TWI333822B - Flexible heat sink - Google Patents

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TWI333822B
TWI333822B TW092133683A TW92133683A TWI333822B TW I333822 B TWI333822 B TW I333822B TW 092133683 A TW092133683 A TW 092133683A TW 92133683 A TW92133683 A TW 92133683A TW I333822 B TWI333822 B TW I333822B
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heat sink
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polymer
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Jeffrey William Mccutcheon
Timothy Neil Narum
Philip Peter Soo
Yaoqi Joe Liu
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3M Innovative Properties Co
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Description

1333822 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】
本發明係有關包括以輥狀哎I 狀忒巷帶形式提供者之撓性聚合 性散熱器物件以及散熱器物件之製造方法。 【先前技術】 散熱器利用對流、輻射或進—步傳導方式將熱能自發孰 組件傳導至環境。散熱器通常具有延伸的表面積以改善對 於環境的熱消散作用。結（或諸如鋼等其他金屬）擠製件係為 散熱器的-種常見形式。這些擠製件具有—剛性基底及延 伸的表面積鰭片。金屬散熱器通常可導電，且可能在電子 裝置中造成電磁干擾問題。其他版本的金屬散熱器包括各 種形狀的撓性銅箱，i其可視需要在一或兩主要表面上具 有電絕緣塗層。陶竞、金屬及燒結散熱器_般係具有剛性。 熱傳導性聚合物已經使用在熱交換器、電子裝置、雙極 板及熱介面材料巾。已經將藉由含有散佈的料性顆粒之 高模數熱塑性材料或環氧樹脂材料所形成之射出成型的散 熱器描述為具有II由與金屬$呈層4的聚合物縛片所組成 之複合散熱器。非金屬散熱器可降低電磁及射頻場的干擾 問題。 【發明内容】 簡言之，本發明提供一種撓性散熱器物件，其包括一含 有一聚合物之基底及複數個自基底延伸遠離之聚合性突 部’各突部具有一主要尺寸及一次要尺寸。基底的聚合物 包含熱傳導性顆粒，且突部的聚合物係包含在突部内大致 O:\89\89580.DOC -6- 1333822 對準主要尺寸方向之非球形的熱傳導性顆粒。撓性散熱器 在基底部中及視需要在自基底延伸的突部中具有特定程； 的撓性。 & 另一型態中，本發明提供一種撓性散熱器物件，其包括 一含有一聚合物且具有一第一表面與一第二表面之基底， 以及自基底第一表面延伸遠離之複數個聚合性突部各突 部具有-主要及一次要尺寸，並包括一與基底第二表面： 鄰接之金屬層，且視需要包括一與金屬層呈鄰接之熱介面 材料’其中基底的聚合物及突部的聚合物包含熱傳導性顆 粒，且其中熱介面材料視需要具有一與基底攙混 且其中視需要以輥形式提供散熱器物件。 ， 另一型態中，本發明提供一種撓性散熱器之製造方法， 此方法係包含提供-包含多數個熱傳導性顆粒之第一聚合 物組成物’提供一包含多數個非球形熱傳導性顆粒之第二 聚合物組成物’自第一及/或第二聚合物形成一散熱器基 底，及自第二聚合物且亦視需要自第一聚合物形成多數個 與散熱器基底呈鄰接之長形突部，及視需要提供一與基底 第：表面呈鄰接之金屬[及視需要提供__與基底或金屬 層呈鄰接之熱介面材料’其中非球形熱傳導性顆粒大致對 準沿著突部的延長方向。 此處所用的，，主要尺寸"係指譬如直徑、長度、寬度、橫 剖面或厚度等顆粒尺寸的其中最大尺寸，而”次要尺寸”係 导曰顆粒尺寸的其中最小尺寸。這些尺寸可由已知的篩選技 術或顆粒衡量設備直接地測量或分類。”大致對準”係指顆
O:\89\89580.DOC 1333822 粒在平行於主要尺寸的一軸線+/_45。内之一方向中具有比 未對準或隨機定向的顆粒（諸如經由X光衍射所示而無均勻 定向的反射之顆粒）更大程度之對準。特定實施例令，此對 準作用甚至更大。"大致類似”係指一種具有下列定義的組 成物：至少約有85重量％的大致類似組成物為相同，且大 致類似組成物之間的任何變化係在組成物中含有小於約b 重量％的各聚合物。反之，文中"不相似，，係指組成物改變超 過約1 5重莖。/^ ”大致類似”組成物係可包含相同但具不同用 量的材料。 本發明提供許多優點，現在描述其中部分優點。本發明 的散熱器一般係使用具有至少約5瓦特/公尺_K(w/mK)、更 佳至少約10 W/mK、部分型態中至少約2〇 w/mK的體塊傳導 率（bulk conductivity)之材料，雖然鋁具有約2〇〇 w/mK之遠 為較南的體塊傳導率，此散熱器在約3〇公厘聚合性突部高 度以下時係意外地趨近鋁散熱器的效能。雖然撓性散熱器 中所使用的材料可具有特定的體塊傳導率，所使用的非球 形熱傳導性顆粒之對準係將沿著定向方向的傳導率增高至 超過體塊傳導率之程度。 本發明的另一優點在於散熱器的可撓性。散熱器的基底 可具有撓性，但聚合性突部亦具有撓性或保持較具剛性。 因此，本發明的散熱器適可貼附至從粗糙表面到不平表面 等任何實際尺度的不平表面，甚至包括巨觀性晶片尺寸。 散熱器的撓性基底亦可讓散熱器放置在非完美共面狀的 表面上，以使單一的撓性散熱器物件對於不只一個非共面
O:\S9S89580. EX)C -8- 1333822 性裝置提供熱消散作用。可撓性亦可提供—種減振利益藉 2降低可供散熱器直帛$間接附加之組件及/或較大表面 結構的衝擊及振動（亦即’―撓性散熱器係對於可供其直接 附加的-晶片元件提供減振，且對於可供此具有散熱器的 晶片附加之印刷電路板提供額外減振）。與當附加至一振動 虹件時會傳輸聲音之很像音又的铭散熱器不同，撓性散熱 器亦降低了噪音傳輸。 一散熱器可以輥狀提供(譬如，第⑽的撓性散熱器顯示為 約有12公分内徑的輥），然後諸如經由壓模切割將其切成 任何所需要的形狀。散熱器可進一步包含一熱介面材料 層，且其可能為熱傳導性黏劑層。突部數量、放置方式、 尺寸及基底厚度可獨立地改變，以容納一熱源的不平均溫 度區域。此外，可以任意組合使用網膜、軌、鰭片 '箔、 帆及類似物來導引熱量及空氣流。聚合性突部可具有固定 或不同高度及/或形狀。可經由各種不同製程獨立地或同時 地製造出可能含有黏劑的基底及聚合性突部。 可經由本發明的下文詳細描述及申請專利範圍來得知本 發明之其他特性及優點。揭示原理的上述概論並無意描述 本揭示的各項圖示實施例或每項實行方式。下列圖式及詳 細描述係更特定地示範了利用所揭露原理之特定的較佳實 施例。 【實施方式】 本發明提供一種撓性散熱器物件，其包括—含有一聚人 物之基底及複數個自基底延伸遠離之聚合性突部，各突1 O:\89\89580.DOC • 9- 1333822 具有一主要尺寸及-次要尺寸。基底的聚合物包含熱傳導 性顆粒，且突部的聚合物係包含在突部内主要尺寸方向中 大致對準之非球形的熱傳導性顆粒。熱流的主要方向通常 _的主要尺寸相關聯。因此，利用顆粒對準藉由將熱 s比起隨機顆粒對準更快速地導離熱源來改良散熱器之效 率。-型態中，在熱流的一較佳方向中之熱傳導率比起與 較佳方向呈法向的_方肖令之熱傳導率係至少更大約 5%、更佳至少更大約1〇%(或甚至更大）。另一型態卜在 熱流的-較佳方向_之熱傳導率比起與較佳方向呈法向的 一方向中之熱傳導率係更大了約h5至約5的因數（或甚 大）。 現在參照第1B圖，顯示根據本發明的一實施例之散熱器 物件20的侧剖視圖。散熱器物件2〇包括基底以，基底21呈 有包含複數個聚合性突部26之第—纟面241合性突咅阿 排列成一規則或不規則陣列。聚合性突部可為分離的大致 垂直柱、錐體、或延伸的列或軌、或其組合。聚合性突部 的佈設可能具有不同或變動的高度及/或形狀。對於聚合性 突部可使用任何已知的佈局，諸如六角形或其他多角形、 對角形、正弦形、具有擬似針葉木的過切特性之執/枉。 a聚合性突部26及基底21可由任何已知聚合物製成，特別 是可嘁化處理或可擠製的聚合物。適當的範例包括熱塑性 聚合物、彈性體聚合物、熱固性聚合物、及熱塑性彈性體。 可以諸如層及摻合物方式合併使用兩種或更多種此等材 料此外，聚合性突部26及基底21可包含相同或不同的材 O:\89\8W80.doc 1333822 料。熱固性聚合物可經由諸如利用化學性或熱性劑、觸媒、 輻,¾、熱1、光及其組合等任何已知方式予以交聯。一型 態中，聚合物具有低於約25t、更佳低於約1〇r或甚至低 於約0°C的玻璃轉變溫度。亦即，聚合物在室溫並非完全為 堅硬及玻璃狀。 第1B圖的貫施例中，基底21與一聚合材料的聚合性突部 26—體成型，其中該聚合材料可能與突部為相同或不同的 材料。突部及基底的聚合物可能相同、類似或不同。本發 明的一型態中，突部及基底係由大致類似的聚合物組成物 所構成。”大致類似”係指一種具有下列定義的組成物：至 少約有85重量百分比（wt%)、更佳至少約9〇重量％、且部分 實施例中至少約95重量％的大致類似組成物為相同。大致 類似組成物之間的任何變異係在組成物中對應地含有小於 約15重量％、更佳小於約10重量％、且部分實施例中小於約 5重量％的各聚合物《反之，文中"不相似”係指組成物改變 超過約15重量％。特定熱傳導性顆粒及其在突部及基底中 的用ΐ之選擇可為相同、類似或不同。此選擇可與聚合物 選擇呈獨立地改變。本發明的一塑態中，特定聚合物及顆 粒係相同或類似藉以降低製造複雜度。 基底21及聚合性突部26的組合可稱為一散熱器網膜。聚 合性突部26可具有概括平行的側壁（譬如圓柱形），或可具有 略微錐部35，以利從模子移除。第1Β圖顯示突部具有主要 尺寸28(高度）及次要尺寸29(寬度，圖中呈最小錐）及相鄰聚 合性突部26之間的距離3 〇。亦即，高度大於橫剖面寬度。
O:\89\89580.DOC •11- 1333822 一型態中，可對於聚合性突部使用任何所需要的二維形 狀，諸如直線及/或彎曲狀側壁而導致長方形、二角4 ' 形、半球形、τ形、”聖誕樹，，形、倒銷形及其他輪廓：其: 月b為特別引述及視需要具有過切特性去夕如人 βΆ σ。另一型賤 中，可對於聚合性突部使用任何所需要的三維形狀，諸2 圓柱、_、截頭圓錐、稜柱'截頭额、半球、截頭半 球、長方體、正方體、六角體、八角體、其他多角體及類 似物°熟習該技術者瞭解該形狀適合—特定目％，且該製 程更適合-教形狀。此外，可對於複合形狀使用製^ 組合。 散熱器物件对可使用—或多種形狀。以包括表面積、 形狀周圍的氣流、可撓性、料率等屬性來料特定 狀選擇。形狀可具有錐狀寬度。突部可以諸如扁平、圓滑、 波形或不規則形等任何形狀終止。聚合性突部可具有類月似 或不同高度。突部側邊可具有與突部形狀相容之任何形 狀’諸如扁平、凸形、凹形或不規則形。此外，突部可‘ =突部最細部分更寬至少鳩、更佳至少更寬約15%之擴 張表面積頂部的柱。頂部可具有任何已知㈣狀，諸如孽 形、釘形：傘形、帽形、燈泡形、倒機翼形、箭頭形、鉤 形、，雙鉤形或二鉤形等，除了其整體形狀外獨立地具有一 凸形或凹形表面，且頂部可At a 貝P可月匕疋對稱或不對稱。添加的頂 部特性可輔助散熱㈣圍的线，並增添表面積以改盖孰 h失。此等突部可辅助或導引冷卻流體流(諸如空氣、水 或其他流體^以增加熱傳效率或改善突部周圍流動之冷卻
O:\89S89580.DOC •12· 1333822 流體的使用。可導引冷卻流體流更完全地穿過一散熱器設 計’以改善總體散熱器設計的熱消散效能並對於系統設計 者在使用冷卻媒體時提供更大的可撓性《亦可設計突部頂 上之特性，藉以將”新鮮"的冷卻媒體導引至散熱器設計的 特定部分中。可將新鮮的冷卻流體（空氣、水 '得自明尼蘇 達州聖保羅3M公司的FluorinertTM含氟流體等）導引至散熱 器設計的中間（或任何所需要的部分或區域）以更新/更換逸 出的冷卻媒體。譬如，在一型態中，導引冷卻流體以使一 散熱器設計的一中點區域使用主要引自一流動方向的一冷 卻媒體，當起初在散熱器設計侧面進入的其他冷卻流體逸 出吟’將新鮮的媒體引入散熱器内部容積區域（亦即，聚合 性犬部所定型之容積）。此添加的新鮮流體可增加前往散熱 益之冷的冷卻流體之整體流動，亦可增加散熱器設計中的 冷郃流體壓力。散熱器區域中的冷卻媒體之較高整體流動 係改善了整體熱傳及散熱器效能。聚合性突部的流體導引 頂部亦可能位於比周遭突部更高之突部上，且可能具有在 較低突部上方 '周圍或上方延伸之特性，該等較低突部可 能具有或不具有這些添加的特性。本發明的此等設計變異 係提供-種撓性散熱H ’其在特^設計中所選用的各種不 同類型聚合性突部中具有主要用來散熱的聚合性突部及用 來散熱及導引冷卻流體的其他聚合性突部藉以改善散熱。 本發明的-型態中’聚合性突部的至少一部分亦可採行 -具有延伸帆的桅杆形狀。可能將帆包括在部份或全部桅 杆的-部分上，且帆可在撓性散熱器基底上方延伸及/或延 〇:V89^95S〇.D〇c -13- 1333822 伸超過基底。帆可增大表面積及熱量損失。一型態中，帆 未直接地連接至基底，因此不會負面地影響散熱器㈣曲 剛性。 另-型態中’本發明的聚合性突部具有諸如凹槽狀、凹 坑狀、凹陷狀及/或凸肋狀等額外特性。可設計這栏特性以 修改突部周圍的流體流。譬如，添加的表面特性可增加紊 流。較资亂的流動將改善從散熱器突部至周遭冷卻流體之 熱傳輸。添加的特性亦可對於―給定突部類型増大熱傳表 面積。 本發明中可使用任何已知的熱傳導性顆粒。其中包括炭 黑 '鑽;5、碳纖、塗有—諸如錄等金屬或其他傳導性材料 的破纖、兗纖網、譬如包括氮化蝴、氧化紹、碳化石夕、 氮化鋁、三水合鋁（aluminum trihydrate)、氫氧化鎂等物之 陶瓷、諸如鋁、氧化鐵、銅、不銹鋼等金屬且包括金屬箔。 適當的顆粒可具有不同的尺寸、類型（諸如六角晶系、菱面 晶系、立方晶系等晶體型式）、集合顆粒尺寸、尺寸比、表 面塗層專，用於增強顆粒的表面物理性質、pH特徵（譬如酸 性、驗性、包括路易斯酸或路易斯鹼顆粒）及顆粒摻合物。 可使用中空、實心、或金屬塗覆的顆粒。當然，在聚合性 突部26中係以顆粒而非片狀提供箔及/或網目材料，但此等 片或織物可額外地使用在基底21中。亦可選擇顆粒來吸附 或降低電磁及/或射頻的干擾（EMI/RFI)，此等顆粒包括氧化 鐵及鎳塗覆的顆粒。聚合性突部及/或基底可包括一織物且 其視需要選自錄或錦塗覆的織物、碳織物、録塗覆的碳織 O:\89\89580.DOC -14- 1333822 物及…、且。。顆粒尺寸經過選擇可提供熱傳導性、聚合物 内適當（較佳W)的分佈、以及顆粒對準。特定選擇及對準
細即描述於後文。-型態中，使用具有-至少約5微米U 要尺寸之顆粒。非球形或長形顆粒係沿著聚合性突部 要尺寸對準。廷些顆粒具有大於約^比上、更佳大於約 :.25或甚至以比丨之尺寸比(主要尺寸：次要尺寸)。其他型 ‘。中長A顆粒具有大於約2比i、更佳大於約5比卜⑺比1 或甚至更大之尺寸比。 =合性突部26亦可具有撓性。—實施例t，當偏向發生 在犬部最細區域時，突部能夠偏向遠離突部中線至少約 50%的犬#厚度（最細區域）而無破裂、裂痕、或塑性變形。 亦即’-圓錐形突部的—特定實施例可在―具有較小厚度 (如果圓形橫剖面則為直徑）的梢部區域中比起—具有較大 厚度（m如直控）的底部區域中具有更大之偏向。 聚合性突部可具有任何有效的尺寸。最小有效尺寸係從 -發熱表面將熱量消散。一般而言，最小高度至少約為" 公厘、更佳至少約為0.7公厘或甚至i公厘。最大高度可能 受限於諸如預定用途、輥樣式、製造容易i、熱消散作用 及可撓性（譬如’很高的撓性突部可能f轉並限制冷卻流體 流，同時短突部將大致保持垂直）等因素。一般而言，最大 高度在部分實施例中低於約30公厘，更佳低於約2〇公厘或 甚至1 5公厘。當散熱器中所用材料的傳導性增高時，聚合 性突部的最大有效高度係增加，且3〇公厘以上的高度為有 效。較佳針對最佳熱傳來設計聚合性突部尺寸及間隔，其
O:\89\89580.DOC •15- 1333822 中增加的表面積概括可使熱流增大直到抵達最大值為止。 同樣地’每單位基底面積中更多的聚合性突部概括可使熱 流增加直到抵達最大值為止。一般而言，供冷卻流體使用 之突部間距至少約為0.5公厘、更佳至少約為1公厘。 一實施例中，一種有效使用於低功率應用之散熱器較佳 係具有最高約達15公厘最大高度之聚合性突部，且其獨立 地具有最高約達10公厘的最大柱直徑、亦獨立地具有最高 約達7或8公厘的柱間隔。較小尺寸將損及熱效能，較大尺 寸則無法大幅改善效能同時需要更多原料故使成本提高。 更夕的a又计細節睛見克勞司（Kraus)及巴爾-柯漢 (Bar-Cohen)的"散熱器的設計及分析"，J〇hn Wiley and
Sons，Inc.，New Y〇rk(1995)，pp.239-27卜 一般而言，突部在基底上方延伸了基底的至少一半厚 度。自下列範圍選出基底厚度對於突部高度之比值：至少 0-5: i、至少1: i、至少1:2、至少1:3、至少1:6及至 少 1 : 8。 聚合性突部26包含非球形顆粒。這些顆粒為長形且沿著 各突部内的主要尺寸方向大致對準。較高尺寸比顆粒之範 例係包括纖維、桿、針、鬚、橢球及屑片。 隨著聚合物掺合物的體塊傳導率增高，較高的突部有助 於散熱，著非球形顆粒的對準增加，沿著對準方向的傳 導率係增加且可增高顆粒密度，這進一步改善了散熱。譬 如，沿著氮化硼小板的x_y平面之熱傳導率係比通過小板的 厚度（z方向）更大。氮化棚六角a日日體結構的2方向之熱傳導率
0:\89\895S0.DOC * 16 · 1333822 為2·〇 W/mK，同時x_y平面的熱傳導率為4〇〇 ^紅，並描 述於熱傳導性環氧樹脂化合物填料之特徵及效能"，希爾 (R.F.Hm)，SMTA國家研討會（SMTA Nati〇nai ⑽。㈣" 新興封裝技術"’美國北卡州研究三角園區細mber 18_21’1996。可藉由各種㈣手段改善定向，諸如降低聚合 物基體的黏度、使用諸如纖料較高尺寸比的顆粒、融化 成形期間提高剪力、及連同概呈球形顆粒使用諸如小板及/ 或纖維等不同顆粒類型4組合藉以？文善傳導率錢善對 準β可藉由譬如x光衍射等任何已知的方法來顯示定向。 基底21可包括一或多種經過選擇用來改善基底可撓性之 特性。譬如，可使用凹痕'狹縫、通道、切口、凹口、孔、 通孔、鉸鏈、不同厚度的區域或其任意組合來增高基底的 可撓性。可藉由方向來改變基底的可撓性且其具有不同設 计。譬如，基於單一單體式元件中的突部設計或具有比寬 度更大的高度之元件，可在一方向中具有較高的可撓性， 以藉由突起構件的設計來提供不同的撓曲剛性。撓曲剛性 亦可橫越散熱器物件20在任何方向改變，且具有複數種突 部尺寸比、曲率、波度、與基底不同的整體高度等。第 圖顯示一項將散熱器1〇〇撓性地貼附至電路板112上不同高 度的晶片110之實施例。雖然顯示較扁平的晶片11〇，本發 明的散熱器係貼附至具有凹形或凸形表面的典型商用晶 第17圖所示的實施例中’散熱器基底122適可用於電路板 126上的晶片124。散熱器120具有一與晶片ι24的一較低功 O:\89\S9580.DOC 17- 1333822 率區域呈鄰接之較薄基底區域，且散熱器i2〇具有一與晶片 二的；較高功率區域呈鄰接之較厚基底區域。第18圖所示 貫把例中，顯示散熱|| 13〇具有適可接觸—定型表面之基 底132。·在圓示範例t，f路板136具有—設定在基底⑴ 中之暴路或封裝的晶片134，或者基底132可具有一適可接 文-晶片或封裝元件的至少一部分之腔穴。第以圖所示的 另一型態中，基底142可延伸超過一晶片或封裝元件的頂表 面，且視需要延伸於一晶片或封裝元件一或多側的至少一 P刀周圍散熱器基底可為糟級狀或包括一褶皺層。散熱 器基底可包括一紋路狀或輪廓狀表面，諸如用以容納一選 擇性不均勻的表面或額外的一或多層諸如一支撐層。 參照第1B圖，將其他層（譬如22、34、36)視需要施加至 基底21的第二表面25。支撐層22可提供諸如用來穩定及/或 強化散熱器物件20、抵抗拉伸及改善抗撕性等進一步的功 能’亦可提供多種其他功能《支撐層22譬如可為一黏劑或 熱介面材料且其本身可為一黏劑。可對於一種類似目的 使用選擇性支撐層34，在此例中支撐層22可為一強化層。 可提供支撐層22及/或34用來將散熱器物件20附加至一 發熱裝置的一表面。當此附加方式為黏結時，可使用釋放 襯墊36。譬如，當一輥的散熱器物件20捲繞在本身上時， 可使用釋放襯塾36。因此’支樓層可包括用於支撑聚合性 突部之一或多層。部分實施例中，一或多支撐層可與聚合 性突部成為一體。可對於支撐物使用任何已知的成形製 程，譬如共同擠製、塗覆及層疊。 O:\89\89580.DOC -18* 1333822 選擇性黏劑層通常包含一種經過選擇可對於埶 或一安裝有發熱裝置的基材提供結合之材料。可使用、㈣ 已：的黏劑類型，諸如感壓式、熱固性、熱塑性、熱融式、 =:、他熱結合膜、輻射固化性或可固化 '可溶劑啟動或溶 心舌化式、低表面能黏劑、以及諸如其條、島或層的組合。 可使用任何已知的黏劑化學作用，諸如環氧樹脂、胺基甲 酸酯、合成橡夥、天然橡膠、聚婦烴、聚石夕氧、離子型聚 合物、氰酸酯、丙烯酸及其組合、間歇狀區域或層。譬如， 一高黏度黏劑的區域可與—種諸如此處所述的高執傳導率 熱介面材料之區域呈間歇狀。黏劑可包括一或多種已知添 加物’通常基於諸如強化細絲及熱傳導性顆粒等特定目的 而包括添加物。添加劑的範例包括阻燃劑、塑化劑、黏化 劑、處理輔助劑、抗靜電劑及油。有用的阻燃劑添加物包 括鹵化及非商化有機化合物、有機含填化合物（諸如有機磷 酸鹽）、無機化合物、及先天阻燃性聚合物。將這些添加物 2加或包含在黏劑中以改善阻燃性質。阻燃性添加物的本 貝並不重要，且可使用單一添加物或者兩或更多種個別阻 燃性添加物的混合物。此等阻燃性添加物的詳細說明請見 美國專利案6,280,845號。在選定的型態中，設定此等阻燃 性添加物的添加位準以提供符合^^ —料額定值乂丨及,或 之可燃性額定值。 支撐層22可選擇性層疊或浸有黏劑。依據應用而定，黏 劑可將散熱器物件可釋放性結合或永久性結合至一表面。 可釋放性結合黏劑譬如包括可再加工性、可熱釋放性、可
O:\89\89580.DOC -19- 1333822 拉伸釋放性、可溶劑釋放性及類似性質之材料。 選擇性熱介面材料層可包含一相變材料、滑脂或共晶合 金相變材料。相變材料為一種具有導熱填料之蠟基質（通常 為石蠟）。滑脂可以碳氫化合物為基礎或聚矽氧為基礎。共 晶合金為一種具有較低相變或融化溫度之金屬合金。其可 由諸如錫、銦、錯、锡、叙、金、銀、銅等材料以各種組 〇製成以楦跨終端用途的溫度範圍及所需要的製造應用方 法提供所需要的流變性質。熱介面材料可設置在相同材料 的間歇狀區域中，或者兩或更多種材料的間歇狀區域中。 基底及/或熱介面材料可設有卡徑變異。譬如，此等卡徑變 異可修改-或多種自熱流、黏附、表面濕透、接觸面積及 可撓性所選出之性質。一般需要改良一或多種上述性質。 一型態令，基底具有位於聚合性突部下方附近之較薄區域 以及聚合性突部之間的較厚區域，藉以保持整體基底的可 撓性同時增加對於聚合性突部之熱傳導性。此實施例中， 熱介面材料可容納基底底侧的卡徑變異，以提供一整體平 滑的表面來接觸-發熱組件。如此可利用設置允許來自熱 源的較大熱流之薄區域以及用於提供較大機械剝離黏附之 較厚區域，藉以改善熱流。 本發明的撓性散熱器亦降低了位於散熱器與其附加結構 之間的任何熱膨脹係數（CTE)差異所產生之應力。譬如，本 發明散熱器的CTE可大於可供散熱器附加之封裝體的 CTE。因為應力係為CTE乘以模數之乘積，本發明的撓性散 熱益之低模數係降低了應力。此外，上述的減振特徵（或下 O-.N89\89580.DOC -20· 1333822 述的黏彈J4行為)可讓應力隨時間而放鬆，且其在已知金屬 散熱器物件中無法達成。 撓〖生散熱器基底及/或聚合性突部中所使用的聚合物在 70 F(21 C )量測時之揚氏模數通常係小於100,000 psi(689 MPa)、較佳小於4〇 〇〇〇 psi(276 Mpa)、最佳小於15 〇〇〇 (1〇3MPa)。相較而言，鋁的模數約為 10,000,000 psi (68,950 * MPa)。 ， 广 9 藉由本發明的散熱器之可撓性將可在室溫彎折至小於約 3 〇 a刀、更佳小於約丨〇公分（部分實施例中小於約$公分或 | 甚至更小）之半徑，而不明顯負面地影響散熱器的功能。亦 即，散熱器不會裂開、糾結或顯著地塑性變形成可能在散 熱器與發熱基材之間留下間隙之形狀，但鋁散熱器將產生 永久性彎折或糾結。另—型態中，在—未接受幫助的人貞 谷易施加的力量（較佳低於約350 kPa、更佳低於約175 kPa 及取佳甚至更低）下，一具有丨至3公厘厚度基底的散熱器樣 本將貼附至一低於約3 〇公分的半徑。此具有一丨到3公厘厚 度的基底之可貼附性散熱器係具有低於約100，_ N/_ 署 勁度。本發明的散熱器較佳具有低度的彈性恢復力以使散 . 熱器一旦施加後不會”彈回"。 與撓性散熱器所用的熱傳導性填料混合之聚合物的撓曲 杈數（利用諸如ISO-6721-1等單懸臂梁方法）在7〇下（21〇c ) 量測時一般係低於約1〇 GPa、更佳低於約7 Gpa、部分實施 例中低於約5、1或甚至低於約〇 5 Gpa。量測本發明的兩種 原型散熱器。一較高撓性散熱器具有約47 Mpa(及_〗6。匸丁幻
O:\S9\89580.DOC -21 - 1333822 撓曲模數’且一較低撓性散熱器具有約3400 Mpa(及-601 Tg)撓曲模數。勁度（stiffness)係為可在本發明中使用的可挽 性之另一種量測方式。勁度一般隨著厚度立方而增加，所 以可使用具有較低撓曲模數的材料來形成較厚的基底，同 k保留了散熱器的可撓性。本發明中基底（1到3公厘厚度） 的勁度較佳低於約1〇〇,〇〇〇 N/m、更佳低於約5〇,〇〇〇、 4〇,000、30,00〇或甚至低於約2〇,〇〇〇N/m。其他實施例中， 基底材料的勁度低於約10,000 N/m、更佳低於約5、1或甚 至0.5 N/m。反之，一種比較用的聚合性散熱器基底（29公 厘厚度）具有高於40〇,〇〇〇 N/m的勁度及約7400 MPa的撓曲 換數（及咼於90°C的Tg)，而一種比較用的鋁散熱器基底9 公厘厚度）具有高於55〇,〇〇〇 N/m的勁度及約95 Gpa的撓曲 模數。柱在測試機械性質之前予以移除。 撓性散熱器基底及/或聚合性突部中所使用的聚合物在 7〇°F(2rC)量測時之減振損失因數(一種材料消除振動、衝 擊能、聲音及類似物的效力<測量方式）可能依據終端用途 設計及散熱器用來將振動及/或衝擊減振添加至可供散熱 器附加的結構之程度而改變。為了在散熱器附加至終端;吏 用結構時之典型操作溫度下添加減振作用，損失因數一般 大於約0.01、較佳大於約0.10且最佳大於約〇 3〇。相較來 链的損失因數在室溫下近似^厕。本發明的散轨哭 -般不會自相鄰組件放大或傳輸振動、蜂。鳥聲或其他聲立。
本發明的散熱器之另一利益係為能夠抵抗對於其本身曰及 可供其附加的結構之機械性損害。撓性散熱器設計之P
O:\89\89580.DOC •22· 1333822 性突部及基底的可撓性可允許彎折或撓曲、偏向、及/或吸 收力量(譬如具有可變式能量與時程之衝擊力、陡震力 (shock force)、振動力）。譬如’ 一陡震力並未大幅地傳輸 至:供散熱器附加之發熱裝置，且對於散熱器及裝置之任 何損害皆為最小。散熱器對於可供其附加的裝置係可作為 振動減振器或衝擊隔離器，而與可將所有力量傳輸至發熱 裝置之比較性金屬散熱器設計形成強烈對比。在所需要的 溫度及頻率（譬如7(TF(2rC)及5⑼Hz)下，相較^具有類 似幾何結構之比較性紹散熱器，使用繞性散熱器之衝擊、 振動及/或衝力的可傳輸性當各者受到㈣力量時係降低 了至少約10%、更佳至少約25%、更佳至少約鄕。譬如， 一具有已知重量的鐘擺係可將已知量值的衝擊能供應至一 =熱器的突部-部分，且經由任何已知裝置來量測能量的 量值。量測突部由於衝擊造成之塑性變形。量測對於可供 散熱器附加的發熱裝置之損害(譬如晶片裂痕、應力、基底 自結構之脫層等）及散熱器抵抗重覆衝擊之能力。本發明的 散熱态很堅固且不易因為製造及/或使用環境所遇到的衝 擊力而受損（永久性塑性變形）。一型態中，本發明的散熱器 季乂 L可從衝擊力反彈至原始χ·γ·ζ容積位置的以内 (較佳25 /〇以内更佳！ 〇0/〇以内）。本發明的散熱器將不易損 害其可能意外接觸到之組件或結構，且不會使大部份衝擊 力的大量機械能通往可供其附加之結構。此外，如果確實 發生損害’可能局部位於撓性散熱器上。 由於撓性散熱器可順應於裝置尺寸且在過大裝設力下會
O:\S9\89580.DOC -23- 1333822 向而非將任何過大力量傳遞至裝置，故本發 月的政熱态可以對於恭 放 以裝設。 、…、裝置以成較小損害危險之方式加 表面濕透係為本發明的另—項優點。本 =:附至平坦、不平、起伏、或其他表面並與發J ▲:用度獨立無關地提供-良好的熱介面。-般而 二：=明的測試基材來決定濕透屬性，基材的 I "括各種直徑的平玻璃及錶玻璃…型態中，選擇 土底厚度及黏劑及/或熱介面材料厚度之組合藉以提供至 =為4G%、更佳至少約為鳩的基材表面濕透。其他實施 例中，選擇基底厚度及黏劑及/或熱介面#料厚度之植合藉 以提供至少約為80%、90%或甚至99%的基底表面濕透。 -較佳介面係因住最少量的空氣或空隙並提供表面介面 之間的親密接觸。藉由本發明的散熱器之可撓性及表面貼 附特性將得以在散熱器基底與一發熱表面之間使用遠為較 薄的熱介面材料（卷帶、墊、環氧樹脂、滑脂、合金相變材 料、相變材料等)。-較薄的熱介面材料可降低發熱結構與 撓性散熱器之間的熱阻抗’同時維持換性散熱器與發熱結 構之間的親密接觸。傳統的鋁擠製散熱器利用總指示偏擺 (TIR)罝測時通常係具有每吋長度〇 〇〇1至約〇 时（每公 厘長度0.025至0.127公厘（mm))範圍的平坦度。基於不平坦 度、存在不同散熱器之間的製造變異及傳統非撓性散熱器 的固有剛性，故必須具有較厚的熱介面材料以確保不平的 散熱器導致之間隙被熱介面材料所充填。撓性散熱器設計 O:\89\895SO.DOC -24- 了级由可挽性及貼附性爽古 ^ 附性I克服此缺點，且其可容易地展平 5、樵平以異；ji良好地對接至—發熱結構的表面。如果处構 表面不平（譬如，常見晶片元件的塑膠或陶莞封裝體可在°凹 形，凸形中具有⑴密耳（〇奶至〇 229公厘）的瓜），習知 的门核數紹擠製散熱器將需要一更厚的介面材料或極具貼 附性的介面材料（諸如環氧樹脂或滑脂），藉以充填不平的剛 Z散熱器與不平結構之間的不均勻性。當然，此等厚的熱 介面材料區域具有較高的熱阻抗。 熱介面材料（諸如環氧樹脂、滑脂、相變材料、膏、卷帶 等）係對於整體系統成本增添了將散熱器設置於發熱結構 材料成本及製造複雜度。散熱器及可供其施加的結構 之不平坦度愈大，對於一非撓性傳統散熱器來說，將需要 愈大容積的熱介面材料來確保間隙受到充填。較厚的熱介 面材料除了熱阻抗較高之外亦具有缺點。譬如，滑脂容易 弄髒且會污染結構及散熱器表面，並可能仍需要夾扣件、 螺絲或其他機械構件來固持住散熱器。因此，一典型的鋁 擠製散熱器相較於本發明的撓性散熱器係需要更大容積的 熱介面材料（伴隨有較低熱阻抗）以達成可相提並論的表面 濕透。 利用熱介面材料充填間隙的方式亦將增加空氣困在散熱 器與發熱結構之間的可能性’這亦將降低熱傳導率。更具 體言之’空氣具有約0.02 W/mK的熱傳導率，而許多熱介面 材料介於約〇_1 W/mK至約20 W/mK的範圍或甚至更高。因 此’位於散熱器與結構間的介面中之空氣將增高熱阻抗。
O:\89\89S80.DOC -25- 1333822 本發明的撓性散熱器由於貼附至發熱表面故可盡量降低此 憂慮並盡量減小間隙。 濕透程度VS.介面處的熱阻抗亦可改變。使用撓性散熱器 而無額外熱介面材料之總成可能具有一較低濕透百分比 (VS.具有一介面材料者），但因為熱流為逐漸式所以仍可在 較低功率應用中具有可接受的運作。一般而言，一總成所 需要的濕透百分比係依據包括下列因素而定：（1)晶片功率 岔度，以瓦特/平方吋為單位；（2)晶片或被冷卻的發熱物體 之所需要的操作溫度；及（3)橫跨散熱器突部設計之冷卻媒 體類型、溫度及流率。假設冷卻媒體流及溫度為固定，可 得知當晶片功率增加時，就橫跨可能接觸被冷卻（或加熱） 結構處之介面基底區域的整體熱流而言，散熱器 沾 ^ 'S 、、、〇 構之間的介面處之濕透程度的效果變得更加重要。當功率 密度增加時，濕透百分比可變得更加重要。使用本發明的 撓性散熱器而不添加次級熱介面材料之理由係包括：具 有較低成本構造的潛力；（2)對於較低功率密度的應用來 說，不具有介面材料所能達成的濕透程度係可符合系統所 需要的操作溫度範圍。在本發明的散熱器基底中使用更具 貼附性的聚合物將可降低或盡量減少（或甚至消除）熱介面 材料的厚度，且藉此降低撓性散熱器的直接成本。譬如， 可使用-種諸如聚矽氧或氟聚合物等柔軟的聚合材料來作 為直接地接觸發熱結構之基底材料。本發明的整體散熱器 物件亦可使用聚矽氧或氟聚合物彈性體作為此聚合物。此 又十可月b而要帛外的機械夾扣彳、織物或網膜以將其固
O:\89\89580.DOC -26- 1333822 持在位置中及特定程度的壓力下’以確保在應用中可維持 良好的介面接觸。濕透程度可隨著一般介於2至50 psi(i3.8 至345 MPa)範圍或更高的壓縮性壓力而改變。此設計可包 括足以將散熱器固持在位置中之材料内的黏附位準。 譬如，一包含一約有1.5x1.5吋（38x38公厘）的基底且約有 0.002至0.003吋每吋（0.005至0 008公分每公分）的TIR之典 型的播製紹散熱器將需要一約0.0 15吋至約0.020叫 (〇 〇38 至〇.051公分）的熱傳導性卷帶（3M牌88 15或3M 8820導熱性 熱介面卷帶’得自明尼蘇達州聖保羅的3M公司）來在平玻璃 面板（約0.001忖每吋（0.0025公分每公分）的平坦度）上達成 大於約70%的表面濕透。具有相同基底尺寸的撓性散熱器 s史什只需要約0.002至0.005吋（〇.〇5至〇13公厘）厚的卷帶來 在此玻璃面板上達成至少約75%的濕透。因此，本發明提 供一撓性散熱器及較薄的熱介面’藉此相較於一擠製铭散 熱器及較厚熱介面卷帶之一組合降低了成本及熱阻抗。 撓性散熱器物件亦可包括一經過選擇用來改善一或多種 下列性質之強化層：諸如傳導率、機械強度及/或黏附。此 層可包括一底料或黏附促進劑、織物（熱傳導性聚合物、填 料、鎳或鎳塗覆織物、碳織物、鎳塗覆碳織物、其組合及/ 或摻合材料）、經定向的線、隨機式線網（諸如鋼絨及類似 物）、非織造網目（陶瓷、金屬等）或箔（鋁、銅等織物可 在内部、外部或部份地嵌置於不會顯著負面地影響撓性散 熱器設計（譬如，一撓性聚合物案例中的線）的可撓性之對於 基底具有略為較高熱傳導率材料的基底中，故可改善散熱
O:\89\89580.DOC -27· 1333822 器的熱分散效能。添加有内部熱分散特性之散熱器的可撓 性可將一具有可相比較的設計但無内部熱分散特性之散熱 裔的撓曲剛性增加小於約20倍、較佳小於約1〇倍、更佳小 於約5倍、且部分實施例中小於約2倍。在散熱器基底底下 /、有局4熱點之應用中’需要此種熱分散作用。 黏劑（或熱介面材料）可包含可橋接黏劑及/或熱介面基體-* 且可經由基體具有隨其尺寸增高暴露程度之熱傳導性顆 粒。因此，顆粒包含在黏劑及/或熱介面材料内並改盖埶 ' 基材與散熱器物㈣之間的路徑中之熱傳導率。這:顆粒f 具有充分尺寸而足以衝擊在散熱器物件2〇的基底21附近或 對其衝擊使以壓印至第二表面25中或其上。這些顆粒選擇 性衝擊在與基底相對之黏劑表面上。此外，將散熱器物件 放在執勤位置時，這些顆粒壓印在熱源基材中或其上。一 般而言，藉由將這些顆粒的尺寸增加相同黏劑厚度，可增 大一基材與散熱器之間的熱傳導率。 顆粒尺寸的選擇係依據應用而定。譬如，具有至少約丨 | 到2微米及約3。或更低、較佳介於約⑴。微米之間的主要 尺寸之顆粒係適合諸如滑脂、相變材料、液體及卷帶等物 . 件，譬如其中結合線係位於25至1〇〇微米的範圍（譬如，一 . 中央處理單元（CPU)與一散熱器之間所發現者）。大於約2〇 至30微米、諸如50至250微米的顆粒係使用在諸如聚矽氧墊 等較厚產品中且其中在熱與冷基材之間存在一較大間隙。 此外，可使用不同顆粒尺寸材料之組合。一般而言，可使 用較大顆粒來增加體塊傳導率，且其受限於使原本具有薄
O:\89U9SSO.DOC -28- 1333822 間隙的基材保持分開之此等顆粒的最大尺寸。顆粒的次要 寸为等於（對於概呈球形顆粒）或小於（對於針狀顆粒、纖 維、板等）主要尺寸。 ' e田至 > 部分的選定顆粒在散熱器物件附加期間能夠塑性 變形時，ϋ些顆粒尺寸甚至可比上述尺寸更大。 曰實細例中，可利用一定型為令散熱器物件貼附至熱源· f :片封裝體或7L件之平台或壓模，將散熱器物件加熱及i · · 整成新形狀。因此，此型態中的散熱器物件可熱塑性重整， . 且可對於具有任何所需要形狀之不同晶片及/或晶片封冑% 體進行客製。譬如’可經由重整本發明的散熱器物件之基 底及/或黏劑及/或熱介面材料，藉以容易地容納具有弓形、 不平或非完美平面性表面之晶片。此型重整對於具有重大 不平坦度或曲率之封裝體（發熱裝置）係特別有用。 本發明的散熱器之可貼附且τ重整的特性係對於終端使 用者設計及實行方式提供了明顯的組裝選項。譬如，終端 使用者首先開始可為一輥狀之本發明的散熱器材料且其先 天即貼附至封裝體” Α"，但終端使用者可自同輥散熱器材料. 切割用於封裝體"Β"之一不同的基底尺寸。並且，終端使用· 方式可在基底中或上包括溝槽或狹縫以增高可貼附程度。 . 特定s之，可在一印刷電路板上的相同附近處橋接兩或更 多個具有不同高度之裝置，使散熱器貼附至一獨特的封裝 體，諸如具有金屬小塊以幫助從封裝晶片散熱之散熱塊球 栅陣列（HSBGA)封裝體，並吸滲入或吸滲出典型的球栅陣 列（BGA)塑膠封裝格式^本發明的散熱器獨立來說可在選定 O:\89\89580.DOC -29- 1333822 區域中受到熱壓以貼附至諸如用於上述相同pcB上的一封 裝體"c"之裝置。散熱器材料的另—區域可懸設於封裝體邊 緣’以提供來自晶片的額外熱流及吸滲路徑。 根據本發明之-以網膜為基礎的散熱器亦對於預定應用 :低成本與良好效能的組合提供一種散熱器設計。藉由更 多I置產生更大熱量’低成本的散熱器係提供了在廣泛範 圍的功率密度、裝置壽命及環境條件中將熱量消散之手 段。譬如’當不需利用昂貴散熱器顯著地增加裝置壽命時， 一裝置的較低職壽命可能保證—具有適度散熱之較低成 本：散熱器。另一範例中，由於希望減除使用環境條件十 的冋/皿大凸’即使在本發明之前未使用散熱器的情況中， 可能保證一可貼附性且撓性的散熱器。 另實把例中，散熱器可包含一種二層黏劑構造。聚合 性突部及視需要包括基底的一内層係含有一黏劑且其固化 成為-在散熱器物件使用正常溫度下不黏之組成物。基底 已3外層&外層包含_在散熱器物件使用正常溫度下 保持黏度之黏劑層’諸如一感壓黏劑(pSA”感壓黏劑係指 種在使用咖度下正常為黏性且施壓時將結合至表面之黏 劑。 此實施例之適當材料範例為—種結構性或結構性複合黏 劑。此處所用的結構性點劑係指一種大致完全固化後即不 可流動及/或熱固性之黏劑。結構性複合黏劑在固化前或部 份地固化後具有第一階段’譬如pSA階段，且可在大致完 全固定後進-步固化至第二階段，譬如結構性階段。此使
〇:\39«9580.DOC -30- 1333822 用方式中，散熱器物件亦可為_雙層或多層系統，其中較 土 &上的至乂 —外層保持為—PSA，同時聚合性突部 及基底的内層包含—固化的結構性黏劑。 /丨生犬邰可包含一固化的或結構性黏劑區域，同時基 -匕3 >§ PSA或結構性黏劑。—型態中，兩區域皆包含 大致類似的預形體組成物’此等組成物受到不同固化程 度。聚合性突部較佳受到固化而具有一不黏的表面，同時 與聚合性突部相對之基底側係受到較小固化程度。 黏劑可設置於一模子或工具的腔穴令以藉 性突部定型。黏劑可為-種以溶劑為基礎或以水為基叙 黏劑’所以溶劑或水乾燥及移除時，黏劑保留住模子的妒 狀。黏劑亦可大致不含有溶劑〇〇〇%固體），其以模子或工/ ，的形狀進行聚合或固化。經乾燥、固化或聚合的黏劑可 ♦ 〇性突部區域固化之前或之後經由塗覆或層疊相同、 類似或不同黏劑而設有一基底。當基底上需要一ΜΑ區 時，控制固化程度使其在聚合性突部區域中較大。另—型 態中，散熱II基底及聚合性突部係固化以形成—結構 劑。基底隨後可設有另一層，諸如上述的一熱介面材料層。 可利用-熱融結構性黏劑及—PSA經由共同擦製 雙層或多層散熱器。 這些實施例中有用的材料係包括—環氧樹㈣劑盘諸如 两烯酸醋、聚矽氧、聚s旨及/或聚烯烴黏劑、聚矽 :酯黏劑等另一黏劑並且亦具有適當的已知固化劑之組 -31- 1333822 本發明的散熱器物件可由任何已知方法製成。一型態 中’需要-種提供熱傳導性顆粒的對準之方法。適當的製 程譬如包含真空成形、熱成形、壓縮模製、連續模製（複製）、 輪廓擠製(貫穿模製)、射出成型、壓花及冷成形等。現在描 述目前的較佳方法，其中在藉由擠製複製或輪廓擠製構成 的至少一側上形成一具有聚合性突部之基底。 參照第2圖，此製程示意性顯示三輥模製裝置2〇〇，其包 括具有適可將一或多層融化的聚合材料21〇擠入模輥23〇中 的擠壓模205之擠製器。此實施例中，模輥23〇在其外圓柱 形表面上具有一所需要的表面圖案，以在經過模輥23〇的圓 柱形表面上方時轉移融化的聚合材料21〇之用。圖示實施例 中，模輥230的表面具有複數個排列的腔穴26〇且其適可形 成複數個^^合性突部270。腔穴260可視需要排列、定出尺 寸及定型以自聚合材料21〇形成一適當表面桿結構。一實施 例中，將額外足量的融化聚合材料21〇擠入模輥23〇中以形 成支撐層的至少一部分》 模輥230可旋轉且連同相對的輥22〇形成輥隙25〇。此輥隙 250可輔助融化的聚合材料21〇流入腔穴260中。報隙250的 寬度可調整以輔助形成選定厚度之聚合材料21〇的一支撐 層。視需要將支樓層242同時地帶入輥隙250中。依據彈性 體材料的組成物及聚合性突部270的幾何結構而定，支撑層 242可用來將散熱器物件280有效率地自模輥230移除且可 能形成散熱器物件280的一整體部分。此外，散熱器物件28〇 離開模輥230之後可橫越第三輥240。此過程中，可獨立地 O:\S9\89580.DOC -32- 1333822 選擇性控制所有三個輥220、23〇及24〇各者的溫度，藉以達 成聚合材料210之所需要的冷卻。 柄輥230可能屬於連續處理（諸如網膜、卷帶 '圓筒、或 皮帶）或是批次處理（諸如射出模或壓縮模）所使用的類型。 當製造用於形成聚合性突部27〇之模輥23〇時，模輥23〇的腔 八260可能以任何適當的方式形成，諸如化學性、電性及機 械〖生加工或成开^製程之其中一或多項。範例包括鑽製、機 械加工、雷射鑽孔、電子束鑽孔、水刀加工、鑄造、蝕刻、 壓杈衝製、鑽石轉動、雕刻滾花及類似方式。模輥亦可藉 由具有一間隔線的凹口狀線或以間隔板分離之凹口狀板所 構成。腔穴的放置方式決定了散熱器物件的間隔及定向。 聚σ性犬部270通常具有對應於腔穴26〇形狀之形狀。模腔 八可在與可供自其施加融化的聚合材料之表面呈相對之腔 穴端點處開啟’以利聚合材料注射人腔穴中。如果腔穴為 關閉’可將真空施加至腔穴，使得融化的聚合材料充填大 致正個腔八。或者，關閉的腔穴可比所形成的桿結構長度 更長以使射出的材料壓縮腔穴中的空氣。可設計模腔穴 以利釋放表面桿結構，因此可包括斜角狀側壁，或腔穴壁 上的釋放塗層。模表面上亦可包括-經過選擇有利於自 模子釋放聚合材料基底層之釋放塗層。部分實施例中，腔 才寸；耗表面可為斜角狀，亦即並不垂直於表面的切線。 楔子可由剛性到撓性等適當材料製成。模組件可由金 屬、陶瓷、聚合材料或其組合製成，諸如一具有一聚合性 捲繞物之金屬輥且其中腔穴位於捲繞材料中。構成模子的
O:\89\89580.DOC -33- 1333822 材料必須具有充公敕_ ω ώ 正體性及耐久性藉以承受與用來形成基 底層及表面㈣結構的特定可流動聚合㈣相關之熱能。 卜用於形成杈子之材料較佳係可讓腔穴由各種方法形 成且不吁貝、具有長的服務壽命、可-致地產生可接受 扣貝的材料、並可允許處理參數具有變異。 /融化的聚合材料可流人模輥腔穴中，及模輥表面上方以 形成-層覆蓋材料’或可使用相同或不同組成物之一分離 的聚合材料物流來形成__層覆蓋材料。為了利於融化聚合 材料之流動’聚合材料通常必須加熱至一適當溫度，然後 塗覆至腔穴中。此塗覆技術可為任何習知的技術，諸如軋 光塗覆、鎢造塗覆、簾幕塗覆、壓模塗覆、擠製、凹版塗 覆、刀具塗覆、噴灑塗覆或類似方式。第2圖顯示單一擠製 器及擠製壓模配置。然而，利用兩個（或更多個）擠製器及相 關聯的壓模，可允許複數種聚合材料同時地擠入輥隙250 t以達成一種多組件（譬如層狀、條狀、或摻合狀）疊層覆蓋 材料。 亦可藉由施加壓力至相對輥220與模輥23〇之間來輔助融 化的聚合材料210進入模輥230之流動。當支撐層242包括一 多孔材料，可使用三輥模製裝置2〇〇來控制融化的聚合材料 2 10之穿透程度。藉由此裝置，可控制融化的聚合材料210 量以使其幾乎不穿透支撐層242的表面塗層、或穿透導入聚 合材料210之相對側上的多孔支撐層242，以部份地、大致 地或完全地包封支樓層242。亦可藉由融化的聚合材料21〇 之溫度、輥隙250中之聚合材料210量及/或藉由擠製器流率 O:\89\S95M.DOC •34· 1333822 連同模腔穴的線速度來控制融化的聚合材料21〇進入多孔 支撐層242之穿透作用。亦可在施加聚合材料前將腔穴排 空’藉以辅助融化的聚合材料210進入模輥23〇之流動。 在融化的聚合材料21〇已經塗覆在腔穴26〇中及模輥230 表面上方之後，使聚合材料冷卻以固體化並在其上形成所 需要的外部表面拓樸結構（譬如聚合性突部26〇)。經固體化 的聚合材料隨後與模輥230分離。聚合材料210在冷卻及固 體化時係時常略微收縮，以便利如第丨圖所示自模子釋放出 材料（譬如表面突部結構及基底或額外支撐件層）及一體的 膜層。可冷卻部分或整個模子以幫助使表面桿結構及基底 或額外支#層產生固體化。可經由諸如利用水、空氣、其 他熱傳流體或其他冷卻處理等任何已知的方式直接地或間 接地實行冷卻。 部分模製處理可使用可固化性或熱固性聚合物，諸如上 述的結構性複合實施例。當使用此等樹脂時，樹脂通常以 未固化或未聚合及/或融化狀態的液體施加至模子。樹脂 已經塗覆在模子上之後，其聚合或固化並冷卻（視需要）直到 樹脂為固體為止。一般而言，聚合處理係包含一凝固時間 (setting time)或暴露於一能量源，或者兩者皆利於聚合。能 量源可為熱量或諸如電子束、紫外光或可見光等其他輻射 月&。樹脂在固體化之後自模子移除。部分實施例中，可能 需要在聚合性突部自模腔六移除之後進一步聚合或固化埶 固性樹脂。適當熱固性樹脂的範例包括密胺樹脂、甲醛樹 脂、丙烯酸酯樹脂、環氧樹脂、胺基甲酸酯樹脂、聚合性 O:\89\89580.DOC -35. 1333822 突部樹脂、氟聚合物樹脂及 類似物。 第3圖示意性顯示另一種用於製造根據本發明的撓性散 熱器之方法’第4、5及6圖顯示其輸出。一般而言，此方法 包括首先從擠製器31經由壓模32擠製聚合物3〇，該壓模具 有—對應於所需要的聚合性突部橫剖面形狀之定型輪廓。 第4圖顯示一有用形狀’其中基底33及長形分隔的肋34在基 底33的一上表面上方突起且具有所需要的橫剖面形狀。第3 圖中’聚合物30經過充填有一冷卻液體（譬如水）的淬火槽刊 在滾子35周圍移動’隨後肋34在沿著其長度的分隔位置處 被刀具38橫向切割（但未通過基底33的全體寬度）以形成具 有對應於聚合性突部理想形狀的長度之肋34的離散狀聚合 ί1生犬部37(見第5圖）。刀具38可包含任何已知的裝置，諸如 往復或旋轉刀刃、雷射或水喷注。 一型態中，在切割肋34之後，聚合物30的基底33以約125 比1的抽拉比（draw ratio)及較佳約2或甚至4比1的拉伸比 (stretch ratio)縱向延伸於在不同表面速度驅動的第一對輕 隙滾子40及41與第二對輥隙滚子42及43之間。此型態中， 將滾子41加熱以在抽拉前溫熱基底33，且冷卻滾子42以使 長形基底33穩定。此延伸形成肋34之離散的聚合性突部37 之間的空間，且其隨後在完成的散熱器中變成聚合性突 部。或者，可選擇刀具38用以移除材料，在相鄰聚合性突 部之間留下所需要的空間量。 第4圖顯示本發明的一型態中之一輪廓擠製的軌。基底μ 支樓住執34。第5圖中，-諸如第4圖所示的散熱器軌物件 O:\89\89580.DOC -36- 1333822 已經橫向切割以形成離散的聚合性突部37。第㈣中已經 抽拉第5圖所示的散熱器軌物件以分開離散的聚合性突部 37或者已經橫向切割第4圖的散熱器軌物件且已經移除材 料以形成離散的聚合性突部37。 撓性散熱11的-型態中，肋34較佳在其相鄰邊緣之間分 開至少約0.50公厘（mm)、更佳介於約〇 6至1〇公厘之間。使 用基底延伸製程來將聚合性突部分離至可在散熱器中聚合 性突部周圍提供充分冷卻流體流之程度。_型態中，突部 分離至少約(MO公厘、較佳介於Q6至i Q公厘之間。。 本發明之目的及優點進—步顯示於下列範例中，但這些 範例所引述㈣定材料與用量以及其他條件與細節不應視 為不當地限制本發明。 測試方法 1)冷卻效能 使用一可變式電源供應器（Ε3611A DC電源供應器，得自 HP公司（Hewlett Packard)，加州帕羅歐托）來驅動一產生連 續熱流之10歐姆電阻器。此熱量消散至散熱器，散熱器則
被一用來以高設定值將周遭空氣直接吹送其上之風扇（3M
961離子化鼓風機，得自德州奥斯汀的3μ電翁直田A 弘札寻用部門（3μ
Electrical Specialties Division))所冷卻。—κ型執带 y …、毛偶（得自 歐美加工程公司（Omega Engineering Inc.，康州 司垣福）裝設
在报靠近電阻器表面處以量測裳置的溫度。整個裝置_散 地固持在一酚殼體中’這有助於在四側邊將雷p日。。A 了电|且裔絕緣且 O:\89\89580.DOC -37· 1333822 得以具有可複製的定位。測試期間，分別將電源供應器的 電壓及電流預设為4.0伏特及0.4安培。風扇設為”高 (High)”（空氣流速約為6〇〇至7〇〇呎每分鐘（丨83至2丨3公尺每 分鐘）且定位為與酚殼體右邊緣距離1〇公分（4吋）並略微往 下呈斜角狀。各散熱器樣本的足跡面積為1平分公分，除非 在”範例"中另外指明，利用一件與樣本具有相同尺寸之3m 8805導熱黏劑轉移卷帶（得自明尼蘇達州聖保羅的3m公司） 將各樣本安裝在電阻器上。 首先在未安裝樣本且無風扇冷卻的情形下量測裝置的基 線溫度T1 ’藉以進行測試。在風扇位於高設定值的情形下 取得第二基線讀數T2，然後在風扇位於”高且安裝有 樣本之情形下取得讀數T3。一般而言，在測量之間使用一 段20分鐘的時間間隔，以讓溫度穩定下來。 "己錄下狐度並依下式計算具有樣本與沒有樣本之溫度差 (Delta T)
Delta T=(T2-T3) 2)濕透能力 使用一導熱卷帶（2密耳9882,得自明尼蘇達州聖保羅的 3Μ公司）將樣本安裝在一凹形錶玻璃的凹形表面上。或者， 使用一導熱卷帶（5密耳娜，得自明尼蘇㈣聖保羅的W 公司）將樣本安裝在平玻璃上。安裝的樣本隨後使 掃描器從下方（經過玻璃）成像。利用商業軟體（ImagePro 一寻自馬里蘭州銀泉的媒體赛柏奈提公司師 Cyberne㈣）來量測灰階影像中的暗區域面積藉以決定出 O:\89\89580.DOC -38- 1333822 濕透。依下式計量出濕透能力（％): %濕透=(暗區域的總面積/樣本總面積）x 100 此軟體提供影像中強度（灰強度）的頻率分佈及影像強度 直方圖。此外’對於1/4色調增強使用此軟體來修改強度規 模並改善影像中的對比而不顯著地改變濕透百分比。 ·** 3)顆粒定向 藉由布魯柯一般面積偵測器衍射系統（Bruker General
Area Detector Diffraction System)(GADDS)微衍射計、銅K 輻射、及散射輻射的HiStar 2D偵測器記錄（得自密西根州麥 迪遜的Bmker AXS Inc.)來收集X光傳輸幾何結構資料。衍 射計係配合300微米入射束準直器及石墨入射束單光儀。利 用6公分的樣本至偵測器距離將偵測器定心在一 〇度散射角 (2)。未使用樣本傾斜。使用5〇 kv及5〇爪入的父光產生器設 定值。對於各2D影像，發現石墨（〇 〇 2)衍射平面產生的強 度為異向性且經觀察係為離散的銳利反射且其代表出現顯 著的定向（亦即，石墨顆粒大致對準卜顆粒的一非定向（隨 機）分佈所產生之經衍射強度將是等向性且經觀察係為一 均勾強度的連續環。所測試樣本係由更多大致對準的顆粒 且連帶由部分未對準（或甚至隨機）顆粒所構成。較佳使用呈 有較高位準的對準顆粒之散熱器。石墨（Q Q 2)最大值的; 位跡（aZimUthal的叫係提供石墨顆粒對準程度之-種測量 方式。利用0RIGIN(得自麻州北安普敦的原點實驗室公司 (〇nginLab Corp·))使方位跡受到輪廟配合。蜂值配合係利 用一高斯峰形模型及輕背景模型。取得H對準的範圍
a\89\89530.DOC •39· 1333822 作為方位跡極大值的一半最大值之全體寬度（FWHM^記錄 值係由以兩測量值為基礎（2D影像中分開1 8〇度）的標準差 以度數為單位加以追蹤。完整範圍理論上為〇至18〇度，較 低的數值代表較大的對準。 亦可將樣本剖分並計算顆粒且視需要輔以已知的影像處 理技術，藉以測量顆粒定向。 材料 組件 聚合物A 品 名 URC 7000-TC-1 _說 明 〒融化處理 甲酸酯樹脂 來_ P〇iy〇ne~Corp~S^~g^r 州克里夫蘭 PolyOne Corp. 聚合物B PolyONE™ UR-55CF 可融化處理、碳充填式胺基 曱酸醋彈性體 聚合物C CoolPoly™ RS083 可融化處理、充填有非球形 碳顆粒之彈性體樹脂 Cool Polymers,II 沃威克 ——— Cool Polymers 聚合物D CoolPoly™ RS090 ^融化處理、充填有非球形 破顆粒之彈性體林十胎 聚合物E CoolPoly™ RS077 2融化処埋、充填有非球形 碟顆粒之彈性體椒 Cool Polymers 聚矽氧樹脂 Silastic™ J 聚矽氧樹脂 Dow Coming Corp·，密西 根州米德蘭 清洗化合物 Unipurge™ --~~~~— 清潔材料 Dow Chemical Corp.，密 西根州米德蘭 布織物 Fabric Scrim 250,樣式 #924856 ii^/聚轉合的經紗及 充填物 Miliken&Co.，南卡州司巴 登堡 ----- 範例1 Μ用-諸如$2圖所示的方法及裝置來製備—撓性散熱 器物件》 將聚合物Α的丸鍵供給至單一螺旋擠製器（型號 kts-125，得自组澤西州柏叢的基利恩擠製器公司（Kim〇n Extrudersjnc.))中並進行融化處理。擠製器具有約3 2公分 (1.25吋）直徑、80 rpm的螺旋速度及從約丨〇(Γς至高達約25〇 °C的升溫輪廓。聚合物A樹脂經由擠製器傳送至一處於25〇 O:\89\89580.DOC -40- 1333822 °c加熱的頸管中，且最後進入一具有0102公分（〇 〇4〇吋）最 大壓模唇開口之250°C加熱的15.2公分（6吋）寬片壓模中。樹 脂以17_2 MPa(2500 psi)壓力從片壓模連續地排出以形成— 熔融聚合物片。 現在參照第2圖，如上述形成的熔融聚合物片21〇係導入 以0.61公尺（2呎）每分鐘旋轉的三個控溫式、轉動、3〇 5公 分（12吋）直徑、圓柱形輥的一水平堆疊體之輥隙輥22〇與鑄 輥230之間的輥隙212中。堆積體的所有三個輥皆為拋光、 鍍絡鋼。 輥隙輥220以0.24 MPa(35 psi)壓力推抵鑄輥23〇β鑄輥23〇 提供一含有約2公厘直徑、約16公厘深度、呈一六角形陣列 的腔穴（相同橫列的腔穴中心之間的距離約為3公厘；兩相 鄰検列之間的距離從一列的孔中心量測到相鄰橫列的孔中 心係約為2.6公厘；且相鄰橫列的腔穴之間的偏移距離為1 $ 公厘）之表面。鑄輥及輥隙輥加熱至32。〇。 畲熔融的聚合物片21 〇供給至輥隙中時，布織物同時地供 給至水平堆積體的輥隙輥220與鑄輥230之間的輥隙212 中，因此亦旋轉至輥隙争。當布織物25〇旋轉至輥隙中時， 邛刀的熔融聚合物係穿透過且耐久地融化結合至布以形成 一疊層。當熔融聚合物被輥隙輥24〇表面使其固體化時，輥 隙輥2 2 0將疊層釋放以使鑄輥2 3 〇遵循輥隙輥2 4 〇 ^藉此形成 的物件上具有從工具獲得之一圖案，且隨後剝離輥隙輥240 、’移除布織物支撐物以提供一在一表面上具有聚合性突部 之散熱器物件。散熱器物件基底的總厚度為0.6公分，其中
O:\89\89580.DOC -41- 1333822 聚合性突部（柱）具有一約0.5公分的主要尺寸（高度卜 對於如上述製備之散減物件測試冷卻效能。樣本的足 跡面積為1.3公分χ1·3公分。電阻器的溫度在無冷卻下為^ °C (Τ!)且在有風扇冷卻·f為47t (Τ2)。冷卻效能結果為 T3=39.6。。’ mDelta Τ=7·4。。。經由χ光衍射觀察到顯著的 顆粒定向（36.5度（3.3標準差））。 範例2 利用一聚矽氧模子藉由來自聚合物c及聚合物〇的融化 複製來製備如第7圖所示的兩個撓性散熱器物件（2入及2Β)。 將聚矽氧樹脂鑄造在一市售鋁散熱器上，藉以製備用於 製造如第7圖所示的散熱器物件之聚矽氧模子。可使樹脂在 室溫下隔夜固化，且將經固化的樹脂自散熱器移除以提供 一聚矽氧模子。 將一或兩個1.18公分（3吋長）Χ1.18公分（3吋寬）χ〇 32公分 (1/8忖）厚之聚合物c(用於製造散熱器物件2α)或聚合物 D(用於製造散熱器物件2Β)的匾板在模子上對準，然後嵌夹 在聚矽氧塗覆的紙襯墊之間，並以19(TC(374<>f)&454 4& 斤（0.5噸）融化加壓約1〇秒、隨後在一冷壓機上淬火3〇秒。 有時在融化加壓前將一薄層的模釋放劑施加至聚矽氧模子 的表面以利於從模子釋放散熱器物件。 第2 A及2B圖的散熱器物件如第7圖所示各具有一正方形 矩陣設計’其中正方形直線側邊的聚合性突部具有約1.8公 厘（0.071吋）寬度、約1.8公厘（〇_〇71吋）長度及約3.5公厘 (0.13 8时）咼度、約4公厘（〇. 16对）的中心至中心的間隔及約！
〇:\89«9580.DOC •42- 1333822 公厘（0·039吋）的基底厚度β 在一凹形錶玻璃上利用9882黏劑，對於散熱器物件2入及 2Β測試冷卻效能且對於散熱器物件2Α測試表面濕透能 力。因為此早期原型的基底表面為粗糙狀且使用可取得的 最薄熱轉移卷帶，故濕透能力低於後續的樣本。結果記錄 於下表1中。電阻器的溫度在不冷卻下為715<t(T1)且在風 扇冷卻下為49.31 (T2)。經由X光衍射觀察到顯著的顆粒定 向（42.5度（2_4標準差。 範例3 矛J用水石夕乳模子及聚合物C，如同範例2般地製備如第§ 圖所示的一散熱器物件。 所產生的散熱器物件具有在一側上呈錐狀之一正方形矩 陣設計的聚合性突部。突部的錐側寬度在頂部上約為16公 厘（0.63吋），且在突部與基部的接合點上約為2 2公厘（〇 87 时）。犬部的直線側寬度.約為2.5公厘（〇.〇98忖）。各突部的高 度約為9公厘（0.3 5吋）且突部之中心至中心的間隔約為5公 厘（0.2吋）。散熱器物件基底的厚度約為1.7公厘（〇 〇67吋）。 在一凹形表面上利用9882黏劑對於散熱器物件測試冷卻 效能及濕透能力。因為此早期原型的基底表面為粗糙狀且 使用可取得的最薄熱轉移卷帶，故濕透能力低於後續樣 本。結果記錄於下表1中。電阻器的溫度在不冷卻下為7 i. 5 C (T1)且在風扇冷卻下為49.3 C (T2)。經由X光衍射觀察到 顯著的顆粒定向（38·9度（0.8標準差））。
範例4Α、4Β及4C O:\89\89580.DOC •43- 1333822 藉由如範例2所述的融化複製來製備如第9圖所示之三個 撓性散熱器物件（4A、4B及4C)’差異在於使用一結構式鋁 板取代一聚矽氧模子《除了聚合物C(用於製造散熱器物件 4A)及聚合物D(用於製造散熱器物件4B)以外，亦使用聚合 物E(用於製造散熱器物件4C)。 所產生的散熱器物件在一約1公厘（〇 〇39吋）厚基底上具 · 有錐狀側邊式、軌形聚合性突部（下文稱為軌）之一波形圖 · 案。執從約基底處的1公厘（0.039吋）錐至峰部處的約〇二公 厘（0.008吋）。各軌的高度約為2公厘（〇 〇79吋）。 | 對於散熱器物件測試冷卻效能。結果記錄於下表丨中。電 阻II的溫度在不冷卻下為71.5r(T1)且在風扇冷卻下為 49.3°C (T2)。並未測量顆粒定向。 範例5 藉由輪廓擠製來製備如第U圖所示的一撓性散熱器物 件。 將聚合物c的丸錠供給至一部以4〇 rpm運轉的3區、25 4 公厘（1吋）、單螺旋擠製器（得自德國卡爾魯的哈克公司1 (Haake Corp·)。以清洗化合物來清潔此擠製器。單螺旋擠 ·. 製器的區具有下列設定點溫度：區丨：】7〇〇C (33 8)，區2 : 200°C(392°F)’ 及桶 3 : 2l(TC(41(rF)。聚合物c處 理經過撥 製裔耵往一具有如第10圖所示形狀的輪廓壓模，其中基底 厚度A為G.76公μ，突部高度B約為6 35公厘，而整體軌寬 度C為22.1公厘’突部寬度叫❻％公厘，而相鄰突部軌之 間的空間Ε約為丨.〇公厘。聚合物以至少1〇〇 psi(〇69 Mpa) O:\89\89580.DOC -44 - 1333822 的壓力從壓模連續地排出並受到引導，藉以形成一直線 狀、連續的散熱器物件❶擠壓通過輪廓壓模之軌係氾滿有 水以在離開壓模時立即將聚合物淬火。 所產生的散熱器物件在約1公厘至2公厘厚基部上具有直 線側邊式軌之一圖案。軌突部約為55公厘（〇217吋）高。相 鄰鰭片之間的距離約為〇·5公厘（〇.02时）。 對於散熱器物件測試冷卻效能。結果記錄於下表丨中。電 阻器的溫度在不冷卻下為71.5 t (T1)且在風扇冷卻下為 49.3°C (Τ2)。經由X光衍射觀察到顯著的顆粒定向（47.5度 (2.0標準差））。。
比較性範例A及B 對於兩個鋁散熱器（A及B)測試冷卻效能。CE_A具有4公 厘的整體高度及16個針腳，而CE_B具有1G公厘的整體高度 及9個針腳。
範例 2A '~ c T3,°C 40.7 DeSxc Sc% 2Β ΐ --- D ' 40.4 〇 · VI 8.9 63.4 NT J C 37 4Α -' 12.3 55.5 4Β - c 43.7 5.6 NT D K " 40.7 4C '~ 8.6 NT 5 ~~ CE^A' c 4s, 41.1 35.9 8,2 13.4 NT NT CE-B 鋁 37,2 34.1 12.1 15.2 NT NT 放’”、器具有約1.3公分χΐ·3公分的足跡面積，而"NT”代 表未測試。 範例6
OA89\89580.DOC -45· 1333822 利用範例5的程序藉由輪廓擠製來製備如第丨丨圖所示的 兩個撓性散熱器物件（第6八及犯圖）。使用聚合物B來製造散 熱益物件6A，且使用聚合物c來製造散熱器物件6B(如範例 5般地製造）。各物件基底的厚度約為2公厘。 對於散熱器物件測試冷卻效能。結果記錄於下表2中。電 阻器的溫度在風扇冷卻下為53 4。〇（T2)。 参2 ·材料及冷卻杜能 範例 聚合物 T3,°C Delta T,°C 6A B 44.3 -9 1 6B C 42.6 -10.8 範例7 利用一熱壓機來製備具有呈正方形圖案的聚合性突部之 七個散熱器物件。 以正方形圖案將孔鑽過一 9公厘厚聚矽氧工具藉以製備 -模子。各聚合性突部為一具有如下表3所指定的理想柱尺 寸及間隔之柱的形狀。 將樹月曰丸鍵故在模子上。在未被丸鼓覆蓋的模側上將聚 石夕氧釋放紙放在丸錠上。然後將"嵌夹"構造放在一加献 (193，r(3S0〇F))^^〇^^^i93 5〇c^^^- 構造。約3〇秒之後’在-8.27MPa(120〇psi)壓力下以約3〇 秒將平台驅迫在一起。 所產生的散熱H物件從聚⑦氧移除並測試冷卻效能。所 使用的樹脂、柱直徑、相鄰柱中心之間的距離、冷卻效能 係記錄在下表3中。散熱器物件基底的厚度介於1公厘至2
O:\89\89580.DOC -46· 1333822 公厘之間。柱直徑（公厘）標示為pD，DBC為相鄰柱的中心 之間的距離（公厘）。 表3.材料、間隔及冷卻效能 範例 聚合物 PD DBC T2,°C T3,°C Delta T,°C 7A B 2 4 48.2 38 10.2 7B B 2 6 48.2 41.6 6.6 7C B 3 6 48.2 38.5 9.7 7D C 3 45.5 38.9 6.6 7E 4 1 48.2 42.6 Π 5.6 7F C 2 6 48.6 42.4 6.2 7G C 3 6 48.6 40.6 8.0 範例8 利用一熱壓機來製備具有如第12圖所示六角形圖案的聚 合性突部之十二個散熱器物件。 如同範例7所述般地製備一模子，差異在於一六角形圖 案其中各大部係為一具有如下表4所指定的理想柱尺寸及 間隔之柱的形狀。依據範例7的程序來形成散熱器物件。 所產生的散熱器物件自模子移除並 用的樹脂、柱的直徑、柱中心之間的距離及冷卻效能記錄 於下表4中。散熱器物件基底的厚度介於丨公厘至2公厘之 間。電阻器的溫度在風扇冷卻下為4rc(T2)。表4中，pD為 柱直徑，D2為相同橫列中的鄰柱之間的距離，㈣柱的兩 相鄰ϋ之間的距離’ D4為兩相鄰橫列的柱之間的偏移距 離。所有距離以公厘為單位。 範例 聚合物 D1 2 D2 D3 Λ r p- —— 8Α Β D4 T3,°C Delta,°C 8Β Β =i=j 4_ Z.o 3.5~3 ~JT~ _ 1.5 37.7 9.3 36.2 4L2 10.8
O:\89\89580.DOC •47· 1333822 8D 一 B 2 6 5.2 3.0 41.8 5.2 8E B 3 6 5.2 3.0 39.1 7.9 8F B 3 Ί 6.1 3.5 39.5 7.5 8G C 2 3 2.6 1.5 — 40.8 6.2 8H C 2 4 3.5 2.0 ~ 40.7 6 3 81 C 2 5 4,3 2.5 40.5 6.5 8J C 2 6 5.2 3.0 41.1 5 9 8K C 3 6 5.2 3.0 40.0 7.0 8L C 3 / 6.Ϊ 3.5 39.3 7.7 範例9 利用一熱壓機及各種重量比值的聚合物C及聚合物6之 樹脂摻合物來製備具有六角形圖案之九個散熱器物件。 如範例8地製備一模子，提供如下表5指定之理想柱尺寸 及間隔。依據範例7的程序形成散熱器物件。將樹脂預先摻 合至一雙螺旋擠製器然後形成丸錠。 所產生的政熱器物件從模子移除並測試冷卻效能。所使 用的聚合物C/聚合物B重量比值、柱直徑、柱中心之間的距 離、散熱器物件基底的厚度及冷卻效能記錄在下表5中。電 阻器的溫度在風扇冷卻下為47°C(T2)。表5中，比值為聚合 物C對於聚合物B的重量比值。 表5.材料、尺寸及效能 範例 比值 D1 D2 D3 D4 T3；r Delta,°C 9A 25/75 2 4 3.5 2.0 37.7 9.3 9B 25/75 2 5 4.3 2.5 39 2 7.8 9C 25/75 2 6 5.2 3.0 -- 40.0 7.0 —— 9D 50/50 2 4 3.5 2.0 _36^9 10.1 ' 9E 50/50 3 5 4.3 2.5 37 7 9.3 —— 9F 50/50 3 6 5.2 3.0 -- 38.8 s 2 〜 9G 75/25 2 4 3.5 2.0 ^377 9.9 9H 75/25 2 5 4.3 2.5 39 7.4 〜 91 75/25 2 6 Γ 5.2 3.0 —__ ____4〇8 6.2 …
範例10-14及比較性範例C-J
O:\89\89580.DOC -48 - 1333822 利用平玻璃及兩錶玻璃測試基材連同8805黏劑如上述般 地6平估濕透能力。第一者為一小的錶玻璃，6吋（150公厘） 錶玻璃（淺形錶玻璃（Shallow Form Watch Glass)，凹形、無 色、退火辦鋼玻璃係覆蓋有經火拋光的邊緣，得自明尼蘇 達州明尼波里斯的VWR科技產品的型號66112 2〇9);第二 者為一大的錶玻璃，8吋（2〇〇公厘）錶玻璃型號 66112_242) °使用各尺寸錶玻璃的凸形侧及凹形侧。範例10 及比較性範例C至E的撓性散熱器具有約38x38公厘的尺 寸。在範例11-14中測試具有27公厘X27公厘尺寸且包含6.5 公厘柱兩度之本發明的撓性散熱器，並對於比較性範例F 至J使用一市售的鋁散熱器（27公厘χ27公厘，具有1〇公厘針 腳馬度）。結果顯示於下表中及第13至15圖中。第13Α圖可 與第13Β至D圖所示的鋁散熱器進行比較。第14Α圖（本發明） 可與第15Α圖（習知情形）比較，且同樣地可比較第14及15圖 的Β、C及D次要部分。以色調增強對比來顯示第14C圖 以改善影像’而不會顯著地改變濕透百分比。比較表及/或 圖中的數字可極明顯地顯示出本發明的濕透優點。 表6.濕透能力 範例 圖式 基材 曲率 濕透 10 13A 平玻璃 n/a 88.9 C 13B 平玻璃 n/a 33.5 D 13C 平玻璃_ n/a 21.4 E 13D 平玻璃 n/a 35.4 11 14A 小錄玻璃 凹形 94.2 F 15A 小錶玻璃 凹形 2.1 12 14B 小錶玻璃 凸形 94.8 G 15B 小錶玻璃 凸形 4.6 O:\89\89580.DOC -49- 1333822 13 14C 大錶玻璃 Η 15C 大錶玻璃 14 14D 大錶玻璃 大錶玻璃 J 15D ~
凸形 〜〜",ν /卜脫 離本發明的範圍及原理，應瞭解本發明不會不當地受限於 上述示範性實施例。 ' 【圖式簡單說明】 物 第1Α圖為呈輕狀之根據本發明的—實施例之—散熱器 件的立體圖； 、° 第1Β圖為根據本發明的音 視圖； #㈣〜例之—散熱器物件的側剖 第2圖示意性㈣根據本發明的—實施例之— 方法的三輥模製裝置； ； 圖示意性顯示根據本發明另一實施例 方法的輪廓擠製裝置； 用於一 =圖顯示本發明的-實施例之-散熱器結構； 第5圖顯示本發明的—實施 一散熱器； 】之處於-中間處理階段的 第6圖顯示本發明另—實 m 7R .,. 例之一散熱器結構； 圖為本發明的-實施例之立體圖； 第8圖為本發明另-實施例之立體圖； 弟9圖為本發明另-實施例之立體圖； 苐_為用於製造本發明 的圖示 図二· 實轭例之一輪廓擠製壓模
O.A89\895SO.DOC '50· 1333822 第11圖為利用第丨0圖的壓模所製備之本發明的另一實施 例； 第12圖為一突部圖案的示意圖； 第1 3 A圖顯示本發明的一實施例之平玻璃基材濕透能 力，以及三個比較性範例13B、13C及13D的濕透能力； 第14A及14B圖顯示本發明的一實施例之六吋錶玻璃基 材濕透能力，而第14C及14D圖顯示本發明的一實施例之八 吋錶玻璃基材濕透能力； 第1 5 A及1 5 B圖顯示比較性範例散熱器之六吋錶玻璃基 材濕透能力’❿第⑼及15D圖顯示比較性範例散熱器之八 吋錶玻璃基材濕透能力； 、β 弟16圖顯示貼附至各種不同晶片高度之本發明的一型態 之一散熱器的側視圖； μ ‘％沿初仵的側. 矛υ園馮根據本發明的一實施例 圖； 圖 圖 第1 8圖為根據本發明 的一實施例之一散熱器物件 弟19圖為根據本發明的 貫施例 的側視 政…、器物件的立 【圖式代表符號說明】 撓性散熱器物件 散熱器物件 基底 支撐層 2As 2Β» 4Α, 4Β, 4C 2〇, 280 21，33, 132, M2 22 〇AS9\89580 〇〇〇 〇1 - 1333822 24 第一表面 25 第二表面 26, 270 聚合性突部 28 主要尺寸（高度） 29 次要尺寸（寬度） 30, C， D， E 聚合物 30 距離 3 1 擠製器 32 壓模 34 肋 35 滾子 36 淬火槽 37 離散狀聚合性突部 38 刀具 40, 41 第一對輥隙滾子 42, 43 第二對輥隙滾子 100, 120, 130 散熱器 110, 124, 134 晶片 112, 126, 136 電路板 122 散熱器基底 200 三輥模製裝置 205 擠壓模 210 聚合材料 212, 250 輥隙 O:\89\89580 DOC o2- 1333822 220, 240 輥隙輥 230 模輥 242 多孔支撐層 260 腔穴 Α，Β，C 封裝體 D2 相同橫列中的鄰柱之間的距離 D3 柱的兩相鄰橫列之間的距離 D4 兩相鄰橫列的柱之間的偏移距離 DBC 相鄰柱的中心之間的距離 Delta T 溫度差 FWHM —半最大值之全體寬度 PD 柱直徑 T1 未安裝樣本且無風扇冷卻之量測裝 置的基線溫度 T2 風扇位於面設定值之第二基線讀數 T3 風扇位於''高（High)”且安裝有樣本之 讀數 Ο \89\89580 DOC -53-

Claims (1)

1333822 月· ·日修(更)正替換頁 第092133683號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(9f 拾、申請專利範圍 1. 一種撓性散熱器物件，包含： 一基底，其包含一聚合物；及 複數個聚合性突部，其自該基底延伸遠離，各該等突 部具有一主要尺寸及一次要尺寸； 其中該基底的聚合物包含熱傳導性顆粒， 該％·突部的聚合物包含在該等突部内大致對準該主要 尺寸的方向之非球形熱傳導性顆粒，且其中該散熱器可 撓性係可在室溫下彎折至一小於30公分的半徑而不顯著 地負面影響該散熱器功能。 2.如申請專利範圍第！項之物件，其中該等突部及該基底由 大致類似的聚合物組成物所構成，該等組成物可選擇性 包含一或多種黏劑。 3. 如申請專利範圍第旧之物件，其中該等突部及該基底由 不相似的聚合物組成物所構成，該等組成物可選擇性包 含-或多種黏劑且該等組成物可選擇性為可固化性。 4. 如中請專利範圍第旧之物件，其十該等突部中的顆粒及 該基底令的顆粒係為大致類似的顆粒。 5 ·如申凊專利範圍第1項之物杜甘* —处办 $足物件，其令该等突部及該基底包 括具有相同組成物之顆粒。 6. 如申請專利範圍第1項之物 # μ 件’其中该等非球形顆粒為長 /選擇性具有—大於1·25比1的尺寸比。 7. 如申請專利範圍第1 取八 、之物件，其中該散熱器的基底中之 物具有—低於7叫的橈曲模數。 [ 89580-990629.doc 1333822 8·如申請專利範圍第丨項導性顆粒選 自下列各物：炭黑、碳纖、經塗覆碳纖、鑽石、陶瓷纖 網、陶瓷、氮化硼'氧化鋁、碳化矽、氮化鋁、三水合 紹、氳氧化鎂、金屬、金屬箔及其組合。 9. 如申请專利範圍第丨項之物件，其中選擇該等顆粒以降低 電磁及/或射頻的干擾，該等顆粒可選擇性選自氧化鐵及 經鎳塗覆之顆粒。 10. 如申請專利範圍第丨項之物件，進一步包含一金屬層及/ 或織物，且其經過選擇以降低EMI、RFI&/或熱傳導率， 該織物可選擇性選自鎳或經鎳塗覆織物、碳織物、經鎳 塗覆碳織物、及其組合。 11·如申請專利範圍第丨項之物件，其中該聚合材料的一或多 個表面包含一金屬層及/或樹脂塗層。 12.如申請專利範圍第丨項之物件，進一步包含一施加至該散 熱器物件的基材之黏附促進劑。 1 3.如申凊專利範圍第丨項之物件，其中該等突部能夠偏向該 寺大·部厚度的至少50%而無破裂0 I4·如申請專利範圍第1項之物件，其適可貼附至—具有處於 多種高度的晶片及/或具有呈不同表面平坦度的裝置之電 路板。 15.如申請專利範圍第丨項之物件，進一步包含位於該基底上 之特性’且將其定型以使該散熱器物件機械性附加至一 發熱裝置或一包含此裝置之結構。 A如申請專利範圍第1JS之物件，其中該基底適可接觸—經 89580-990629.doc 1' 疋型表面 〇---------------------------- ---1 17 18 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 如申請專利範圍第1項之物件，+勺八 鄰接之埶介面姑料與該基底呈 .，.、η面材枓，该熱介面材料可 Φ ^ ^ _ 選擇〖生為可固化性。 甲Μ專利鲍圍第17項之物件，盆 下列夂私ΑΑ ”中"亥熱"面材料包括 1各物的兩或更多者：感壓點劑、熱 能黏劑、環氣讲炉、勒从人 月彳低表面 人衣⑽月曰熱結合膜、相變材料、滑脂及丘曰 合金相變材料。 《細及共郎 其中該熱介面材料設置 中。 其中該熱介面材料包含 如申請專利範圍第18項之物件， 於兩或更多種材料的間歇性區域 如申請專利範圍第19項之物件， 卡徑變異。 如申請專利範圍第2G項之物件，纟中選擇該等卡徑變】 以改善選自下列各物之—或多種性f:熱流、黏附^ 面濕透、接觸面積及可撓性。 如申請專㈣㈣17項之物件，其中該熱介面材料包含 一導電性黏劑。 如申請專利範圍第22項之物件，其中該黏劑為贿舰 遮蔽性。 如申請專利範園第22項之物件，其巾選擇該基底厚度及 黏劑厚度的組合以提供—至少·之測試基材表面濕透。 如申請專利範圍第22項之物件，纟中相較於該在一基材 與該散熱器物件之間不具有熱傳導性顆粒的黏劑，該黏 劑進一步包含不同尺寸之熱傳導性顆粒以增加熱傳導 率，其中該等顆粒可選擇性包含在該黏劑内且打擊該基 [ 89580-990629.doc 1^33822 s;. 材並可選擇性打擊與該黏劑的表面。 26. 如申°月專利乾圍第1項之物件，其中選擇該聚合性突部之 形狀以提供選自下列各物之一或多種特性：方向性氣 流、及增加的表面積。 27. 如申請專利範圍第1項之物件，纟中該散熱器物件為可熱 塑重整性。 28. 如申請專利範圍第】項之物件，其中該基底及/或該等突部 包3或兩種聚合物之一摻合物，該等聚合物可選擇性 包含一或多種黏劑。 29. 如申請專利範圍第旧之物件，進—步包含該基底及/或突 部聚合物組成物中之一或多種添加物及/或填料。 30·如申請專利範圍第丄項之物件，纟中該基底包括一褶皺狀 層且其可設覃作為一表面。 3!.如申請專利範圍第㈣之物件，纟中該基底包含適可增加 其可撓性之特性。 32.如中請專利範圍第31項之物件，其中該等可撓性特性選 自下列各物：凹痕、狹縫、通道、切口、凹口、孔或其 任何組合。 33·如申請專利範圍第13：員之物件，其中該散熱器物件具有νι 及/或V0之UL-94可燃性額定值。 34·如申請專利範圍第丨項之物件，其以一輥形式提供。 35.如申請專利範圍第旧之物件，其中基底厚度對於突部高 度之比值選自下列各物：至少i : 2、至少丨：3、至少工： 6、及至少1 : 8。 89580-990629.doc 1333822 99. 6. ^ … *1· H日修(更)正替心，. 36. 37. 如申請專利範"-苐1讀 狀。 一種撓性散熱器物件，包含： 之物件，真_該等突部具有_ 錐形 一表面及一第二 基底其包含一聚合物且具有一第 表面； 複數個聚合性突部，其自該基底的第-表面延伸、. 離’各該#突部具有—主要尺寸及-次要尺寸；及^ 一金屬層，其與該基底的第二表面呈鄰接； 及一可選擇性包含-熱介面材料，其與該金屬層呈鄰 接， 其中該基底的聚合物及該等突部的聚合物包含孰傳 性顆粒； ' 其中該熱介面材料可選擇性具有一與該基底捷混之表 面，且該散熱器物件可選擇性以一輥形式提供。 38.如申請專利範圍第37項之物件，其中該熱介面材料設置 於兩或更多種材料的間歇性區域中。 39_如申請專利範圍第38項之物件，其中該熱介面材料包括 下列各物的兩或更多者：感壓黏劑、熱融黏劑、低表面 能黏劑、環氧樹脂、熱結合膜、相變材料、滑脂及共晶 合金相變材料。 40. 如申明專利範圍第37項之物件，其中該熱介面材料包含 卡徑變異。 41. 如申请專利範圍第40項之物件，其中選擇該等卡徑變異 以改善選自下列各物之一或多種性質：熱流、黏附、表 89580-990629.doc 1333822
44. 如申請專利範圍第42項之物件，纟中相較於該在一基材
’、、、β物件之間不具有熱傳導性顆粒之黏劑，該黏劑 :ι S具有充分尺寸之熱傳導性顆粒以增加熱傳導 率’其中該等顆粒可選擇性包含在該黏劑内且打擊該基 底並可選擇性打擊與該基材相對之黏劑的表面。 " 45. 如申請專利範圍第42項之物件，其中該黏劑進-步包含 具有一至少1微米的主要尺寸之熱傳導性顆粒。
，用於製造-撓性散熱器之方法，包含： ，供—包含多數熱傳導性顆粒之第—聚合物組成物； 提供包含多數非球形熱傳導性顆粒之第二聚合物組 46. 自•亥第一及/或第二聚合物形成一散熱器基底·及 二聚合物且可選擇性亦自該第-聚合物形成與 μ政”、、益基底呈鄰接之多數長形突部； "Τ選擇性提供,_级^ Μ- ^ — rb 、基底的苐二表面呈鄰接之金屬 盾；及 ^選擇性提供—與該基底或該金屬層呈鄰接之熱介面 材料， 89580-990629.doc
-6 · L 月曰修(更)正替換頁i ’、μ 非線五墓尊冬4生·顆*大.致丨對準沿著該等突部 伸長方向。 47·如申請專利範圍第46項之方法，其中該第—及第二聚合 物組成物大致類似，該等組成物可選擇性包含—或多種 黏劑。 从如申請專利範圍第46項之方法，其中該第一及第二聚合 物組成物以一步驟提供。 49. 如申請專利範圍第46項 矛唄之方法，其中該第一及第二聚合 物組成物以一層狀膜的形式提供。 50. 如申請專利範圍第46項之方法，其中將該層狀膜禱造至 一模子中藉以進行該基底及突部的形成，該模子可選擇 性具有軌及/或柱形的腔穴。 51. 如中請專利範圍第46項之方法，其中將該層狀膜擠過-經定型壓模以形成軌形的突部及可選擇性將該等軌突部 分離成柱，藉以進行該基底及突部的形成。 52. 如申請專利範圍第 項之方法’其中該熱介面材料層係 層疊至該基底。 53. 如申請專利範圍第46項之 丰a八m π心乃沄，進一步包含固化該第一 及/或第二聚合物組成物及/或熱介面材料。 4·如申凊專利範圍第46項 力法其中该熱介面材料層包 3 —黏劑，且該方法進_ 進步包含一與該熱介面材料層相 郴之釋放襯墊。 55.=請專利範圍第46項之方法，纟中該第—及/或第二形 成刼作包含輪廓擠製、及/或擠製複製。 [ 89580-990629.doc …盼，⑽：; 56. 如申請專利範圍第46項之方❽：..极砂適可辦 加該基底料撓性之可魏料，該㈣撓性特性可選 擇性選自下列各物：凹瘰 u展、狹縫、通道、切口、凹口、 孔及其任何組合。 57. 如申請專利範圍第46項之 的該散熱器。 ，，進一步包含形成一輥狀
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