具有基质和分散于其中的胶囊化相变材料的组合物、以及由其组装的电子设备制造技术

本发明专利技术提供了组合物以及用所述组合物组装的电子设备，所述组合物由基质和分散在所述基质中的胶囊化的相变材料颗粒制成。

Composition comprising a matrix and dispersed phase change material dispersed therein, and electronic device assembled by the same

The present invention provides a composition and an electronic device assembled with the composition, which is composed of a matrix and a microencapsulated phase change material dispersed in the matrix.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术提供了组合物以及用所述组合物组装的电子设备，所述组合物由基质(matrix)和分散在所述基质中的胶囊化的(encapsulated)相变材料颗粒制成。
技术介绍
众所周知，热管理材料用于驱散电子设备中位于关键位置的电路和风扇产生的热，以及从电路或热模块吸走热。采用热界面材料(“TIM”)将过量的热从半导体封装(semiconductorpackage)转移至热沉(heatsink)或热模块，热界面材料(“TIM”)经常位于半导体封装与热沉或热模块之间。但是，这些管理热的策略产生了新的问题，因为将热空气从半导体封装的紧邻环境导出至设备外壳的内部。更具体地，在传统的膝上电脑或笔记本电脑(如图2所示)中，存在外壳，在外壳下面是位于键盘之下的部件(如图3所示)。部件包括热沉、热管(位于CPU芯片之上)、风扇、插PCMIA卡用的狭缝、硬驱、电池和DVD驱动器的槽(bay)。硬盘位于左手掌放置的位置下面，电池位于右手掌放置的位置下面。硬驱经常在高温下操作，尽管采用冷却部件来驱散该热量，但是仍然导致手掌放置的位置的接触温度不舒适。当使用设备时，由于设备外部的某些部位达到高温，可能会导致作为终端用户的消费者感觉不舒适。降低终端用户在放置手掌的位置感觉到高的使用温度的一种方法是，例如，在关键位置采用天然石墨散热器(heatspreaders)。据报道，这些散热器均匀地分布热，同时通过材料的厚度来提供热绝缘。一种这样的石墨材料可从GrafTechInc.,Cleveland,OH以SpreaderShieldTM商购获得[参见M.Smalc等,“ThermalPerformaceOfNaturalGraphiteHeatSpreaders”,Proc.IPACK2005,Interpack2005-73073(July,2005)；也可以参见美国专利号6,482,520]。期望作为替代的有利的热管理方法，因为市场上越来越需要管理电子设备中使用的这种半导体封装产生的热量的方法，以便在使用电子设备时，作为终端用户的消费者不会因为其产生的热量感觉不舒适。作为对该需求的权衡，半导体芯片的设计者意识到不断降低半导体芯片和半导体封装的尺寸和几何构型，同时增加其计算容量。降低尺寸和增加运算能力的竞争性利益使得电子设备对消费者具有吸引力，但是这样做会导致半导体芯片和半导体封装继续在升温条件下操作，确实会引起增加的升温条件。因此，有利的是，用替代技术满足该增长的需求，从而鼓励设计和开发更强大的消费电子设备，使其具有降低的“皮肤温度(skintemperature)”并且操作时接触起来不热。
技术实现思路
本专利技术提供一种组合物，其包含基质，在所述基质中分散有多个胶囊化的相变材料颗粒。所述组合物能够吸收热量。因此，在使用时，可以将组合物置于由传导性材料制成的散热设备的至少一部分表面上，传导性材料例如金属衬底或涂布有金属的聚合物衬底，或者石墨或涂布有金属的石墨，传导性材料的实例包括Cu、Al和石墨、以及涂布有Cu的石墨或涂布有Al的石墨。组合物的基质可以使基于树脂的基质，例如压敏粘合剂(“PSA”)，比如常用的那些粘合剂；或者丙烯酸类乳液。如果基质是PSA，那么组合物可以位于散热设备的至少一部分表面上，从而提供EMI屏蔽并且增强这种设备的热性能。组合物也可以转移胶带的形式用作吸热薄膜，从而可以将组合物施加于设备的需要冷却的任何位置，例如施加在EMI屏蔽的内部。优选地，在这种应用中，采用金属涂料将胶囊化的相变材料涂布于其至少一部分表面上。如果基质是丙烯酸类乳液的话，那么同样可以这种方式分散组合物。但是，在操作条件下，在施加组合物之前，将乳液的载体液体蒸发。组合物可以位于衬底上或位于两个衬底之间。一个或多个衬底可以用作载体或者可以用作散热器，在这种情况下，载体可以由传导性材料制成，传导性材料是金属或涂布有金属的聚合物衬底，或者是石墨或涂布有金属的石墨。组合物可以用于制品中，例如电源(例如电池模块)，从而将电源在操作期间产生的热量耗散。操作温度可以高达约40℃。在该实施方式中，包含至少一个具有内表面和外表面的衬底的外壳设于制品上方或制品周围，并且位于制品的内表面上，包含分散于基质中的多个胶囊化的相变材料颗粒的组合物置于衬底上，如前所述，衬底可以用作载体或者提供导热性以用于扩散产生的热，所述组合物置于至少一个衬底的一部分内表面上。一方面，胶囊化的相变材料颗粒可以在该颗粒的至少一部分表面上具有传导性材料层。传导性涂料颗粒是金属，例如Ag、Cu或Ni，从而提供EMI屏蔽效果。在用于消费电子制品的实施方式中，提供外壳，所述外壳包括至少一个衬底，所述衬底具有内表面和外表面；提供组合物，所述组合物包含分散在基质中的胶囊化的多个相变材料颗粒，所述组合物位于衬底上，如前所述，所述衬底可以用作载体或提供导热性，从而用于扩散产生的热，所述组合物层位于至少一个衬底的至少一部分内表面上；提供至少一个半导体封装(semiconductorpackage)，所述半导体封装包括组件，所述组件包括以下两组部件中的至少一组：I.半导体芯片；散热器；和位于所述半导体芯片与所述散热器之间的热界面材料(也称为TIM1应用)，或者II.散热器；热沉；和位于所述散热器与热沉之间的热界面材料(也称为TIM2应用)。本文还提供了制备这类消费电子设备的方法。附图说明图1显示了电路板的剖视图，在电路板上设置了多个半导体封装和电路，以及常用于封装本身的组件中的电子材料以及电路板上的封装组件。附图标记1-18表示一些用在封装以及半导体和印刷电路板的组件中的电子材料。图2显示了处于打开方式的笔记本式个人电脑。图3显示了笔记本式个人电脑的容纳物的俯视图，位于键盘和手掌放置的位置下面。图4显示了电子设备的总的示意图。图5显示了在平板中测试皮肤温度的位置的平面图。图6显示了吸热薄膜的组合物层的代表，其中(A)包含基质的组合物被设置为与传导性载体(62)接触，在基质中分散有多个胶囊化的相变材料颗粒(61)；和(B)包含基质的组合物被设置为与传导性载体(64)接触，以便形成EMI屏蔽吸热薄膜，在基质中分散有多个涂布有金属的胶囊化的相变材料颗粒(63)。图7显示了电源模块平板的外壳内部的俯视图，在所述电源模块下面设置有本专利技术的组合物(未显示)。具体实施方式如前所述，本专利技术提供了一种组合物，所述组合物包含基质，在所述基质中分散有多个胶囊化的相变材料颗粒。组合物可以设置在衬底上或者两个衬底之间。一个或多个衬底可以用作载体或者可以用作散热器，在这种情况下，载体可以由传导性材料制成，传导性材料是金属或涂布有金属的聚合物衬底，或者是石墨或涂布有金属的石墨。组合物包含基质(例如，PSA或丙烯酸类乳液)，在基质中分散有胶囊化的PCM。任选地，组合物也可以包含绝热元件。在一个实施方式中，金属或石墨衬底可用作载体，在载体上设置组合物。以这种方式，金属或石墨衬底可以用作散热器来进一步散热。组合物--即，其中分散有胶囊化的PCM的PSA--可以涂布于散热设备上，例如金属(例如Cu或Al)，石墨，或涂布有金属的石墨–来增强这种设备的热性能。可以将组合物涂布于散热设备上，以便提供EMI屏蔽以及增本文档来自技高网...

【技术保护点】
消费电子制品，其包括：外壳，所述外壳包括至少一个衬底，所述衬底具有内表面和外表面；组合物，所述组合物包含基质和分散在所述基质中的胶囊化的相变材料颗粒，并且所述组合物位于所述至少一个衬底的至少一部分内表面上；至少一个半导体封装，所述半导体封装包括组件，所述组件包括以下两组部件中的至少一组：I.半导体芯片；散热器；和位于所述半导体芯片与所述散热器之间的热界面材料，或者II.散热器；热沉；和位于所述散热器与所述热沉之间的热界面材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.19 US 61/918,3581.消费电子制品，其包括：外壳，所述外壳包括至少一个衬底，所述衬底具有内表面和外表面；组合物，所述组合物包含基质和分散在所述基质中的胶囊化的相变材料颗粒，并且所述组合物位于所述至少一个衬底的至少一部分内表面上；至少一个半导体封装，所述半导体封装包括组件，所述组件包括以下两组部件中的至少一组：I.半导体芯片；散热器；和位于所述半导体芯片与所述散热器之间的热界面材料，或者II.散热器；热沉；和位于所述散热器与所述热沉之间的热界面材料。2.如权利要求1所述的制品，其还包括通风元件，所述通风元件将所述半导体组件产生的热从所述制品驱散。3.如权利要求1所述的制品，其中所述外壳包括至少两个衬底。4.如权利要求1所述的制品，其中所述外壳包括多个衬底。5.如权利要求1所述的制品，其中设置所述衬底的尺寸并且放置所述衬底，从而使所述衬底彼此吻合。6.如权利要求1所述的制品，其中组合物位于所述至少一个衬底的至少一部分内表面上，所述衬底的与该部分内表面相应的外表面在使用时与终端用户接触。7.如权利要求1所述的制品，其还包括绝热元件。8.如权利要求7所述的制品，其中所述组合物中的绝热元件包含气体。9.如权利要求7所述的制品，其中所述组合物中的绝热元件包含空气。10.如权利要求7所述的制品，其中所述组合物中的绝热元件包含位于中空球状管中的气体。11.如权利要求7所述的制品，其中所述绝热元件在组合物中的使用浓度为25体积...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·N·阮，J·布兰迪，E·巴里奥，
申请(专利权)人：汉高知识产权控股有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE