一种用于将热量从散热组件传递到散热器的改进的更耐用的导热组合物及其制备方法。该组合物优选包括由石蜡，和任选地石蜡与矿脂组成的基本组分，所述基本组分具有在其中悬浮的导电颗粒，该导电颗粒优选包括石墨、金刚石或元素金属如银。在优选的实施方案中，组合物进一步包括树脂聚合物，以增加耐用性。配制组合物，以便在常温下为固体，但一旦经历仅仅比产热电子半导体器件典型地操作时的温度范围低的温度时液化。本发明专利技术进一步包括包装本发明专利技术组合物，以及施涂导热组合物到散热组件与散热片之间界面上的方法。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请是标题为“GRAPHITIC ALLOTROPE INTERFACECOMPOSITION AND METHOD OF FABRICATING THE SAME(石墨同素异形体界面组合物及其制备方法)”、2000年5月18日申请的悬而未决的美国专利申请序列No.09/573508的继续申请。
技术介绍
在散热组件与外部散热器或散热片之间的界面处传递热量的方法与材料是本领域公知的，其中所述散热组件典型地包括在半导体器件中的各种电子组件。关于这一方面，电子组件产生相当大的热量，这些热量可引起组件毁灭性地受到损坏。即使没有到损坏组件的程度，但这种升高的温度能够且经常确实影响组件的电学特性，和可引起间歇或永久的变化。诚然，电子组件的寿命直接与它的操作温度相关，和仅仅10℃的温度升高可降低组件的寿命50％，另一方面，相应降低10℃可使组件的寿命增加100％。根据现代方法，解决这种散热问题的典型方法是提供连接到电子器件上的外部散热器或散热片。这种散热片理想地提供从散热组件到结构体的导热路径，所述结构体例如是，叶片或具有足以将热量散发到周围空气内的表面积的其它突出物。为了加速这种散热，常使用叶片，以提供在叶片或突出物上方的充分空气循环。然而，为了将电子组件的热量散发到散热片上的任何有效体系主要要求在组件与散热片之间的界面处有效且均匀的传热。在更有效的装置当中，其中通过该装置在组件与散热片之间的界面上传热，早已使用导热垫。典型地将这种导热垫预成形为具有与特定的电子组件和/或散热片相配合的形状或轨迹(footprint)，以便在将散热片连接到电子组件上之前，可容易地向其施涂给定的垫片。这种现代的相变垫片-型热界面产品的实例是THERMSTRATE、ISOSTRATE和POWERSTATE(各自为Laguna HilIs，California的Power Devices Inc.的注册商标)。THERMSTRATE界面包括导热的模切垫片，它们被放置在电子组件与散热片的中间，以便提高在其间的导热。THERMSTRATE热垫片包括厚度为约0.002英寸(但可使用其它铝和/或铜箔的厚度)的耐久-型1100或1145铝合金基板，其中使用独特(proprietary)的热化合物在该铝合金基板的两侧上涂布该铝合金基板，所述热化合物包括含添加剂的石蜡基本组分，它提高导热性以及控制它对热和压力的响应度。至于在室温下干燥化合物来说，这种化合物有利地经历选择的相变，但就在低于大多数电子组件的操作温度时液化，其操作温度典型地为约50℃或更高，以便确保所需的导热。当电子组件不再使用时(即不再散热)，这种导热化合物一度同样冷却到室温。ISOSTRATE热界面同样是模切安装的垫片，和利用导热聚酰胺基板，即KAPTON(DuPont的注册商标)型MT。ISOSTRATE热界面同样是使用添加剂的独特的石蜡基热化合物，以提供导热性和控制它对热和压力的响应度。在1981年11月10日颁发给WhitfieId等且标题为“METHODSAND MATERIALS FOR COND UCTING HEAT FROMELECTRONIC COMPONENTS AND THE LIKE(从电子组件等中导热用的方法与材料)”的美国专利No.4299715；1984年8月21日颁发给Whitfield等且标题为“METHODS AND MEANS FORCONDUCTING HEAT FROM ELECTRONIC COMPONENTS ANDTHE LIKE(从电子组件等中导热用的方法与设备)”的美国专利No.4466483；和1984年9月25日颁发给Whitfield等且标题为“METHODS AND MATERIALS FOR CONDUCTING HEATFROM ELECTRONIC COMPONENTS AND THE LIKE(从电子组件等中导热用的方法与材料)”的美国专利No.4473113中更详细地描述了根据现代方法形成热界面的方法，所有这三篇文献的内容特意在此通过参考引入。本领域公知，通过提供导热化合物，该化合物被配制成具有选择相变性能(即其熔点使得在室温下为固体，但在处于或低于与其相连的电子组件的操作温度时下液化)，有利地能容易使用和处理该化合物，当将它施涂到组件与给定散热片之间的界面上时。另一方面， 当这种导热组合物暴露于电子组件的操作温度处时，通过确保液态，则它有利地能填充在电子组件与散热片之间的界面处的空气间隙所产生的空隙。在填充以后，这种间隙不再阻碍有效的传热。本领域的技术人员会理解，在电子组件与散热片之间更好地机械接触的情况下，热量在界面处的流动会显著改进。尽管它们在传热上普遍有效，但目前使用的许多导热化合物具有难以包装、运输和施涂的缺点。关于这一方面，相变热界面材料当在制造和运输过程中处理时，倾向于非常敏感和可容易地融化。此外，由于在这些化合物内缺少粘合的本性，所以这些化合物典型地难以准确施涂到某一位置上，反过来当施涂它们时，这引起从界面表面处迁移或漂移。具体地，由于这些热界面材料通常蜡状的本质，所以即使当进行最小的处理或使用时，这些材料也固有地易于变形和成异形(mis-hape)。结果，一度融化或成异形的这些热化合物材料显著地牺牲它们经界面传热的能力。具体地，这种变形可引起在热界面处形成空气间隙或空隙，而这种热界面作为导热介质是无效的。正因为如此，与在制造时刻进行配置相反，在随后的时间处，典型地在终端用户就地使用时，必须施涂这种材料，这对于使花费最小和加快制造来说将是最佳的。本领域公知这种方法不仅费力，而且脏乱不堪和难以处理。后一因素是特别成问题的，因为它常导致产品的过量损耗，尤其是热油脂和其它现有技术组合物的过量损耗。为了克服这些缺点，已试图提供以独立式、自承层形式形成的导热材料，它能以片状材料如膜或带状形式形成，可容易地置于产热组件与散热片之间。在授予Bunyan等且标题为“Conformal ThermalInterface Material for Electronic Components(电子组件用保形热界面材料)”的美国专利No.6054198中(2000年4月25日授权)公开了这种材料的实例。界面是该专利的主题，该界面基本上由与至少一种导热填料共混的至少一种树脂或蜡组分组成，其中导热填料优选包括非导电填料，它显示出约25-50W/m-°K的导热率。在可供替代的优选实施方案中，该化合物使用压敏粘合剂与α-烯烃热塑性组分以及非导电填料的混合物。在使用中，这些材料在第一相内，在常温下有效地维持形状-稳定，但在第二相内，适应性地 基本上填充产热电子组件与传热装置之间的界面。为了达到该目的，将该组合物配制成具有落在电子组件的操作温度范围内的转变温度，其中在该转变温度处，材料从第一种固相跃变为第二种熔融或玻璃相。尽管这种改进配方，但这种保形热界面材料的缺点是；要在落入电子组件的操作温度内的温度下(即器件被设计操作时的温度范围)配制成从它的第一种固相跃变为它的第二种整合相；并因此要求在相变可能出现之前产生相当大的热量。正因为如此，一直到相当大的热量已经产生时，才会实现由导热化合物提供的优异机本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种包装用于将散热组件的热量传递到散热器的导热组合物的方法，该方法包括下述步骤： （ａ）提供由 （ｉ）６０％－９０ｗｔ％石蜡； （ｉｉ）０％－５ｗｔ％的树脂； （ｉｉｉ）１０％－４０ｗｔ％的石墨； 组成的导热组合物； （ｂ）提供平面（ｐｌａｎｎｅｒ）基板；和 （ｃ）在步骤（ｂ）的基板上形成步骤（ａ）所提供的导热组合物的膜。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：GE弗林，RA劳赫，RG弗罗伊勒，
申请(专利权)人：亨凯尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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