热界面材料，包含该热界面材料的电子器件和其制备和使用的方法技术

一种热界面材料包括热导金属基质和分散于其中的粗聚合物颗粒。该组合物可用于电子器件中的ＴＩＭ１和ＴＩＭ２应用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
相关申请的交叉参考本申请要求于2007年9月11日提交的美国临时专利申请第60/971，299号的权 益。美国临时专利申请第60/971，299号结合于此作为参考。联邦资助研究声明无
技术介绍
产热电子部件，如半导体、晶体管、集成电路(IC)、分离器件、发光二极管(LED)和 其它所属领域已知的，被设计为在正常的操作温度下或在正常的操作温度范围内(标准工 作温度)进行操作。但是，如果在操作过程中没有去除足够的热，该电子部件会在显著高于 其标准工作温度的温度下进行操作。过高的温度会对该电子部件的性能和与之相连的电子 器件的操作造成不利影响，并且对平均故障间隔时间造成负面影响。为了避免这些问题，可通过从电子部件到传热器的热传导来去除热。然后可通过 任意常规方法来冷却传热器，如对流或辐射技术。在热传导的过程中，热可通过电子部件和 传热器之间的表面接触或通过电子部件和具有热界面材料(TIM)之间的接触从电子部件 传递到传热器。介质的热阻越低，从电子部件到传热器的热流越大。一般，电子部件和传热器的表面不是完全光滑的，因此达到表面之间的全面接触 是困难的。空气空间是不良的热导体，存在于表面之间并且提高阻抗。通过在表面之间插 入TIM来填充这些空间。某些市售的TIM具有聚合物基质或弹性体和分散于其中的热导填料。但是，弹性 体基质具有在未固化的状态时难以应用的缺点，并且如果在应用之前固化，它们可能不能 完全附着于或与表面吻合。聚合物基质具有在应用之后会流出空间的缺点。当电子装置变 得更小时，因为电子部件在更小的面积中产生更多的热，或当发展了碳化硅(SiC)电子装 置时，因为SiC电子部件比以上所讨论的电子部件具有更高的标准工作温度，这些TIM还可 能具有缺乏足够的热导率的缺点。还提议了将焊锡材料作为TIM。但是，具有低于标准工作温度的熔点的焊锡会具有 需要弹性体或锡提的加封来防止焊锡在应用之后从空间流出的缺点。具有高于标准工作温 度的熔点温度的焊锡材料通常会以显著高于常规TIM的厚度应用。这造成了提高成本的缺 点，因为更多的焊锡材料被被用于产生更厚的熔合线。具有低热膨胀系数(CTE)材料，如氧 化铝、氧化锌和石墨的焊锡材料对于某些TIM应用可能缺乏足够的延展性或热导率，或者 两者都有。由于原材料成本，这些TIM还可能相当昂贵。
技术实现思路
专利技术简介包含热导金属和聚合物颗粒的组合物(复合物)。该组合物可被用于TIM应用。附图说明图1是热界面材料的横截面。图2是电子器件的横截面。图3是可选的热界面材料的横截面。图4是热阻与粒径的函数的图表。参考数字100TIM101基底物102组合物103隔离衬垫200电子器件201集成电路芯片(IC芯片)202基底物203芯片粘接204 间隔205 锡球206 垫207TIM1208金属盖209传热器210TIM2211热通路300TIM301热导金属302组合物具体实施例方式TIM包含热导金属和热导金属中的聚合物粗颗粒(颗粒)。TIM在TIMl和TIM2应 用中都可应用。或者，TIM可具有片状结构。例如，该TIM可包含I)组合物，其包含a)热导金属，和b)第一热导金属中的颗粒；和II)在组合物表面上的热导材料。热导材料II)可为第二热导金属，其可具有低于热导金属a)熔点的熔点。或者， 热导材料II)可以是热导脂，如DowCorning SC 102，或其它的热导化合物。或者，组合物I)可形成为具有第一和第二相对表面的膜。该膜可具有II)在第一 相对表面上的热导材料。该膜还可选地包含III)在第二相对表面上的第二热导材料。热导材料II)和III)可以是相同或不同的。热导材料II)和III)可以是，例如热导金属或 热导化合物，如热导脂。热导金属II)和III)可以是相同或不同的。包含在其表面上不具有另外一个热导材料层的组合物的TIM可应用于在商业TIM 应用。或者，在一边上具有热导金属层(和可选的在另外一边上的第二热导金属)的组 合物可被用于各种电子器件的商业TIM应用中。或者，当组合物具有热导化合物作为该组 合物表面上的热导材料时，其可被用于测试集成电路芯片的测试载体应用(test vehicle application) ο 合适的热导化合物是 Dow Corning Corporation Midland, Michigan USA 市售的，如 Dow Corning SC 102 和 Dow Corning 热导化合物，如 CN-8878、TC-5020、 TC-5021、TC-5022、TC-5025、TC-5026、TC-5121、TC-5600 和 TC-5688。热导化合物可以是包 含非固化聚二有机硅氧烷的 导脂和热导填充物。基底物热导材料在所属领域中是已知的，并且是市售的。热导金属可以为如银(Ag)、铋 (Bi)、镓(Ga)、铟(In)、锡(Sn)、铅(Pb)或其合金的金属；或者，热导金属可以包含In、Sn、 Bi、Ag或其合金。Ag、Bi、Ga、In或Sn合金还可包含铝(Al)、金(Au)、镉(Cd)、铜(Cu)、镍 (Ni)、锑(Sb)、锌(Zn)或其组合。合适的合金的实施例包括Sn-Ag合金、In-Ag合金、In-Bi 合金、Sn-Pb 合金、Bi-Sn 合金、Ga-In-Sn 合金、In-Bi-Sn 合金、Sn-In-Zn 合金、Sn-In-Ag 合金、Sn-Ag-Bi 合金、Sn-Bi-Cu-Ag 合金、Sn-Ag-Cu-Sb 合金、Sn-Ag-Cu 合金、Sn-Ag 合 金、Sn-Ag-Cu-Zn合金和其组合。合适的合金的实施例包括Bi95Sn5、Ga95In5、In97Ag3、 In53Sn47、In52Sn48 (Cranston, Rhode Island, USA 的 AIM 市售的 In 52)、Bi58Sn42 (AIM 市售的 Bi 58)、In66. 3Β 33. 7、In95Bi5、In60Sn40 (AIM 市售的)、Sn85Pbl5、Sn42Bi58、 Bil4Pb43Sn43(AIM 市售的 Bil4)、Bi52Pb30Snl8、In51Bi32. 5Snl6. 5、Sn42Bi57Agl、 SnAg2. 5Cu. 8Sb. 5 (AIM 市售的 CASTIN )、SnAg3. OCuO. 5 (AIM 市售的 SAC305)、 Sn42Bi58 (AIM 市售的)、In80Pbl5Ag4 (AIM 市售的 In 80)、SnAg3. 8CuO. 5 (AIM 市售的 SAC387)、SnAg4. OCuO. 5 (AIM 市售的 SAC405)、Sn95Ag5、SN 100CAIM 市售的)、Sn99. 3CuO. 7、 Sn97Sb3、Sn36Bi52Znl2、Snl7Bi57Zn26、Bi50Pb27Snl0Cdl3 和 Bi49Zn21Pbl8Snl2。或者， 合金可以为以上所述的任意的无铅的合金。无铅表示合金含有按重量计少于0.01%的Pb。 或者，合金可以为包含铟的以上所述的任意合金。或者，合金可以为无铟的以上所述的任意 合金。无铟表示合金包含按重量计少于0.01%的In。或者，合金可以为具有广泛熔点范本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热界面材料，其包含：ａ）热导金属，ｂ）在所述热导金属中的粗聚合物颗粒；其中所述的热导金属具有高于电子器件标准工作温度和低于所述电子器件制造温度的熔点。

【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：德瑞布埃都巴瓦格尔，唐纳德利乐，尼克埃文谢泼德，徐胜清，林祖辰，GM法兹利爱拉合，
申请(专利权)人：陶氏康宁公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]