图案化材料和膜以及用于制备其的系统和方法技术方案

公开了图案化材料和膜(例如，多层膜、均质或单层膜等)的示例性实施方式。膜和图案化材料可具有受控和/或特制的性能(例如，热管理、电磁干扰(EMI)减轻、电导率、热导率、EMI吸收、磁、介电和/或结构性能等)。还公开了用于制备这样的图案化材料和膜的系统和方法的示例性实施方式。在示例性实施方式中，热管理和/或电磁干扰(EMI)减轻材料包括填充电介质，其包括沿着填充电介质的至少一侧向外突出的一个或更多个结构的图案。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】图案化材料和膜以及用于制备其的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求2018年8月21日提交的美国临时专利申请No.62/720,840的优先权和权益。上述申请的完整公开通过引用并入本文。
本公开涉及图案化材料和膜(例如，多层膜、均质膜、单层膜等)，其可具有受控和/或特制的性能(例如，热管理、电磁干扰(EMI)减轻、电导率、热导率、EMI吸收、磁、介电和/或结构性能等)。本公开还涉及用于制备这样的膜和图案化材料的系统和方法。
技术介绍
本节提供了与本公开有关的背景信息，其不一定是现有技术。诸如半导体、集成电路封装、晶体管等的电气部件通常具有预先设计的温度，电气部件在这些温度下最佳地操作。理想情况下，预先设计的温度接近周围空气的温度。但是电气部件的操作生成热。如果热不去除，则电气部件可能在显著高于其正常或可取的操作温度的温度下操作。这样过高的温度可能不利地影响电气部件的操作特性和相关装置的操作。为了避免或至少减少来自热生成的不利操作特性，应该例如通过将来自操作电气部件的热传导到热沉来去除热。然后可通过传统对流和/或辐射技术来冷却热沉。在传导期间，热可通过电气部件与热沉之间的直接表面接触和/或通过电气部件和热沉表面经由中间介质或热界面材料(TIM)的接触来从操作电气部件传递到热沉。与利用空气(相对差的热导体)填充间隙相比，可使用热界面材料来填充热传递表面之间的间隙以便增加热传递效率。另外，电子装置的工作中的常见问题是在设备的电子电路内生成电磁辐射。这种辐射会导致电磁干扰(EMI)或射频干扰(RFI)，该EMI或RFI会干扰一定距离内的其他电子装置的操作。在没有充分屏蔽的情况下，EMI/RFI干扰会引起重要信号的劣化或完全丢失，从而致使电子设备低效或不可操作。减轻EMI/RFI影响的常见解决方案是通过使用能够吸收和/或反射和/或重定向EMI能量的屏蔽件。这些屏蔽件通常被采用来使EMI/RFI位于其源内，并且隔离邻近EMI/RFI源的其他装置。本文所用的术语“EMI”应当被认为总体上包括并指EMI发射和RFI发射，并且术语“电磁”应当被认为通常包括并指来自外部源和内部源的电磁频率和射频。因此，(如这里所用的)术语屏蔽广泛地包括并指诸如通过吸收、反射、阻挡和/或重定向能量或其某一组合减轻(或限制)EMI和/或RFI，使得EMI和/或RFI例如对于电子部件系统的政府合规和/或内部功能不再干扰。附图说明这里所描述的附图仅用于例示所选实施方式而不是所有可能的实施，并且不旨在限制本公开的范围。图1示出根据示例性实施方式的材料的示例性棱锥图案。图2示出根据示例性实施方式的与在填充电介质体系中制造图案有关的示例性工艺。图3示出根据示例性实施方式的具有全厚度域的包括嵌段共聚物膜的多层膜结构。图4示出根据示例性实施方式的每层的填料密度在从顶层到底层的方向上增加的多层膜结构。图5示出根据示例性实施方式的具有棱锥结构的填充电介质，其中棱锥结构中包括空气填充微气球、微球或微气泡。图6示出包括棱锥结构、平坦化层和多层频率选择表面(FSS)结构的示例性实施方式。图7示出根据示例性实施方式的沿着板级屏蔽件(BLS)的一部分的棱锥结构。图8示出根据示例性实施方式的沿着BLS的一部分的棱锥结构，其中一个或更多个棱锥结构具有与一个或更多个其它棱锥结构不同的尺寸(例如，随机化或非随机化高度不同等)。图9示出根据示例性实施方式的沿着BLS的一部分的棱锥结构，其中棱锥结构中包括空气填充微气球、微球或微气泡，以例如用于减小棱锥结构的介电常数。图10示出根据示例性实施方式的沿着BLS的一部分的棱锥结构，其中至少一个或更多个棱锥结构是多层的并且每层的填料密度在从顶层到底层的方向上增加。图11示出根据示例性实施方式的BLS以及沿着BLS顶部和侧壁的内表面的棱锥结构，其中棱锥结构在大致朝着基板上的部件(例如，印刷电路板(PCB)上的集成电路(IC)等)的方向上从BLS顶部和侧壁向内突出。图12示出根据示例性实施方式的BLS以及沿着BLS顶部和侧壁的外表面的棱锥结构，其中棱锥结构在大致远离PCB部件的方向上从BLS顶部和侧壁向外突出。图13示出根据示例性实施方式的BLS以及沿着BLS顶部和侧壁的棱锥结构，其中棱锥结构沿着分别在大致朝着和大致远离PCB部件的相反方向上向外和向内突出的BLS顶部和侧壁的外表面和内表面二者。图14示出根据示例性实施方式的沿着BLS的一部分的非棱锥结构和棱锥结构二者。图15示出根据示例性实施方式的沿着BLS的一部分的非棱锥结构。图16示出根据示例性实施方式的外装置壳体，其包括被配置为提供导电体、波导、EMI吸收体、热界面材料(TIM)和电介质中的一个或更多个的多层膜和/或超材料。图17示出根据示例性实施方式的在两个PCB之间的插置物，其包括被配置为提供导电体、波导、EMI吸收体、热界面材料(TIM)和电介质中的一个或更多个的多层膜和/或超材料。图18示出根据示例性实施方式的集成电路(IC)封装，其包括被配置为提供导电体/互连、波导、EMI吸收体、热界面材料(TIM)和电介质中的一个或更多个的多层膜和/或超材料。图19示出根据示例性实施方式的多层频率选择表面(FSS)结构，其包括导电、EMI吸收和/或超材料元件的图案。图20示出根据示例性实施方式的超材料TIM，其被配置为可操作以用于提供导热热路并且用于大致朝着反射器引导毫米波信号。图21a和图21b示出根据示例性实施方式的包括可通过图2所示的工艺制成的填充电介质棱锥结构的示例柔性材料。图22是根据示例性实施方式的板级屏蔽件(BLS)的透视图，其中该BLS的一个侧壁由EMI吸收材料或吸收体制成。图23是示出图22中的板级屏蔽件的总辐射功率的仿真降低(分贝(dB))对频率(吉赫兹(GHz))的线图，其中吸收体的位置在两种情况下随最大总辐射功率降低的频率偏移而不同。贯穿附图的若干示图，对应标号可指示对应(但未必相同)部分。具体实施方式现在将参照附图充分地描述示例实施方式。本文公开了膜(例如，多层嵌段共聚物膜、均质嵌段共聚物膜、单层嵌段共聚物膜等)和图案化材料(例如，卷对卷可图案化聚合物等)的示例性实施方式，其可具有受控和/或特制的性能(例如，热管理、电磁干扰(EMI)减轻、电导率、热导率、EMI吸收、磁、介电和/或结构性能等)。还公开了用于制备这样的多层膜、图案化材料和单层/均质膜的系统和方法的示例性实施方式。还公开了热管理和/或EMI减轻材料、板级屏蔽件和装置的示例性实施方式。例如，电子装置(例如，智能电话、智能手表、5G封装天线(AIP)等)可包括本文所公开的多层膜、图案化材料、单层/均质膜、板级屏蔽件和/或热管理和/或EMI减轻材料中的一种或更多种。本文还公开了用于为电子装置和/或装置部件提供(例如，确定、开发、推荐、创建等)热管理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包括填充电介质的热管理和/或电磁干扰(EMI)减轻材料，所述填充电介质包括沿着所述填充电介质的至少一侧向外突出的一个或更多个结构的图案。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180821 US 62/720,8401.一种包括填充电介质的热管理和/或电磁干扰(EMI)减轻材料，所述填充电介质包括沿着所述填充电介质的至少一侧向外突出的一个或更多个结构的图案。


2.根据权利要求1所述的热管理和/或电磁干扰(EMI)减轻材料，其中，所述填充电介质包括填充嵌段共聚物体系。


3.根据权利要求2所述的热管理和/或电磁干扰(EMI)减轻材料，其中，所述填充嵌段共聚物体系包括聚苯乙烯-嵌段-聚(环氧乙烷)(PS-b-PEO)和/或聚苯乙烯和聚(甲基丙烯酸甲酯)(PS-PMMA)。


4.根据权利要求1所述的热管理和/或电磁干扰(EMI)减轻材料，其中，所述一个或更多个结构的图案包括电磁干扰(EMI)吸收材料、超材料和/或微球。


5.根据权利要求1所述的热管理和/或电磁干扰(EMI)减轻材料，其中，所述填充电介质包括填充有碳黑的聚二甲基硅氧烷(PDMS)。


6.根据权利要求1所述的热管理和/或电磁干扰(EMI)减轻材料，其中，所述填充电介质包括：
包括固化弹性体和/或热塑性弹性体的填充弹性体系；或者
包括聚酰胺、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚丙烯(PP)和/或聚乙烯(PE)中的一种或更多种的填充热塑性体系。


7.根据前述权利要求中的任一项所述的热管理和/或电磁干扰(EMI)减轻材料，其中，所述一个或更多个结构的图案包括棱锥结构的图案、非棱锥结构的图案、包括棱锥结构和非棱锥结构的组合的图案和/或包括具有预定或随机化的不同高度的至少两种结构的结构的图案。


8.根据前述权利要求中的任一项所述的热管理和/或电磁干扰(EMI)减轻材料，其中：
所述填充电介质包括至少一个嵌段共聚物膜；并且
所述一个或更多个结构的图案包括沿着所述至少一个嵌段共聚物膜的至少一侧向外突出的四棱锥图案。


9.根据权利要求8所述的热管理和/或电磁干扰(EMI)减轻材料，其中，所述至少一个嵌段共聚物膜包括限定包括所述四棱锥图案的多层膜结构的多个嵌段共聚物膜。


10.根据权利要求9所述的热管理和/或电磁干扰(EMI)减轻材料，其中，所述嵌段共聚物膜具有不同的填料密度，使得所述多层膜结构具有在所述嵌段共聚物膜内不同的填料装载量和/或从顶部嵌段共聚物膜到底部嵌段共聚物膜增大或减小的填料密度梯度。


11.根据前述权利要求中的任一项所述的热管理和/或电磁干扰(EMI)减轻材料，该热管理和/或电磁干扰(EMI)减轻材料沿着所述填充电介质的与所述一个或更多个结构的图案向外突出所沿的所述至少一侧相反的一侧还包括包含金属的背衬。


12.根据前述权利要求中的任一项所述的热管理和/或电磁干扰(EMI)减轻材料，该热管理和/或电磁干扰(EMI)减轻材料还包括设置在所述一个或更多个结构的图案上方的材料，其中：
所述材料包括具有所述一个或更多个结构的反转图案和/或在所述一个或更多个结构的图案上方限定平坦表面的平坦化层；和/或
所述材料被配置为抑制灰尘和其它异物碎屑在所述一个或更多个结构的图案的相邻结构之间进入；和/或
所述材料被配置为提供梯度电介质以用于阻抗匹配；和/或
所述材料包括用于降低总介电常数的微球，由此所述材料包括低介电损耗、低介电常数材料；和/或
多个频率选择表面(FSS)元件沿着所述材料设置。


13.根据权利要求1到11中的任一项所述的热管理和/或电磁干扰(EMI)减轻材料，该热管理和/或电磁干扰(EMI)减轻材料还包括设置在所述一个或更多个结构的图案上方的包括微球的低介电损耗、低介电常数材料。


14.一种包括根据前述权利要求中的任一项所述的热管理和/或电磁干扰(EMI)减轻材料的板级屏蔽件，其中，所述一个或更多个结构的图案沿着所述板级屏蔽件的至少一侧向外突出，由此当一个或更多个部件在所述板级屏蔽件下方时所述板级屏蔽件能够操作以沿着基板为所述一个或更多个部件提供EMI屏蔽。


15.根据权利要求14所述的板级屏蔽件，其中，所述板级屏蔽件包括被配置为围绕所述一个或更多个部件安装到所述基板的框架以及可拆卸地附接到所述框架、可与所述框架分离并且可重新附接到所述框架的罩，其中，所述热管理和/或电磁干扰(EMI)减轻材料沿着所述框架和/或所述罩的至少一侧。


16.一种热管理和/或电磁干扰(EMI)减轻材料，该热管理和/或电磁干扰(EMI)减轻材料包括由多个层限定的多层膜结构，每层具有不同的填料密度，使得所述多层膜结构具有在所述层内不同的填料装载量和/或从顶层到底层增大或减小的填料密度梯度，由此每层不同的填料密度允许所述层中的至少一个层具有与至少一个其它层不同的与电、热、吸收体、磁、介电和/或结构性能中的一个或更多个有关的至少一个性能特性。


17.根据权利要求16所述的热管理和/或电磁干扰(EMI)减轻材料，其中：
所述层中的至少一个层包括嵌段共聚物体系；和/或
所述多层膜结构包括沿着所述多层膜结构的至少一侧向外突出并具有从顶层到底层增大或减小的填料密度梯度的一个或更多个结构的图案。


18.一种热管理和/或电磁干扰(EMI)减轻材料，该热管理和/或电磁干扰(EMI)减轻材料包括由多个层限定的多层膜结构，所述多个层包括分散在所述层内的填料以在所述层内限定全厚度域和/或分隔的离散区域，所述填料在所述全厚度域和/或分隔的离散区域内提供包括电、热、吸收体、磁、介电和/或结构功能中的一个或更多个功能。


19.根据权利要求18所述的热管理和/或电磁干扰(EMI)减轻材料，其中：
顶层的所述全厚度域和/或所述分隔的离散区域被配置用于热性能，底层的所述全厚度域和/或所述分隔的离散区域被配置用于介电性能，并且所述顶层与所述底层之间的至少一个中间层的所述全厚度域和/或所述分隔的离散区域被配置用于EMI减轻；和/或
经由所述层内的所述填料的垂直取向控制和偏向分离/分散为热管理功能、EMI屏蔽功能和EMI吸收功能特制所述层的所述全厚度域和/或所述分隔的离散区域。


20.根据权利要求18所述的热管理和/或电磁干扰(EMI)减轻材料，其中，所述层内的所述全厚度域和/或所述分隔的离散区域在所述层内限定功能图案，这些图案协作以在所述多层膜结构中限定宏观图案或层次图案和/或协作以按所述填料装载量横跨所述层的所述全厚度域和/或所述分隔的离散区域限定阻抗梯度。


21.根据权利要求18至20中的任一项所述的热管理和/或电磁干扰(EMI)减轻材料，...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·S·麦克拜恩，P·F·狄克逊，J·宋，G·R·英格利史，贾森·L·斯特拉德，
申请(专利权)人：莱尔德技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US