝及離子鍵結）及非鍵結力量（諸如凡得瓦爾 、靜電、庫侖、氫鍵及/或磁吸引力）。二種組分（如於本文 中所描述）亦可藉由將一種組分塗佈至另一組分的表面之 作用而物理地結合。 乂後 了將該層狀界面材料塗佈至基板、另一個表面或 另一種層狀材料，如顯示在圖7A及7B。電子構件1〇〇包含 一層狀界面材料11〇、一基板層12〇及一額外的層13〇。該 層狀界面材料11 〇包含一種順從性纖維界面組分u 2及一種 熱界面組分1 1 4。於本文預期的基材可包含任何實質上想 要的固體材料。特別想要的基板層將包括薄膜、玻璃、陶 究、塑膠、金屬或經塗佈的金屬或複合物材料。在較佳的 具體實施例中，該基板包括一矽或砷化鍺沖模或晶圓表面 :一封裝表面，諸如在銅、銀、鎳或鍍金的焊接框架 (leadframe)中發現；一銅表面，諸如在電路板或封裝連接 器圖樣（package interconnect trace)中發現；一通道-邊壁 或剛性構件（stiffener)界面（“銅，，包括裸銅及其氧化物之考 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 1286514 A7 ---—--- —__B7 五、發明説明（25 ) " —~ 慮）’以聚合物為基底的封裝或板子界面，諸如在以聚 酿亞胺為基底的撓性物封裝、錯或其它金屑合金谭接球表 ^、玻璃及聚合物（諸如p〇lyimide)中發現。該“基板，，甚至 可疋義為另一種聚合物材料當考慮到有内聚性的界面時。 在更佳的具體實施例中，該基板包括一種在封裝及電路板 工業中常見的材料，諸如矽、銅、玻璃及另一種聚合物。 材料的額外層可與層狀界面材料結合，以連續建構一層 狀構件或印刷電路板。經考量，該額外的層將包含與已於 本文中描述的那些材料類似，包括金屬、金屬合金、複合 材料、聚合物、單體、有機化合物、無機化合物、有機金 屬化合物、樹脂、黏著劑及光波導材料。 一積層材料或電鍍材料層可依構件所需求的規格而與層 狀界面材料結合。層狀壓板通常視為纖維-補強的樹脂介 電材料。電鍍材料為層狀壓板的次小組，其於金屬及其它 材料（諸如銅）摻入該層狀壓板時而製造（哈柏（Harper),查 理斯（Charles) A.，電子封裝及互連手冊（五•叹 and Interconnection Handbook) > 第二版麥克葛羅-希爾 (McGraw-Hill)(紐約），1997)。 旋壓（spin-on)層及材料亦可加入至該層狀界面材料或連 續的層。旋壓堆疊薄膜由麥克E·湯瑪斯（Michael E. Thomas)教導，“低Keff介電性的旋壓堆疊薄膜（Spin-〇n Stacked Films for Low Keff Dielectrics)”，i) m (Solid State Technology) (2001年7月），其全文以參考方式併入本 文。 I -28- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇x 297公赞)
訂
裝
線 1286514 五、發明説明（26 於本文中描述之預期 從性纖維界面组分之靡用“:界面組分、層狀界面材料及順 入另-層化材料、電子構：二，將該些材料及/或組分摻 所預期，電 或凡成的電子產物。如於本文 基礎的產物之層化構件。猫f匕3任何可使用在以電子為 u Μ ψ八H 預功的電子構件包括電路板、晶 片=分隔板(separartorsheet)、電路板 印：配線板及電路板的其它構件(諸如 及電阻器）。 电4應时 、電子為基礎的產物可已“完成，，，在此觀念中它們已準 備好可使用在工孝上或A A h — 泵上次由其匕沩耗品所使用。完成的消耗 品之貫例有電視、電腦、蜂窩式電話、攜帶型傳呼器、掌 上里式萬用s己事本、可攜帶式無線電、汽車立體聲及遠端 控制。亦翻的有m物諸如電路板，晶片封裝及鍵 盤，其可潛在地使用於完成的產物中。 電子_產品亦可包括一原型構件，在從概念模型至最後的 放大/實體模型之任何階段的發展。原型可或可不包括全 部意欲在完成的產物中之實際構件，及原型可具有某些構 造超越複合物材料的構件以取消其在其它構件上的起始影 響，同時為了初始測試。 因此，已揭示出界面材料的特定具體實施例及應用。但 疋，應該由熟知此技藝之人士所明瞭的是除了那些已經描 述的外，可有許多改質而沒有離開於本文中的發明概念。 因此，本發明的主題事件除了在附加的申請專利範圍之精 神中外並不欲限制。再者，在解釋規格及申請專利範圍二 29- 1286514 A7 B7 五、發明説明（27 ) 者中，全部的項目應該以其最寬廣可能的方式與上下文一 致地解釋。特別地，該名稱“包括”及“包含”應該解釋指為 於非專用的方式之元素、構件或步驟，其指出該參考的元 素、構件或步驟可存在、或使用、或與其它無明確地提出 的元素、構件或步驟結合。 -30- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）
裝 訂
線

Claims (1)

  1. 12865邊知111709號專利申輪 ±
    申請專利範圍 一種層狀界面材料，其包含： 至少一種可交聯的熱界面組分；及 至少一種與該熱界面組分結合的包含熱傳導纖維及封閉 劑之順從性纖維界面組分； 其中該至少一種熱界面組分包括至少一種橡膠化合物 、至少一種胺樹脂及至少一種熱傳導充填劑。 2.如申請專利範圍第1項之層狀界面材料，其中該至少一 種熱界面組分進一步包含至少一種相改變材料。 3·如申请專利範圍第1項之層狀界面材料，其中該至少一 種橡膠化合物包含至少一個末端羥基。 4.如申請專利範圍第1項之層狀界面材料，其中該至少一 種橡膠化合物包含至少一種飽和的化合物。 5·如申請專利範圍第3項之層狀界面材料，其中該至少一 種橡膠化合物進一步包含至少一種飽和的化合物。 6·如申請專利範圍第3項之層狀界面材料，其中該至少一 種橡膠化合物包括氫化的聚烷二烯單.醇、氫化的聚烷 一稀二醇或其組合物或混合物。 7·如申請專利範圍第6項之層狀界面材料，其中該氫化的 聚烷二烯單-醇包括氫化的聚丁二烯單-醇。 8·如申請專利範圍第6項之層狀界面材料，其中該氫化的 聚烷二烯二醇包括氫化的聚丁二烯二醇。 9·如申請專利範圍第1項之層狀界面材料，其中該至少一 種胺樹脂包括一種馬來胺樹脂。 10.如申請專利範圍第9項之層狀界面材料，其中該馬來胺 78780-960518.doc · 1 _ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 六、申請專利範園 樹脂包括烷基化的馬來胺樹脂。 11.如申請專利範圍第H)項之層狀界面材料，Λ中該烧基化 的馬來胺樹脂.包括丁基化的馬來胺樹脂。 12·如申請專利範圍第i項之層狀界面材料，其中該至少一 種熱傳導充填劑包括金屬粉末、氮化硼化合物或置组人。 13.如申請專利範圍第12項之層狀界面材料，其中該金^粉 末包括鋁粉末、銀粉末、銅粉末或其組合。 H.如申請專利範圍第2項之層狀界面材料，其中該至少一 種相改變材料包括一種蟻。 其中該蠟包括 15. 如申請專利範圍第14項之層狀界面材料 一種烷烴石蟻。 進一步包含至 16. 如申請專利範圍第丨項之層狀界面材料 少一種催化材料。 進一步包含至 17·如申請專利範圍第2項之層狀界面材料 少一種催化材料。 其中該順從担 18.如申請專利範圍第〗項之層狀界面材料^ 纖維界面組分包括眾多經植絨的熱傳導纖維 A如申請專利範圍第18項之層狀界面材料，其中該眾多經 植絨的熱傳導纖維埋入一黏著劑材料中。 20. 如申請專利範圍第19項之層狀界面材料，其中該眾多經 植絨的熱傳導纖維以實質上垂直的方向埋人，且咳眾多 的纖維有部分延伸出該黏著劑材料。 21. 如申請專利範圍第2〇項声 、層狀界面材料，其中該眾多經 植絨的熱傳導纖維包含一種射 ^種封閉劑材料，其配置在該眾 -2 - 78780-960518.doc 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(加X 297公h 六、申請專利範園 2 ^ /、中Μ眾數纖維延伸出該封閉劑材料。 22·如申請專利範圍第丨8 币項之層狀界面材料，其中該眾多經 植絨的熱傳導纖維包括碳、石墨、金屬 合物、鑽石或其組合。 23. 如申請專利範圍第22項之層狀界面材料 植絨的熱傳導纖維包括碳。 24. 如申請專利範圍第18項之層狀界面材料^ 植絨的熱傳導纖維之長度至少約0.0005英吋_ 2=申請專利範圍第24項之層狀界面材料:其中該眾多經 植絨的熱傳導纖維之長度至少約〇 〇〇1英吋。 26:申請專利範圍第25項之層狀界面材料，其中該眾多經 絨的熱傳導纖維之長度至少約〇 · 〇丨英忖。 27.如申請專利範圍第26項之層狀界面材料，其中該眾多經 植絨的熱傳導纖維之長度至少約〇1英吋。 28·如申請專利範圍第27項之層狀界面材料 植絨的熱傳導纖維之長度至少約丨英吋。 29·如申請專利範圍第18項之層狀界面材料, 植絨的熱傳導纖維之纖維直徑至少約3微米^ 30.如申請專利範圍第29項之層狀界面材料，其中該眾多經 植截的熱傳導纖維之纖維直徑至少約3〇微米。 31·如申請專利範圍第30項之層狀界面材料，其中該眾多經 植絨的熱傳導纖維之纖維直徑至少約3〇〇微米。 32.如申請專利範圍第18項之層狀界面材料，其中該封閉劑 包括一種凝膠材料。 陶瓷、導電聚 其中該幕多經 其中該眾多經 其中該眾多經 其中該眾多經 78780-960518.doc β 本紙張尺度適财S 0家料(CNS) Α鐵格(2謂97公爱) 1286514 、申請專利範園 33.如申請專利範圍第32項之層狀界面材料，其中該凝膠材 料包括矽凝膠、霧化襯墊材料（spray gasket mateHals) 或其組合。 %如申請專利範圍第18項之層狀界面材料，其中該眾多經 植絨的熱傳導纖維之熱傳導係數至少約h W/mK。 35·如申請專利範圍第_項之層狀界面材料，其 狀構件。 曰 36. 如申請專利範圍第_項之層狀界面材料，其係作為電 子構件。 37. 如申請專观圍第2項之層狀界面材料，其係作為膠帶。 38·種層狀界面材料之製造方法，其包括： 形成一種可交聯的熱界面組分； 提供一種包含熱傳導纖維及封閉劑之順從性纖維界 組分；及 |由 物理地結合該熱界面組分與該順從性纖維界面袓分. 其中形成該可交聯的熱界面鈒分之步驟係包括：刀’ 提供至少一種飽和的椽膠化合物； 提供至少一種胺樹脂； 交聯該至少一種飽和的橡膠化合物與該至少一種乂 ，以形成一交聯橡膠-樹脂混合物； 3、脂 加入至少一種熱傳導充填劑至該交聯的橡膠·樹脂汜 合物；及 加入一潤溼劑至該交聯的橡膠_樹脂混合物。 39.如申請專利範圍第38項之方法，進一步包1括加入至少— 種相改變材料至該交聯橡膠-樹脂混合物。 78780-960518.doc - 4 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） A B c D 1286514 六、申請專利範園 40.—種形成申請專利範圍第38項之方法中所定義的包含熱 傳導纖維及封閉劑之順從性纖維界面組分的方法，其包 括： 提供一種具有一定長度的熱傳導纖維； 提供一基板； 塗佈黏著劑至該基板； 植絨該纖維至該基板； 將纖維埋入該黏著劑，且部分纖維延伸出該黏著劑； 硬化該黏著劑； 在延伸出該黏著劑的纖維與向下之自由末端纖維間配 置一可硬化的封閉劑； 將該些具有在該些纖維間之封閉劑的纖維壓進該黏著 劑；及 在加壓下同時硬化該封閉劑。 78780-960518.doc - 5 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)
TW091111709A 2001-05-30 2002-05-31 Interface materials and methods of production and use thereof TWI286514B (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US29443301P 2001-05-30 2001-05-30
US10/047,617 US6673434B2 (en) 1999-12-01 2002-01-14 Thermal interface materials

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TWI286514B true TWI286514B (en) 2007-09-11

Family

ID=26725250

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW091111709A TWI286514B (en) 2001-05-30 2002-05-31 Interface materials and methods of production and use thereof

Country Status (7)

Country Link
EP (1) EP1401641A4 (zh)
JP (1) JP4237505B2 (zh)
KR (1) KR20040002866A (zh)
CN (1) CN1267268C (zh)
CA (1) CA2433637A1 (zh)
TW (1) TWI286514B (zh)
WO (1) WO2002096636A1 (zh)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6673434B2 (en) * 1999-12-01 2004-01-06 Honeywell International, Inc. Thermal interface materials
US7608324B2 (en) 2001-05-30 2009-10-27 Honeywell International Inc. Interface materials and methods of production and use thereof
CN1841713A (zh) 2005-03-31 2006-10-04 清华大学 热界面材料及其制作方法
CN100358132C (zh) * 2005-04-14 2007-12-26 清华大学 热界面材料制备方法
JP2007251002A (ja) * 2006-03-17 2007-09-27 Toshiba Corp ヒートシンク、電子デバイス、ヒートシンクの製造方法及び電子デバイスの製造方法
US9279178B2 (en) 2007-04-27 2016-03-08 Honeywell International Inc. Manufacturing design and processing methods and apparatus for sputtering targets
US7808099B2 (en) 2008-05-06 2010-10-05 International Business Machines Corporation Liquid thermal interface having mixture of linearly structured polymer doped crosslinked networks and related method
US9269603B2 (en) 2013-05-09 2016-02-23 Globalfoundries Inc. Temporary liquid thermal interface material for surface tension adhesion and thermal control
US10068830B2 (en) 2014-02-13 2018-09-04 Honeywell International Inc. Compressible thermal interface materials
DE102015223443A1 (de) 2015-11-26 2017-06-01 Robert Bosch Gmbh Elektrische Vorrichtung mit einer Umhüllmasse
EP3426746B1 (en) 2016-03-08 2021-07-14 Honeywell International Inc. Phase change material
US11041103B2 (en) 2017-09-08 2021-06-22 Honeywell International Inc. Silicone-free thermal gel
US11072706B2 (en) 2018-02-15 2021-07-27 Honeywell International Inc. Gel-type thermal interface material
CN112004890B (zh) * 2018-04-17 2022-05-10 三井化学株式会社 热固性树脂组合物、预涂金属用涂覆材、固化物及层叠体
US11373921B2 (en) 2019-04-23 2022-06-28 Honeywell International Inc. Gel-type thermal interface material with low pre-curing viscosity and elastic properties post-curing

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5250600A (en) * 1992-05-28 1993-10-05 Johnson Matthey Inc. Low temperature flexible die attach adhesive and articles using same
US5852548A (en) * 1994-09-09 1998-12-22 Northrop Grumman Corporation Enhanced heat transfer in printed circuit boards and electronic components thereof
US5725707A (en) * 1995-04-10 1998-03-10 Northrop Grumman Corporation Enhanced conductive joints from fiber flocking
CN1213476C (zh) * 1998-06-24 2005-08-03 约翰逊·马太电子公司 具有纤维接合层的电子器件
WO2000033628A1 (en) * 1998-12-02 2000-06-08 Intel Corporation A fibrous thermal interface adaptor
JP2000273196A (ja) * 1999-03-24 2000-10-03 Polymatech Co Ltd 熱伝導性樹脂基板および半導体パッケージ

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005508767A (ja) 2005-04-07
EP1401641A1 (en) 2004-03-31
CA2433637A1 (en) 2002-12-05
WO2002096636A1 (en) 2002-12-05
CN1512933A (zh) 2004-07-14
JP4237505B2 (ja) 2009-03-11
CN1267268C (zh) 2006-08-02
EP1401641A4 (en) 2007-12-12
KR20040002866A (ko) 2004-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI286514B (en) Interface materials and methods of production and use thereof
TWI308171B (en) Thermal interface materials
JP6402763B2 (ja) 多層樹脂シート、樹脂シート積層体、多層樹脂シート硬化物及びその製造方法、金属箔付き多層樹脂シート、並びに半導体装置
TWI278392B (en) Thermally conductive composite sheet and manufacturing method thereof
US20190181113A1 (en) Film-like adhesive and method for producing semiconductor package using film-like adhesive
US20070241303A1 (en) Thermally conductive composition and method for preparing the same
TW200409246A (en) Thermal interconnect and interface systems, methods of production and uses thereof
TW201004798A (en) Heat-conductive laminated material and manufacturing method thereof
JP2008510878A (ja) 熱伝導性組成物およびその作製方法
TW201001565A (en) Multifunction tape for semiconductor package and method of fabricating semiconductor device using the same
JP6119950B2 (ja) 中空構造電子部品
TW200814266A (en) Thermal interconnect and interface materials, methods of production and uses thereof
JP6467689B2 (ja) 中空構造電子部品
KR20210105952A (ko) 열전도성 시트의 제조 방법
TW200302557A (en) Heat-dissipating member, manufacturing method and installation method
TW201842055A (zh) 樹脂組成物及樹脂薄片
US7608324B2 (en) Interface materials and methods of production and use thereof
JP5742667B2 (ja) 熱伝導性シリコーン複合シート
TW200401805A (en) Thermally conductive coating compositions, methods of production and uses thereof
JP5476033B2 (ja) 半導体チップの実装方法
WO2022163192A1 (ja) 熱伝導性シート、その装着方法及び製造方法
JPWO2020075663A1 (ja) 樹脂組成物、樹脂硬化物および複合成形体
WO2022168729A1 (ja) 熱伝導性シート積層体及びこれを用いた電子機器
JP2017045934A (ja) 接着フィルム
JP7089322B1 (ja) 熱伝導性シート、その装着方法及び製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees