[发明专利]导热润滑脂以及使用所述润滑脂的方法和器件

说明书

描述

相关申请的交叉引用

本申请根据美国法典第35款第119条第(e)项要求2009年3月16日提交的美国临时专利申请第61/160,398号的权益。美国临时专利申请第61/160,398号据此通过引用并入。

关于联邦资助研究的声明

无。

发明领域

公开了导热润滑脂(“润滑脂”)、用于制备和使用该润滑脂的方法和包含该润滑脂的器件。更具体地说，本发明涉及包括其中分散有导热填充剂的聚有机硅氧烷的组合的润滑脂。所述润滑脂可用作热界面材料(“TIM”)。所述润滑脂可用于TIM1应用(其中润滑脂与产热部件直接接触)和TIM2应用(其中润滑脂接触散热器的表面，但不与产热部件直接接触)。

背景

(光)电部件如半导体、晶体管、集成电路(IC)、分立器件、发光二极管(LED)及本领域已知的其他(光)电部件被设计成在正常操作温度或在正常操作温度范围内操作。然而，(光)电部件的运行产生热量。如果不除去足够的热量，则(光)电部件将在明显高于其正常操作温度的温度下操作。过高的温度可不利地影响(光)电部件的性能和与其相关的器件的运行，并且负面影响平均故障间隔时间。

为了避免这些问题，可通过从(光)电部件热传导到散热片(heat sink)来除去热量。然后散热片可通过任何便利的手段如对流或辐射技术来冷却。在热传导过程中，可通过(光)电部件与散热片之间的表面接触或通过(光)电部件和散热片与TIM接触将热量从(光)电部件转移至散热片。介质的热阻抗越低，从(光)电部件到散热片的热流就越大。

(光)电部件和散热片的表面通常不是十分光滑，因此，很难在这些表面之间达到完全的接触。气隙是不良的导热体，它出现在这些表面之间并且增加了阻抗。这些气隙可通过在这些表面之间放入TIM来填充。因此，随着器件变得更小并且产生更多的热量，对具有良好热特性(高传导性和低阻抗)和热稳定性(润滑脂抵抗粘度随时间增加)的TIM具有持续的需求。

发明概述

润滑脂包括聚有机硅氧烷和导热填充剂的组合。润滑脂可用作TIM。

发明的优选实施方案的详述

除非另外指明，否则所有的量、比率和百分比都是按重量计的。下面是如本文所使用的定义的列表。

术语的定义和用法

冠词“一(a)”、“一(an)”和“该(the)”各自是指一个或多个。

“组合”表示通过任何方法放在一起的两种或更多种物品。

缩写“cSt”表示厘沲。

“经表面处理的”表示通过任何便利的化学手段或不起反应的手段使粒子上的反应基团的全部或一部分不起反应。

缩写“W/mK”表示瓦特每米开尔文。

润滑脂

润滑脂包括：

(A)聚有机硅氧烷的组合，其包括：

式(I)R¹R²₂Si-(OSiR²₂)_a-R³-Si(OR⁴)₃的聚有机硅氧烷

其中，每个R¹独立地选自烷基或烯基，每个R²是烷基，每个R³选自氧原子或二价烃基，每个R⁴是1到6个碳原子的烷基，并且下标a具有范围在5到200的平均值；

式(II)R⁵₃Si-(OSiR⁵R⁶)_b(OSiR⁵₂)_c-R⁷-SiR⁵₃的芳基聚有机硅氧烷

其中每个R⁵是烷基，每个R⁶是芳基，每个R⁷选自氧原子或二价烃基，下标b具有至少1的平均值，并且下标c具有至少1的平均值；条件是下标b和下标c具有的平均值使得(b+c)的和足以提供具有范围在5到30,000cSt的粘度的式(II)的第二聚有机硅氧烷，并且式(II)的第二聚有机硅氧烷与式(I)的第一聚有机硅氧烷相容；和

(B)导热填充剂。

(A)聚有机硅氧烷