[发明专利]导热泡沫产品

说明书

相关申请案交叉参考

本申请案主张于2009年5月5日提出申请的美国临时申请案第61/175,501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

本发明涉及可压缩导热界面泡沫产品，其适于布置在两个热传递表面(例如电子组件与散热片)之间以在所述表面之间提供热路径。导热泡沫界面产品包含一层固化弹性体材料，其具有充气空隙，所述充气空隙至少部分地穿过所述界面；和导热微粒填充剂，其分散于所述固化产品中。还提供包含所述界面产品和所述两个热传递表面的热管理组合件。优选地，界面材料是经陶瓷填充剂(例如Al₂O₃或BN颗粒)涂覆、模制或挤出并填充的硅酮垫。

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、通信设备和诸如此类)的常用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和其它含有相当于数十万个晶体管的装置。尽管设计的复杂性有所增加，但随着制造较小电子组件和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，装置的大小也不断缩小。

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。热管理已发展到解决因这些电子装置的处理速度及功率的增加而在所述装置内所产生温度的增加。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不断增加。

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。所述散热片可为专用导热金属板或仅仅为装置的底架或电路板。

为通过界面改进热传递效率，通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并消除气穴。出于此目的最初采用的是诸如填充有导热填充剂(例如氧化铝)的硅酮润滑脂或蜡等材料。所述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以其它方式形式稳定的，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，使用所述材料通常涉及电子器件装配工的手工施加或停工，此会增加制造成本。

或者，另一方法是用固化、片状材料替换硅酮润滑脂或蜡。所述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、垫或膜和泡沫形式提供。典型的粘结剂材料包括硅酮、氨基甲酸酯、热塑性橡胶和其它弹性体，其中典型的填充剂包括氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化硼和氮化铝。

泡沫状材料向某些应用(例如电子设备和电路板)提供提高的热传递。制作所述泡沫状材料的各种方法先前已阐述于专利文献中。美国专利第2,604,663号揭示通过使模制橡胶物件经受极端温度变化而在所述模制物中形成内部空隙的方法。美国专利第4,171,410号揭示通过用传导性颗粒涂覆非传导性泡沫条带，并压缩和加热所述泡沫而制备的弹性体传导性泡沫物件。

美国专利第6,033,506号阐述从碳沥青制作泡沫产品的方法，所述方法是通过在压力下施加的惰性流体存在下在模具中以另一方式加热并冷却所述沥青来达成。美国专利第6,287,375号也阐述从沥青制得的碳泡沫产品，其因在泡沫中纳入诸如碳纤维等微粒而导热。所述泡沫阐述为具有至少约43W/mK的导热率。也可参见美国专利第7,118,801号，其涉及从气凝胶颗粒形成的可模制导热材料，所述气凝胶颗粒含于聚四氟乙烯粘结剂中且具有小于约25mW/mK的导热率。

美国专利第7,208,192号揭示施加导热及/或导电复合物以填充第一与第二表面之间的间隙。以固化聚合物凝胶组份与微粒填充剂组份的混合物形式供给流畅、形式稳定的复合物。所述复合物是在所施加压力下从喷嘴分配到所述表面中与相对表面接触的一者上以填充其间的间隙。美国专利第6,784,363号阐释可具有多个通孔的压缩衬垫，所述通孔延伸穿过所述衬垫。所述衬垫提供有用于EMI屏蔽的导电层。

以上列出的专利和专利申请案中的每一者的相应揭示内容的全部内容以引用方式并入本文中。