專利名稱：熱界面材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域是電子部件和層狀材料應(yīng)用中的界面材料。
背景技術(shù)：
電子部件用于數(shù)目日益增多的消費(fèi)性和商業(yè)性電子產(chǎn)品中。其中一些消費(fèi)性和商業(yè)性產(chǎn)品的實(shí)例是電視機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器、手提電話(cell phone)、頁碼器(pager)、手持電子組織器、便攜式無線電、車載音響、或遙控器。隨著對這些消費(fèi)性和商業(yè)性電子設(shè)備的需求的增加，消費(fèi)者和商界也要求同樣這些產(chǎn)品更小型化、更多功能化、和更便攜化。
作為這些產(chǎn)品尺寸縮小的結(jié)果，構(gòu)成這些產(chǎn)品的部件也必須變小。尺寸需要縮小或小型化的其中一些部件的實(shí)例是印刷電路板或配線板、電阻器、配線、鍵盤、觸摸墊、和芯片封裝。
因此，人們正在剖析和研究這些部件，以確定是否有更好的構(gòu)筑材料和方法來使其小型化，以滿足對更小型電子部件的需求。在層狀部件中，一個(gè)目標(biāo)顯然是減少層數(shù)，同時(shí)增加剩余各層的功能和耐久性。然而，這個(gè)任務(wù)可能是困難的，已知其中若干層和這些層的組成部分一般應(yīng)當(dāng)是為了該器件的運(yùn)行而存在的。
此外，隨著電子器件小型化并以更高速度運(yùn)行，以熱形式散發(fā)的能量劇增。業(yè)內(nèi)的普遍做法是在這樣的器件中單獨(dú)或與載體一起使用熱脂或脂狀材料，以轉(zhuǎn)移經(jīng)由物理界面耗散的過多熱量。最常見類型的熱界面材料是熱脂、相變材料、和彈性體帶。熱脂或相變材料由于能鋪展成甚薄層并提供毗鄰表面之間的密切接觸而具有比彈性體帶更低的熱阻。典型的熱阻值范圍為0.6～1.6℃ cm2/w。然而，熱脂的一個(gè)嚴(yán)重缺點(diǎn)是，當(dāng)用于VLSI芯片中時(shí)，在65℃～150℃等熱循環(huán)之后或在功率循環(huán)之后，熱性能顯著惡化。也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)與表面平面性的偏差大造成在該電子器件中配合表面之間形成間隙時(shí)，或者當(dāng)由于其它原因例如制造公差等而在配合表面之間存在大間隙時(shí)，這些材料的性能惡化。當(dāng)這些材料的可傳熱性失效時(shí)，它們用于其中的電子器件的性能便受到有害影響。
因此，目前繼續(xù)需要a)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)能滿足客戶規(guī)格同時(shí)最大限度減少器件尺寸和層數(shù)的熱界面材料和層狀材料；b)開發(fā)所希望熱界面材料和層狀材料以及包含所期待熱界面材料和層狀材料的部件的可靠生產(chǎn)方法；c)開發(fā)和執(zhí)行所希望熱界面材料和層狀材料以及包含所期待熱界面材料和層狀材料的部件的施用方法。

發(fā)明內(nèi)容
一種所期待的可交聯(lián)熱界面材料是通過組合至少一種膠料、至少一種胺樹脂和至少一種熱導(dǎo)性填料而生產(chǎn)的。這種所期待的界面材料呈液體或“軟凝膠”形式。該凝膠狀態(tài)是通過該至少一種膠料組合物與該至少一種胺樹脂組合物之間的交聯(lián)反應(yīng)發(fā)生的。更具體地說，將該胺樹脂摻入該膠料組合物中，使該膠料上的伯羥基交聯(lián)，從而形成軟凝膠相。因此，期待的是，該膠料的至少某些部分會包含至少一個(gè)末端羥基。
將胺或胺系樹脂添加或摻入該膠料組合物或膠料混合物中，主要是為了便利該胺樹脂與該膠料中至少一種上的伯羥基或末端羥基之間的交聯(lián)反應(yīng)。該胺樹脂與該膠料之間的交聯(lián)反應(yīng)導(dǎo)致該混合物的“軟凝膠”相或糊相，而不是液態(tài)。
一旦制備了包含至少一種膠料、至少一種胺樹脂、和至少一種熱導(dǎo)性填料的基礎(chǔ)組合物，該組合物就必須與電子部件、賣主、或電子產(chǎn)品的需要加以比較，以確定是否需要一種相變材料來改變該組合物的某些物理性能。
相變材料之所以可用于熱界面材料應(yīng)用中，是由于當(dāng)它們在固體形式與液體形式之間變換時(shí)它們貯存和釋放熱量。相變材料在其變成固態(tài)時(shí)釋放熱量，而在其變回液體時(shí)它吸收熱量。相變溫度就是吸熱和排斥發(fā)生時(shí)的熔融溫度。
這里公開的可交聯(lián)熱界面材料的形成方法包含a)提供至少一種飽和膠料，b)提供至少一種胺樹脂，c)使該至少一種飽和膠料與該至少一種胺樹脂交聯(lián)而形成一種交聯(lián)橡膠-樹脂混合物，d)向該交聯(lián)的橡膠-樹脂混合物中添加至少一種熱導(dǎo)性填料，和e)向該交聯(lián)的橡膠-樹脂混合物中添加一種潤濕劑。這種方法也可以進(jìn)一步包含向該交聯(lián)的橡膠-樹脂混合物中添加至少一種相變材料，和/或向該交聯(lián)的橡膠-樹脂混合物或交隨著的橡膠-樹脂與相變材料混合物中添加至少一種溶劑或追加溶劑，以期便利該混合物形成一種糊，也以期便利該混合物向表面或基材上的施用。
所期待的熱界面材料可以作為一種要用下列分配方法施用的可分配液體糊狀物提供例如絲網(wǎng)印刷，噴墨印刷，線狀分配；噴涂；模壓；所有類型的石印術(shù)或濕膠版印刷；輥??；活版印刷；凹版印刷；苯胺印刷；平版印刷；膠版印刷；油印機(jī)印刷；熱壓凸印術(shù)；熱模壓和轉(zhuǎn)印技術(shù)；以及型版噴刷技術(shù)。簡而言之，可以摻入一種糊狀和/或軟凝膠產(chǎn)品或材料的任何一種印刷或分配工藝，均可有效地與本發(fā)明實(shí)施方案一起使用。然后，當(dāng)希望時(shí)，可以使該可分配液體糊狀物固化。
所期待的熱界面材料也可以作為散熱器等界面表面上預(yù)施用的高度順從、固化的彈性體薄膜或片材提供。它可以進(jìn)一步作為可以用包括以上提到的那些在內(nèi)的任何適用分配方法施用到表面上的軟凝膠或液體提供和生產(chǎn)。甚至進(jìn)一步，該材料可以作為可以直接施用到界面表面上或電子部件下的帶材提供。
這里所述的所期待熱界面材料的施用包含將該材料摻入層狀材料、電子部件成品電子產(chǎn)品中。
本發(fā)明的各種目的、特色、形態(tài)和優(yōu)點(diǎn)，將從以下的本發(fā)明較好實(shí)施方案詳細(xì)描述變得更加顯而易見。
具體實(shí)施例方式
所期待的可交聯(lián)熱界面材料是通過組合至少一種膠料、至少一種胺樹脂和至少一種熱導(dǎo)性填料生產(chǎn)的。這種所期待的界面材料呈液體、糊或“軟凝膠”的形式。這里所使用的“軟凝膠”系指一種膠體，其中分散相與連續(xù)相組合形成一種粘性“凝膠狀”產(chǎn)品。該凝膠狀態(tài)是通過該至少一種膠料組合物與該至少一種胺樹脂組合物之間的交聯(lián)反應(yīng)產(chǎn)生的。更具體地說，將胺樹脂摻入膠料組合物中，使該膠料上的伯羥基交聯(lián)，從而形成軟凝膠相。因此，所期待的是，該膠料的至少某些部分會包含至少一個(gè)末端羥基。這里使用的“伯羥基”這一短語系指該羥基處于該分子或化合物的末端位置上。該膠料也可以包含另外的仲羥基、叔羥基、或其它內(nèi)羥基，這些羥基也可以與胺樹脂發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。這種附加交聯(lián)可能是所希望的，這取決于該凝膠要摻入的產(chǎn)品或部件所需要的最終凝膠狀態(tài)。
所期待的是，該膠料可以是“可自交聯(lián)”的，之所以如此，就在于它們可以與其它膠料發(fā)生分子間交聯(lián)，也可以與自身發(fā)生分子內(nèi)交聯(lián)，這取決于該組合物的其它成分。也期待的是，該膠料可以由胺樹脂化合物交聯(lián)，也可以由本身或其它膠料執(zhí)行某種自交聯(lián)活動。
在較好的實(shí)施方案中，所利用的橡膠組合物或膠料可以是要么飽和的、要么不飽和的。在本申請中，飽和的膠料是較好的，因?yàn)樗鼈儗嵫趸到獠惶舾??？梢允褂玫娘柡拖鹉z的實(shí)例是乙烯-丙烯橡膠(EPR，EPDM)、聚乙烯/丁烯、聚乙烯-丁烯-苯乙烯、聚乙烯-丙烯-苯乙烯、加氫的聚某二烯“一醇”(例如加氫的聚丁二烯一醇、加氫的聚丙二烯一醇、加氫的聚戊二烯一醇)、加氫的聚某二烯“二醇”(例如加氫的聚丁二烯二醇、加氫的聚丙烯二醇、加氫的聚戊二烯二醇)和加氫的聚異戊二烯。然而，若該化合物是不飽和的，則最好的是該化合物能發(fā)生加氫過程以使至少某些雙鍵斷裂或去除。這里使用的“加氫過程”這一短語系指使不飽和有機(jī)化合物與氫反應(yīng)，要么使氫直接加成到部分或全部雙鍵上而導(dǎo)致一種飽和產(chǎn)物(加成氫化)，要么使雙鍵完全斷裂，從而這些碎片進(jìn)一步與氫反應(yīng)(氫解)。不飽和橡膠和膠料的實(shí)例是聚丁二烯、聚異戊二烯、聚苯乙烯-丁二烯及其它不飽和橡膠、膠料或膠料的混合物/組合。
這里使用的“順從”這一術(shù)語涵蓋一種材料在室溫下屈服和可成形、而與在室溫下堅(jiān)固和不屈服相反的性能。這里使用的“可交聯(lián)”這一術(shù)語系指那些尚未交聯(lián)的材料或化合物。
每一種類型的不止一種橡膠可以組合產(chǎn)生一種可交聯(lián)熱界面材料；然而，期待的是，在較好的熱界面材料中，各膠料或成分中至少一種是飽和化合物。有適當(dāng)熱填料的含烯烴或不飽和界面材料顯示出小于0.5cm2℃/w的熱容量。與熱脂不同，該材料的熱性能不會在IC器件經(jīng)歷熱循環(huán)或流動循環(huán)之后降級，因?yàn)橐后w烯烴和液體烯烴混合物(例如包含胺樹脂的那些)會在熱活化時(shí)交聯(lián)生成軟凝膠。進(jìn)而，當(dāng)作為一種界面材料施用時(shí)，它不會像熱脂那樣在使用時(shí)被“擠出”，也不會在熱循環(huán)期間顯示界面脫層。
將胺或胺系樹脂添加或摻入橡膠組合物或膠料混合物中，主要是為了便利該胺樹脂與該膠料中至少一種上的伯羥基或末端羥基之間的交聯(lián)反應(yīng)。該胺樹脂與膠料之間的交聯(lián)反應(yīng)產(chǎn)生該混合物中的“軟凝膠”相或糊相，而不是液態(tài)。該胺樹脂與該橡膠組合物之間和/或該膠料本身之間的交聯(lián)度將決定該軟凝膠和/或糊的稠度。例如，當(dāng)胺樹脂和膠料發(fā)生少量交聯(lián)(可用于交聯(lián)的部位的10％實(shí)際用于該交聯(lián)反應(yīng))時(shí)，該軟凝膠會更“像液體”。然而，當(dāng)該胺樹脂和膠料發(fā)生顯著數(shù)量交聯(lián)(可用于交聯(lián)的部位的40～60％實(shí)際用于該交聯(lián)反應(yīng)，而且該膠料本身之間可能有可測量程度的分子間交聯(lián)或分子內(nèi)交聯(lián))時(shí)，該凝膠會變得更稠且更“像固體”。
胺和氨基樹脂是那些在樹脂主鏈的任何部分上包含至少一個(gè)胺取代基的樹脂。胺和氫基樹脂也是從脲、硫脲、蜜胺或有關(guān)化合物與醛、尤其甲醛的反應(yīng)衍生的合成樹脂。典型的和所期待的胺樹脂是伯胺樹脂、仲胺樹脂、叔胺樹脂、環(huán)氧丙胺環(huán)氧樹脂、烷氧基芐胺樹脂、環(huán)氧胺樹脂、蜜胺樹脂、烷基化蜜胺樹脂、和蜜胺-丙烯酸樹脂。蜜胺樹脂在本文中所述的若干所期待實(shí)施方案中是特別有用和較好的，因?yàn)閍)它們是環(huán)系化合物，且該環(huán)含有3個(gè)碳原子和3個(gè)氮原子，b)它們可以容易地與其它化合物和分子通過縮合反應(yīng)組合，c)它們可以與其它分子和化合物反應(yīng)，而便利鏈增長和交聯(lián)，d)它們是比脲樹脂更耐水和耐熱的，e)它們可以用來作為水溶性漿料或作為可分散于水中不可溶粉末，和f)它們有高熔點(diǎn)(高于325℃，而且是相對非可燃的)。烷基化蜜胺樹脂例如丁基化蜜胺樹脂，是通過在樹脂生成期間摻入烷基醇而形成的。它們可溶于漆和瓷漆溶劑中以及表面涂料中。
要分散于熱界面材料或混合物中的熱填料微粒應(yīng)當(dāng)有利地具有高熱導(dǎo)率。適用的熱填料包括金屬例如銀、銅、鋁、及其合金；和其它化合物例如氮化硼、氮化鋁、銀包銅、銀包鋁和碳纖維。氮化硼和銀或氮化硼和銀/銅的組合也提供增強(qiáng)的熱導(dǎo)率。數(shù)量為至少20wt％的氮化硼和數(shù)量為至少約60wt％的銀是特別有用的。較好，要使用熱導(dǎo)率大于約20、最好至少約40w/m℃的填料。最佳地，希望具有不低于約80w/m℃熱導(dǎo)率的填料。
本文中使用的“金屬”這一術(shù)語系指化學(xué)元素周期表d-區(qū)和f-區(qū)中那些元素，以及那些有類金屬性質(zhì)的元素例如硅和鍺。這里使用的“d-區(qū)”這一短語系指那些有填充該元素的原子核周圍的3d、4d、5d、和6d軌道的電子的元素。這里使用的“f-區(qū)”這一短語系指那些有填充該元素的原子核周圍的4f和5f軌道的電子的元素，包括鑭系元素和錒系元素。較好的金屬包括銦、銀、銅、鋁、錫、鉍、鎵及其合金、銀包銅、和銀包鋁?！敖饘佟边@一術(shù)語也包括合金、金屬/金屬復(fù)合材料、金屬/陶瓷復(fù)合材料、金屬/聚合物復(fù)合材料、以及其它金屬復(fù)合材料。本文中使用的“化合物”這一術(shù)語系指一種有恒定組成、可以由化學(xué)過程分散成元素的物質(zhì)。
有特殊功效的是一種包含稱為“蒸氣生長碳纖維”(VGCF)的特定形式碳纖維的填料，例如，可購自Applied Sciences公司(俄亥俄州錫達(dá)維爾)的那種。VGCF，或“碳微纖維”，是通過熱處理而高度石墨化類型的(熱導(dǎo)率＝1900w/m℃)。約0.5wt％碳微纖維的添加提供顯著增大的熱導(dǎo)率。這樣的纖維可以以不同的長度和直徑購得；即1毫米(mm)～10厘米(cm)長度和＜0.1～＞100μm直徑。VGCF的一種有用形式有不大于約1μm直徑和約50～100μm長度，并具有比大于5μm直徑的其它常用碳纖維大約2或3倍的熱導(dǎo)率。
要將大量VGCF摻入聚合物系統(tǒng)和界面系統(tǒng)例如已經(jīng)討論過的加氫橡膠和樹脂組合中是困難的。當(dāng)將諸如(約1μm或更小的)碳微纖維添加到該聚合物中時(shí)，它們不會充分混合，主要是因?yàn)楸仨殞⒋罅坷w維添加到該聚合物中才能得到熱導(dǎo)率方面任何顯著有益的改善。然而，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可以將相對大量的碳微纖維添加到有相對大量其它慣常填料的聚合物系統(tǒng)中。更大量的碳微纖維可以在其它纖維添加時(shí)添加到該聚合物中，該其它纖維可以單獨(dú)添加到該聚合物中，從而提供關(guān)于改善該熱界面材料的熱導(dǎo)率的更大效益。理想的是，碳微纖維與聚合物之比在0.05～0.50(重量)范圍內(nèi)。
一旦制備了包含至少一種膠料、至少一種胺樹脂、和至少一種熱導(dǎo)性填料的基礎(chǔ)組合物，該組合物就必須與電子部件、賣主、或電子產(chǎn)品的需要加以比較，以確定是否需要一種額外的相變材料來改變該組合物的某些物理性能。具體地說，如果部件或產(chǎn)品的需要要求該組合物或界面材料呈一種“軟凝膠”形式或某種液體形式，則可能不需要添加一種額外的相變材料。然而，如果該部件、層狀材料或產(chǎn)品要求該組合物或材料更像一種固體，則應(yīng)當(dāng)添加至少一種相變材料。
這里所期待的相變材料包含蠟、聚合物蠟或其混合物，例如石蠟。石蠟是有通式CnH2n+2且熔點(diǎn)范圍為約20℃～100℃的固體烴類的混合物。聚合物蠟典型地是聚乙烯蠟、聚丙烯蠟而且有約40℃～160℃的熔點(diǎn)范圍。
相變材料之所以可用于熱界面材料用途，是因?yàn)楫?dāng)它們在固體形式與液體形式之間變換時(shí)它們貯存和釋放熱量。當(dāng)一種相變材料變成固態(tài)時(shí)，它釋放出熱量。當(dāng)它變回液態(tài)時(shí)，它吸收熱量。相變溫度就是吸熱和放熱發(fā)生的熔融溫度。
然而，石蠟系相變材料有若干缺點(diǎn)。就其自身而言，它們可能是非常脆的、且難以操作的。它們也傾向于在熱循環(huán)期間從它們所應(yīng)用的器件的縫隙中擠出，非常像脂。按照本發(fā)明的橡膠-樹脂改性烷屬烴聚合物蠟系統(tǒng)避免了這些問題并提供了顯著改善的操作容易性，能以可撓曲帶材或固體層形式產(chǎn)生，而且在壓力下不會泵出或擠出。盡管橡膠-樹脂蠟混合物可以有相同或接受相同的溫度，但它們的熔體粘度高得多而且它們不容易滲移。進(jìn)而，該橡膠-蠟-樹脂混合物可以設(shè)計(jì)能自交聯(lián)，從而確保某些應(yīng)用中泵出問題的消除。所期待相變材料的實(shí)例是馬來化石蠟、聚乙烯-馬來酸酐蠟、和聚丙烯-馬來酸酐蠟。該橡膠-樹脂-蠟混合物將功能性地在約50～150℃之間的溫度形成，而形成一種交聯(lián)的橡膠-樹脂網(wǎng)絡(luò)。
溶劑，或在某些情況下另外的溶劑，可以添加到該交聯(lián)的橡膠-樹脂混合物中和/或該交聯(lián)的橡膠-樹脂/相變材料混合物中，以期a)使該材料的物理性能或電子性能改變成該材料要施用的一種或多種部件的規(guī)格；b)改變該材料的物理性能以期便利該材料的施用；和/或c)便利其它成分或填料摻入該材料中。所期待的溶劑包括能在所希望溫度例如臨界溫度揮發(fā)、或能便利上述設(shè)計(jì)目標(biāo)或需要中任何一項(xiàng)的任何一種適用的純有機(jī)分子或其混合物。該溶劑也可以包含任何一種適用的純粹極性和非極性化合物或其混合物。這里使用的“純粹”這一術(shù)語系指有恒定組成的成分。例如，純水只由H2O組成。這里使用的“混合物”這一術(shù)語系指并非純粹的成分，包括鹽水。這里使用的“極性”這一術(shù)語系指在分子或化合物的一點(diǎn)上或者沿該分子或化合物產(chǎn)生不相等電荷、部分電荷或瞬時(shí)電荷分布的分子或化合物特征。這里使用的“非極性”這一術(shù)語系指在分子或化合物的一點(diǎn)上或者沿該分子或化合物產(chǎn)生相等電荷、部分電荷或瞬時(shí)電荷分布的分子或化合物特征。
在一些所期待的實(shí)施方案中，溶劑或(包含至少兩種溶劑的)溶劑混合物包含那些被視為烴類溶劑的一部分的溶劑。烴類是那些包含碳和氫的溶劑。應(yīng)當(dāng)理解的是，烴類溶劑大部分是非極性的；然而，有少數(shù)幾種烴類溶劑可以認(rèn)為是極性的。烴類溶劑一般分為三類脂肪族的、環(huán)狀的和芳香族的。脂肪族烴類溶劑可以包含直鏈化合物，以及枝化的和可能交聯(lián)的化合物兩種，然而，脂肪族烴類溶劑并不視為環(huán)狀的。環(huán)狀烴類溶劑是那些包含至少三個(gè)碳原子取向于環(huán)結(jié)構(gòu)的、有類似于脂肪族烴類溶劑的性能的溶劑。芳香族烴類溶劑是那些一般包含三個(gè)或更多個(gè)不飽和鍵、有一個(gè)環(huán)或由一個(gè)共同鍵連接的多個(gè)環(huán)和/或稠合在一起的多個(gè)環(huán)的溶劑。所期待的烴類溶劑包括甲苯、二甲苯、對二甲苯、間二甲苯、、溶劑石腦油H、溶劑石腦油A、鏈烷烴例如戊烷、己烷、異己烷、庚烷、壬烷、辛烷、十二烷、2-甲基丁烷、十六烷、十三烷、十五烷、環(huán)戊烷、2，2，4-三甲基戊烷、石油醚、鹵化烴例如氯化烴、硝化烴、苯、1，2-二甲基苯、1，2，4-三甲基苯、一種溶劑油(約150～200℃餾分)、煤油、異丁基苯、甲基萘、乙基甲苯、溶劑輕油。特別期待的溶劑包括但不限于戊烷、己烷、庚烷、環(huán)己烷、苯、甲苯、二甲苯、及其混合物或組合。
在其它所期待的實(shí)施方案中，溶劑或溶劑混合物可以包含那些不認(rèn)為是烴類溶劑家族化合物的一部分的溶劑，例如酮如丙酮、二乙基酮、甲乙酮等，醇類，酯類，醚和胺類。在又其它所期待的實(shí)施方案中，溶劑和溶劑混合物可以包含本文中提到的任何一種溶劑的組合。
也有利的是摻入附加的填料、物質(zhì)或微粒，例如填料微粒、潤濕劑或抗氧劑?？梢詫?shí)質(zhì)上球形的填料微粒添加到界面混合物中，以最大限度提高填充密度。此外，實(shí)質(zhì)上球狀等將提供壓實(shí)期間厚度的某種控制。對橡膠材料中填料有用的典型粒度可以在約1～20μm范圍，最大為約100μm。
添加功能性有機(jī)金屬偶合劑或“潤濕”劑例如有機(jī)甲硅烷、有機(jī)鈦酸酯、有機(jī)鋯等，可以便利填料微粒的分散。有機(jī)鈦酸酯起到潤濕增強(qiáng)劑作用，以降低糊狀物粘度和提高填料負(fù)荷?？梢允褂玫挠袡C(jī)鈦酸酯是鈦酸異丙酯三異硬脂酯。有機(jī)鈦酸酯的通用結(jié)構(gòu)是RO-Ti(OXRY)，式中RO是可水解基團(tuán)，X和Y是粘結(jié)劑官能團(tuán)。
抗氧劑也可以添加，以抑制固化橡膠凝膠或固體組合物的氧化和熱降解。典型的有用抗氧劑包括Irganox 1076(苯酚型)或Irganox565(胺型)(0.01％～約1wt％)，可購自Ciba Giegy公司(紐約州霍索恩)。典型的固化促進(jìn)劑包括叔胺，例如二癸基乙基胺(50ppm～0.5wt％)。
可以將至少一種催化劑添加到熱界面材料或組合物中，以期促進(jìn)該至少一種膠料、該至少一種胺樹脂、該至少一種相變材料、或所有三種成分之間的交聯(lián)或鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。這里使用的“催化劑”這一術(shù)語系指能顯著影響化學(xué)反應(yīng)的速率而本身不消耗或不發(fā)生化學(xué)變化的物質(zhì)。催化劑可以是無機(jī)的、有機(jī)的、或有機(jī)基團(tuán)和金屬鹵化物的組合。盡管光和熱不是物質(zhì)，但它們也可以充當(dāng)催化劑。在所期待的實(shí)施方案中，催化劑是一種酸。在較好的實(shí)施方案中，該催化劑是一種有機(jī)酸例如羧酸、乙酸、甲酸、苯甲酸、水楊酸、二羧酸、草酸、鄰苯二甲酸、癸二酸、己二酸、油酸、棕櫚酸、硬脂酸、苯基硬脂酸、氨基酸和磺酸。
本文中公開的可交聯(lián)熱界面材料的形成方法包含a)提供至少一種飽和膠料，b)提供至少一種胺樹脂，c)使該至少一種飽和膠料和該至少一種胺樹脂交聯(lián)形成一種交聯(lián)橡膠-樹脂混合物，d)向該交聯(lián)的橡膠-樹脂混合物中添加至少一種熱導(dǎo)性填料，和e)向該交聯(lián)的橡膠-樹脂混合物中添加一種潤濕劑。這種方法也可以進(jìn)一步包含向該交聯(lián)的橡膠-樹脂混合物中添加至少一種相變材料。如這里所討論的，液體和固體熱界面混合物、材料和組合物可以使用所期待的方法連同帶材、糊狀物、電子部件、層狀材料和電子產(chǎn)品一起形成。
所期待的熱界面材料可以作為一種要用下列分配方法施用的可分配液體糊狀物提供例如絲網(wǎng)印刷，噴墨印刷，線狀分配；噴涂；模壓；所有類型的石印術(shù)或濕膠版印刷；輥?。换畎嬗∷?；凹版印刷；苯胺印刷；平版印刷；膠版印刷；油印機(jī)印刷；熱壓凸印術(shù)；熱模壓和轉(zhuǎn)印技術(shù)；以及型版噴刷技術(shù)。簡而言之，可以摻入一種糊狀和/或軟凝膠產(chǎn)品或材料的任何一種印刷或分配工藝，均可有效地與本發(fā)明實(shí)施方案一起使用。然后，當(dāng)希望時(shí)，可以使該可分配液體糊狀物固化。
所期待的熱界面材料也可以作為散熱器等界面表面上預(yù)施用的高度順從、固化的彈性體薄膜或片材提供。它可以進(jìn)一步作為可以用包括以上提到的那些在內(nèi)的任何適用分配方法施用到表面上的軟凝膠或液體提供和生產(chǎn)。甚至進(jìn)一步，該材料可以作為可以直接施用到界面表面上或電子部件下的帶材提供。
這里所述的所期待熱界面材料的施用包含將該材料摻入層狀材料、電子部件成品電子產(chǎn)品中。這里所期待的電子部件一般認(rèn)為包含可以在電子系產(chǎn)品中利用的任何層狀部件。所期待的電子部件包含電路板、芯片封裝、分離器片材、電路板的介電部件、印刷配線板、及電路板的其它部件例如電容器、電感器、和電阻器。
電子系產(chǎn)品在它們已經(jīng)可以在工業(yè)上或由其它消費(fèi)者使用這個(gè)意義上可以是“成品”。成品消費(fèi)品的實(shí)例是電視機(jī)、計(jì)算機(jī)、手持電話、頁碼器、掌上類型或手持電子組織器、便攜式無線電、車載音響、和遙控器。也期待的是“中間”產(chǎn)品，例如，潛在地在成品中利用的電路板、芯片封裝、和鍵盤。
電子產(chǎn)品也可以包含在從概念模型到最終放大/樣機(jī)的任何開發(fā)階段的原型部件。原型可以含有也可以不含有打算用于成品中的所有實(shí)際部件，而且原型可以有一些部件是由復(fù)合材料構(gòu)建的，以期邊進(jìn)行測試邊消除它們對其它部件的初始影響。
為了說明本文中所公開的主題，通過混合在實(shí)施例A～F中所述的成分，準(zhǔn)備了一批實(shí)施例。如表中所指出的，也報(bào)告了各該組合物的性能，包括粘度、產(chǎn)品形式、熱阻、彈性模量、和熱導(dǎo)率。
所顯示的實(shí)施例包括一種或多種任選的添加，例如抗氧劑、可濕性增強(qiáng)劑、固化促進(jìn)劑、減粘劑、和交聯(lián)助劑。這樣的添加的數(shù)量可以改變，但一般來說，它們可以以下列近似數(shù)量(wt％)有用地存在填料，總量(填料+橡膠)的可多達(dá)95％；可濕性增強(qiáng)劑，(總量的)0.1～1％；抗氧劑，(總量的)0.01～1％；固化促進(jìn)劑，(總量的)50ppm～0.5％；減粘劑，0.2～15％；和交聯(lián)助劑，0.1～2％。應(yīng)當(dāng)說明的是，至少約0.5％碳纖維的添加顯著提高了熱導(dǎo)率。

因此，已經(jīng)公開了熱界面材料的具體實(shí)施方案和應(yīng)用。然而，對于業(yè)內(nèi)技術(shù)人員來說應(yīng)當(dāng)顯而易見的是，除已經(jīng)描述的那些外，還有許多改性是可能的，而不背離這里的本發(fā)明概念。因此，除所附權(quán)利要求書的精神外，本發(fā)明主題是不受限制的。進(jìn)而，在解讀本說明書和權(quán)利要求書時(shí)，所有術(shù)語均應(yīng)以與上下文一致的最廣泛的可能方式加以解讀。具體地說，“包含”這一術(shù)語應(yīng)當(dāng)解讀為以非專一方式提到元素、部件、或步驟，表明所提到的元素、部件、或步驟可以與沒有明確提到的其它元素、部件、或步驟一起存在、利用、或組合。
權(quán)利要求
1.一種可交聯(lián)熱界面材料，包含至少一種膠料、至少一種胺樹脂和至少一種熱導(dǎo)性填料。
2.權(quán)利要求1的熱界面材料，進(jìn)一步包含至少一種相變材料。
3.權(quán)利要求1的熱界面材料，進(jìn)一步包含至少一種溶劑。
4.權(quán)利要求2的熱界面材料，進(jìn)一步包含至少一種溶劑。
5.權(quán)利要求3的熱界面材料，其中，該至少一種溶劑包含一種烴類溶劑。
6.權(quán)利要求4的熱界面材料，其中，該至少一種溶劑包含一種烴類溶劑。
7.權(quán)利要求5的熱界面材料，其中，該烴類溶劑包含一種脂肪族化合物。
8.權(quán)利要求6的熱界面材料，其中，該烴類溶劑包含一種脂肪族化合物。
9.權(quán)利要求5的熱界面材料，其中，該烴類溶劑包含一種環(huán)狀化合物。
10.權(quán)利要求6的熱界面材料，其中，該烴類溶劑包含一種環(huán)狀化合物。
11.權(quán)利要求9的熱界面材料，其中，該環(huán)狀化合物包含一種芳香族化合物。
12.權(quán)利要求10的熱界面材料，其中，該環(huán)狀化合物包含一種芳香族化合物。
13.權(quán)利要求3或4之一的熱界面材料，其中，該至少一種膠料包含至少一個(gè)末端羥基。
14.權(quán)利要求13的熱界面材料，其中，該至少一種膠料包含至少一種飽和化合物。
15.權(quán)利要求14的熱界面材料，其中，該至少一種膠料包含加氫的聚某二烯一醇、加氫的聚某二烯二醇、或者其組合或混合物。
16.權(quán)利要求15的熱界面材料，其中，該加氫的聚某二烯一醇包含加氫的聚丁二烯一醇。
17.權(quán)利要求15的熱界面材料，其中，該加氫的聚某二烯二醇包含加氫的聚丁二烯二醇。
18.權(quán)利要求3或4之一的熱界面材料，其中，該至少一種胺樹脂包含一種蜜胺樹脂。
19.權(quán)利要求18的熱界面材料，其中，該蜜胺樹脂包含一種烷基化蜜胺樹脂。
20.權(quán)利要求19的熱界面材料，其中，該烷基化蜜胺樹脂包含丁基化蜜胺樹脂。
21.權(quán)利要求3或4之一的熱界面材料，其中，該至少一種熱導(dǎo)性填料包含一種金屬粉末、一種氮化硼化合物、或者其組合或混合物。
22.權(quán)利要求21的熱界面材料，其中，該金屬粉末包含鋁粉、銀粉、銅粉、或者其組合或混合物。
23.權(quán)利要求2的熱界面材料，其中，該至少一種相變材料包含一種蠟。
24.權(quán)利要求23的熱界面材料，其中，該蠟包含一種石蠟。
25.一種糊，包含權(quán)利要求3的熱界面材料。
26.一種糊，包含權(quán)利要求4的熱界面材料。
27.一種層狀部件，包含權(quán)利要求25的糊。
28.一種電子部件，包含權(quán)利要求25的糊。
29.一種層狀部件，包含權(quán)利要求26的糊。
30.一種電子部件，包含權(quán)利要求26的糊。
31.一種可交聯(lián)熱界面材料的形成方法，包含提供至少一種飽和膠料；提供至少一種胺樹脂；使該至少一種飽和膠料和該至少一種胺樹脂交聯(lián)，形成一種交聯(lián)的橡膠-樹脂混合物；向該交聯(lián)的橡膠-樹脂混合物中添加至少一種熱導(dǎo)性填料；和向該交聯(lián)的橡膠-樹脂混合物中添加一種潤濕劑。
32.權(quán)利要求31的方法，進(jìn)一步包含向該交聯(lián)的橡膠-樹脂混合物中添加至少一種相變材料。
33.權(quán)利要求31的方法，進(jìn)一步包含向該交聯(lián)的橡膠-樹脂混合物中添加至少一種烴類溶劑。
34.權(quán)利要求32的方法，進(jìn)一步包含向該交聯(lián)的橡膠-樹脂混合物中添加至少一種烴類溶劑。
35.一種糊組合物，是用權(quán)利要求33的方法形成的。
36.一種糊組合物，是用權(quán)利要求34的方法形成的。
37.一種電子部件，包含權(quán)利要求35的糊。
38.一種電子部件，包含權(quán)利要求34的糊。
39.一種層狀材料的形成方法，包含按照權(quán)利要求33形成一種可交聯(lián)熱界面材料；和將該材料施用到一種表面上。
40.一種層狀材料的形成方法，包含按照權(quán)利要求34形成一種可交聯(lián)熱界面材料；和將該材料施用到一種表面上。
41.權(quán)利要求39的方法，其中，將該材料施用到一種表面上包括利用一種印刷技術(shù)。
42.權(quán)利要求40的方法，其中，將該材料施用到一種表面上包括利用一種印刷技術(shù)。
43.權(quán)利要求41的方法，其中，該印刷技術(shù)包含絲網(wǎng)印刷。
44.權(quán)利要求42的方法，其中，該印刷技術(shù)包含絲網(wǎng)印刷。
全文摘要
一種可交聯(lián)熱界面材料是通過組合至少一種膠料、至少一種胺樹脂和至少一種熱導(dǎo)性填料生產(chǎn)的。這種界面材料呈液體或“軟凝膠”的形式。該凝膠狀態(tài)是通過至少一種膠料組合物與至少一種胺樹脂組合物之間的交聯(lián)反應(yīng)發(fā)生的。一旦制備了包含至少一種膠料、至少一種胺樹脂和至少一種熱導(dǎo)性填料的基礎(chǔ)組合物，就必須將該組合物與電子部件、賣主、或電子產(chǎn)品的需要加以比較，以確定是否需要一種相變材料和/或至少一種溶劑來改變該組合物的某些物理性能。這里公開的可交聯(lián)熱界面材料的形成方法包含a)提供至少一種飽和膠料、b)提供至少一種胺樹脂、c)使該至少一種飽和膠料和至少一種胺樹脂交聯(lián)而形成一種交聯(lián)橡膠－樹脂混合物、d)向該交聯(lián)橡膠－樹脂混合物中添加至少一種熱導(dǎo)性填料，和e)向該交聯(lián)橡膠－樹脂混合物中添加一種潤濕劑。這種方法也可以進(jìn)一步包含向該交聯(lián)橡膠－樹脂混合物中添加至少一種相變材料。所期待的熱界面材料可以作為一種可分配液體糊、凝膠、帶材、或薄膜提供。這里所述的所期待熱界面材料的施用包含將該材料摻入一種層狀材料、電子部件或成品電子產(chǎn)品中。
文檔編號H01L23/433GK1688437SQ03824539
公開日2005年10月26日 申請日期2003年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月9日
發(fā)明者M·阮, K·－C·樂 申請人:霍尼韋爾國際公司