本文所描述的分层热元件包括：至少一种热界面元件和与该热界面元件耦合的至少一种热扩散器元件。一种成形分层热元件的方法包括：ａ）提供至少一种热界面元件；ｂ）提供至少一种热扩散器元件；以及ｃ）将至少一种热界面元件物理地耦合到至少一种热扩散器元件上。可将至少一种附加层，包括基材层，耦合到分层热元件上。本文所公开的一种成形热界面元件的方法，包括：ａ）提供至少一种饱和橡胶化合物；ｂ）提供至少一种胺基树脂；ｃ）交联该至少一种饱和橡胶化合物和至少一种胺基树脂，生成交联橡胶－树脂混合物；ｄ）加入至少一种导热填料到该交联橡胶－树脂混合物中；以及ｅ）加入润湿剂到该交联橡胶－树脂混合物中。该方法还可包括加入至少一种相变材料到热界面元件中。还可生产一种包含焊料材料的合适的界面材料。另外，可生产一种包含至少一种焊料材料和至少一种树脂元件的合适的界面材料。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
,其制备方法及其应用的制作方法
本专利技术的领域是电子元件、半导体元件和其它相关分层元件应用中的热互连系统、热界面系统和界面材料。
技术介绍
电子元件被越来越多地应用于消费和商业电子产品中。这些消费和商业产品中的某些例子是电视、个人电脑、互联网服务器、手机、寻呼机、掌中宝(palm-type organizers)、便携式收音机、汽车立体声或遥控器。随着这些消费和商业电子产品的增加，人们也要求这些产品做得更小巧、功能更多和更便于消费者和商务携带。由于这些产品的尺寸变小，包含产品的元件也势必变小。一些需要缩小或减少尺寸的元件例子是印刷电路或布线板、电阻器、接线、键盘、触摸垫和封装芯片。因此，目前正在将元件拆开和研究以确定是否有更好的制造材料和方法，能缩小它们的尺寸以适应对更小电子元件的要求。在分层元件中，一个目标似乎是减少层数，同时却增加保留层的功能和耐久性。然而，这一任务可能是困难的，因为通常应存在几个层和层中的元件，才能让器件运转起来。还有，随着电子器件变得越来越小和以更高的速度操作，以热能形式放出的能量急剧增加。工业上普遍采取的做法是在此种器件中采用热脂，或脂状材料，单独或在载体上，以便跨物理边界传递多余热量。热界面材料的最常见类型是热脂、相变材料，和弹性体带。热脂或相变材料的热阻比弹性体带低，因为它们能铺展成非常薄的层并提供相邻表面之间紧密的接触。典型热阻抗数值介于0.2～1.6℃cm2/W。然而，热脂的致命缺点是，经过热循环后，例如，从-65℃到150℃，或者当用于VLSI芯片中经过功率循环后，其热性能显著恶化。还发现，这些材料的性能，当与表面平面度之间的大偏差导致电子器件内互配表面之间出现间隙时，或者当由于其它原因在互配表面之间存在大间隙，例如由于制造允差等因素所致时，这些材料的性能将发生恶化。当这些材料的传热性破坏时，它们所在的电子器件的性能就受到负面影响。于是，一直以来需要a)设计和生产满足消费者规范，同时又最大限度缩小器件尺寸和层数的热界面材料和分层元件；b)生产效率更高和在材料、元件或成品的兼容性要求方面设计得更好的材料和/或元件；c)开发一种生产所要求热界面材料和包含所设想热界面和分层材料的分层元件的可靠方法；以及d)有效减少组件封装所需要的生产步骤数目，从而降低自身相对于其它传统分层材料、元件和方法的成本。专利技术概述本文所描述的分层热元件包含至少一种热界面元件和与该热界面元件耦合的至少一种热扩散器元件。形成本专利技术设想的分层热元件的方法包括a)提供至少一种热界面元件；b)提供至少一种热扩散器元件；以及c)物理地耦合至少一种热界面元件与至少一种热扩散器元件。可将至少一个附加层，包括基材层，耦合到分层的热元件上。本文公开的一种形成热界面元件的方法包括a)提供至少一种饱和橡胶化合物、b)提供至少一种胺基树脂，c)交联该至少一种饱和橡胶化合物和至少一种胺基树脂从而形成交联橡胶-树脂混合物，d)加入至少一种导热填料到该交联橡胶-树脂混合物中，以及e)加入润湿剂到交联的橡胶树脂混合物中。该方法还可进一步包括加入至少一种相变材料到热界面元件中。还可生产这样一种合适的界面材料，它包含至少一种树脂组分和至少一种焊料材料。可生产的另一种合适的界面材料包含至少一种焊料材料。本专利技术的各种不同目的、特征、方面和优点在研读了本专利技术优选实施方案详述之后自会清楚。专利技术详述本文描述一系列热界面材料，它们在各种不同界面条件和要求下表现出低热阻。该热互连材料和层也可包含满足以下设计目标的金属、金属合金以及适当的复合材料a)能铺展成薄或超薄层或图案； b)能比传统热粘合剂更好地传导热能；c)具有较高沉积速率；d)能沉积在表面或其它层上而不在沉积层中产生孔隙；以及e)能控制下层材料的移动。界面材料可包含PCM45(其中PCM＝“相变材料”)，这是一种高传导性相变材料，由Honeywe11国际公司制造，或者金属和金属基基础材料，包括由Honeywell国际公司制造的那些。合适的界面材料或元件应与配合表面共形(conform)(“润湿”该表面)、具有低本体热阻和具有低接触电阻。本体热阻可表示为材料或元件的厚度、导热率和面积的函数。接触电阻是材料或元件能与配合表面、层或基材接触得有多好的度量尺度。界面材料或元件的热阻可表示如下Θ界面＝t/kA+2Θ接触等式1其中Θ是热阻，t是材料厚度，k是材料的导热率A是界面面积项“t/kA”代表本体材料的热阻，“2Θ接触”代表两个表面处的接触电阻。合适的界面材料或元件应具有低体积电阻和低接触电阻，即，在配合表面处。许多电子和半导体用途要求，界面材料或元件应适应制造带来的表面平面度偏差和/或因热膨胀系数(CTE)不匹配而导致的元件翘曲。具有低k值的材料，例如，热脂，倘若界面很薄，即，“t”值很低，将具有好的性能。如果界面厚度增加哪怕少到0.002英寸，其热性能就会急剧下降。还有，在此种场合，互配元件之间CTE的差异将导致每出现一次温度或功率循环，间隙将膨胀和收缩一次。此种界面厚度的变化可导致将流体界面材料(例如，脂)从界面挤出。界面的面积越大，就越容易在制造期间出现表面平面度偏离。为优化热性能，界面材料应能与非平面表面保持共形并从而降低接触电阻。最佳界面材料和/或元件具有高导热率和高机械柔顺性，例如，当施加外力时将发生弹性屈服。高导热率将减少等式1的第一项，而高机械柔顺性则减少第二项。这里所描述的分层界面材料和分层界面材料的各个元件可达到这些目标。当制作恰当时，这里所描述的热扩散器(spreader)元件将弥合热界面材料和热扩散器元件的互配表面(mating surface)之间的距离，从而提供从一个表面到另一表面的连续高电导率路径。这里所描述的分层热元件包含至少一种热界面元件，其中该热界面元件可以是可交联的，以及耦合在这至少一种热界面元件上的至少一种热扩散器元件。一种成形本专利技术分层热元件的方法包括a)提供一种热界面元件，其中该热界面元件可以是可交联的；b)提供一种热扩散器元件；以及c)物理地耦合该热界面元件与热扩散器元件。至少一种附加层可耦合到这里所描述的分层热元件上。该至少一种附加层可包含另一界面材料、一种表面、一种基材、一种粘合剂、一种柔顺纤维元件或任何其它适当的层。合适的热界面元件包含可与互配表面共形(“润湿”该表面)的那些材料，具有低本体热阻和具有低接触电阻。本专利技术热界面元件是通过合并至少一种橡胶化合物和至少一种导热填料制备的。另一种设想的热界面元件是通过合并至少一种橡胶化合物、至少一种交联剂部分、交联化合物或交联树脂和至少一种导热填料制备的。这些设想的界面材料采取液体或“软凝胶”的形式。这里所使用的，“软凝胶”是指一种胶体，其中分散相已与连续相结合成为粘稠“凝胶状”产物。热界面元件的凝胶态或软凝胶态是通过在至少一种橡胶化合物组合物与至少一种交联剂部分、交联化合物或交联树脂之间的交联反应而产生的。该至少一种交联剂部分、交联化合物或交联树脂可包含任何适当交联官能度，例如，胺基树脂或胺-基树脂。更具体地说，该至少一种交联剂部分、交联化合物或交联树脂，例如，胺基树脂，被结合到橡胶组合物中使橡胶化合物上的伯羟基基团交联，从而形成软凝胶相。因此设想，至少某些橡胶化合物将包含至少一本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种分层热元件，包含：至少一种热界面元件；和与该热界面元件耦合的至少一种热扩散器元件。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：N迪安，P克诺尔，R汤森德，M阮，C埃迪，D库兰，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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