[发明专利]导热凝胶包

说明书

相关申请案的交叉参考

本申请案主张于2008年9月26日提出申请的美国临时申请案第61/100,297号的权益，所述申请案的揭示内容以引用方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种新的热产品或形式因数，其组合可完全分散材料的热及机械性能，如同使用传统间隙填充垫一样容易。特定来说，本发明涉及囊封于顺从性聚合介电封装中的热凝胶材料，其可方便地用于需要热管理的电子方面的应用中。

背景技术

现代电子装置(例如，电视机、收音机、计算机、医疗仪器、商务机、通信设备等)的电路设计变得越来越复杂。举例来说，已制造集成电路用于所述及其它含有相当于数十万个晶体管的装置。尽管设计的复杂性增加了，但随着制造较小电子组件及将更多的所述组件堆积于越来越小的区域中的能力的改进，装置的大小持续缩小。

近年来，电子装置变得越来越小且越来越密集地堆积。设计者及制造商现在正面临使用各种热管理系统来消散所述装置中产生的热的挑战。热管理已发展成解决因此类电子装置的处理速度及功率的增加而在所述装置内产生的温度增加。新一代电子组件将更多的功率塞入较小的空间内；且因此整个产品设计内的热管理的相对重要性持续增加。

热设计过程的组成部分是针对具体产品应用选择理想的热界面材料(“TIM”)。针对热管理已策划出新的设计来帮助从电子装置消散热以进一步提高其性能。其它热管理技术利用以下概念，例如“冷板”或可易于安装在所述电子组件附近以用于热消散的其它散热片。所述散热片可以是专用导热金属板或简单地只是装置的底架或电路板。

为通过界面改进热传递效率，常常将导热电绝缘材料的垫或其它层插在散热片与电子组件之间以填充任何表面不规则处且消除气穴。出于此目的最初采用的是例如填充有导热填充剂(例如氧化铝)的硅酮润滑脂或蜡的材料。此类材料在正常室温下通常为半液体或固体，但在升高的温度下可液化或软化以流动且更好地保形于界面表面的不规则处。

前述类型的润滑脂及蜡在室温下通常不是自支撑的或在其它方面形式稳定的，且认为施加到散热片或电子组件的界面表面是棘手的。因此，所述材料通常以以下形式提供：膜(其常常因便于处置而是优选的)、衬底、腹板或其它载体，其在其中可形成额外气穴的表面中或表面之间引入另一界面层。此外，使用此类材料通常涉及电子器件装配工的手工操作或停工，此增加制造成本。

或者，另一方法是用固化、片状材料替换硅酮润滑脂或蜡。此类材料可含有分散于聚合粘结剂内的一种或一种以上导热微粒填充剂，且可以固化片、胶带、垫或膜形式提供。典型的粘结剂材料包含硅酮、氨基甲酸酯、热塑橡胶及其它弹性体，其中典型的填充剂包含氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化硼及氮化铝。

前述界面材料的实例是填充矾土或氮化硼的硅酮或氨基甲酸酯弹性体。另外，第4,869,954号美国专利揭示用于传递热能的固化、形式稳定、片状、导热材料。所述材料是由氨基甲酸酯粘结剂、固化剂及一种或一种以上导热填充剂形成。填充剂可包含氧化铝、氮化铝、氮化硼、氧化镁或氧化锌的颗粒。

上述类型的片、垫及胶带已获得普遍接受用作传导性冷却电子组件组合件(例如半导体芯片)中的界面材料，如第5,359,768号美国专利中更详细地描述。然而，在某些应用中，需要紧固元件(例如弹簧、夹具等)施加足够力来使所述材料保形于界面表面，从而获得足够有效热传递表面。此代表在实际应用中部署所述材料的明显缺点。

近来，已引入相变材料，其在室温下是自支撑且形式稳定的以便于处置，但在电子组件的操作温度范围内的温度下液化或以其它方式软化以形成粘性的触变相，此相更好地保形于界面表面。所述相变材料(其可作为独立膜或作为印刷在衬底表面上的经加热丝网供应)有利地在组件操作温度内相对低夹紧压力下在保形流动方面很大程度上类似于润滑脂及蜡发挥作用。此类材料进一步描述于第6,054,198号美国专利中。

对于典型的商业应用，可以胶带或片形式供应热界面材料，所述胶带或片包含内外释放衬里及热复合物夹层。除非热复合物本来就有黏性，否则所述复合物层的一个侧可涂覆有压敏粘合剂(PSA)的薄层以将所述复合物施加到散热片的热传递表面。为促进自动分配及施加，可冲切所述胶带或片的外释放衬里及化合物夹层以形成一系列个别、预先设计好大小的垫。因此每一垫可自所述内释放衬里移除且在常规“即剥即贴”应用中使用粘合剂层接合到散热片，此可由散热片制造商执行。