导热泡沫产品制造技术

本发明专利技术涉及可压缩导热泡沫界面垫，其适于置于电子装置中的相对热传递表面之间。一个热传递表面可为所述装置的生热组件的一部分，而另一热传递表面可为散热片或电路板的一部分。本发明专利技术还提供包括所述泡沫界面垫和所述相对电子组件的组合件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术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。
技术介绍
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号阐述从碳浙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浙青来达成。美国专利第6，287, 375号也阐述从浙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。鉴于当前在热管理中使用的各种材料和应用(如前文所例示)，预期热管理材料和应用中的不断改进将为电子器件制造商所充分接受。因此，本专利技术的目标是提供改进的热管理产品，所述改进的热管理产品具有高度热传递效率和热消散，保形于特定应用且易于使用及制造。
技术实现思路
导热可压缩泡沫产品是以热界面形式提供，所述热界面插在第一与第二热传递表面之间。本专利技术热界面包含含有充气空隙的固化弹性体聚合材料和分散在其中的导热填充剂。优选地，所述空隙从接触第一热传递表面的第一表面延伸穿过界面到接触第二热传递表面的第二相对表面。还提供组合件，其包括热界面、接触热界面的一个表面的第一热传递表面和接触热界面的第二相对表面的第二热传递表面。本专利技术热界面产品可呈预形成泡沫垫或分配产品(例如泡沫或凝胶)形式。多个空隙或通孔的存在使得可压缩通常在经受外力或负荷时不可压缩的产品。已发现，随着热界面上的负荷增加，空隙体积会减小，从而使导热率随负荷的增加而增加。此可提供具有独特的压缩性特征且在现有导热产品上没有发现的热界面产品。在本专利技术的一个实施例中，热传递表面中的一者是生热表面、优选电子组件，且另一热传递表面是热消散部件，例如散热片或电路板。可压缩热界面是优选含有多个优选呈圆柱形的通孔以及传导性填充剂的泡沫垫，所述通孔完全延伸穿过泡沫垫，以提供穿过所述垫的热传递路径。在另一实施例中，所述界面是从弹性体聚合物制备的泡沫垫，所述弹性体聚合物含有约20重量％到约80重量％的导热填充剂，例如金属和非金属氧化物、氮化物、碳化物、 二硼化物颗粒、石墨颗粒、金属颗粒和其组合。典型弹性体材料包括聚氨酯、硅酮或氯丁橡胶(neoprene)。优选地，泡沫界面垫是含有Al2O3或BN颗粒的硅酮垫。本专利技术可压缩热界面泡沫垫通常可通过用切割工具或冲模冲压多个完全穿过实心泡沫垫的通孔，且随后移除孔屑从所述垫制得。或者，可在垫制造操作期间将多个通孔模制到垫中。所属领域的技术人员将易于明了制备本专利技术垫的其它方法。由于所述垫是可压缩的，因此其易于保形于第一和第二热传递表面，无论这些表面的形状是规则的还是不规则的。当压缩所述垫时，导热率会有所增加，从而提高从电子装置到散热片的热传递。附图说明图1是本专利技术可压缩弹性体界面泡沫垫实施例的透视“分解”横截面视图，其绘示多个通孔或空隙。还显示在相对热传递表面之间放置界面垫。所属领域的技术人员应了解，图中的元件是出于简单和明晰的目的来图解说明， 且未必按照比例绘制。举例来说，为有助于改进对本专利技术实施例的理解，图中一些元件的尺寸可能相对于其它元件有所夸大。出于方便而非出于任何限制目的在以下说明中可采用某些术语。 具体实施例方式在一个实施例中，本专利技术提供适于位于电子装置中所使用的组件的两个热传递表面之间的导热可压缩泡沫界面垫。本专利技术泡沫界面垫与当前使用中的其它产品相比具有改进的热传递特性以提高热管理。本文所用的术语“热管理”是指将电子装置中的温度敏感元件保持在指定操作温度内以避免系统故障或严重的系统性能降格的能力。本文所本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种可压缩导热泡沫界面垫，其适于布置在第一热传递表面与相对第二热传递表面中间以在其间提供热路径，所述界面垫包含：一层固化弹性体聚合物，所述层具有横截面且在所述横截面中含有多个穿过所述界面的充气空隙或通孔；和导热微粒填充剂，其分散于所述固化材料层中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔纳森·贝尔金，维多利亚·尚塔·FE，克里斯托弗·赛弗伦斯，加里·罗萨，
申请(专利权)人：派克汉尼芬公司，
类型：发明
国别省市：US