[发明专利]具有低热阻的高性能热界面材料

说明书

在一个示例性实施例中，热界面材料包括聚合物、相变材料、具有第一粒径的第一导热填料和具有第二粒径的第二导热填料。第一粒径大于第二粒径。还提供了一种用于形成热界面材料的配方和包括热界面材料的电子组件。

技术领域

本公开大体上涉及热界面材料，并且更具体地涉及包括相变材料的热界面材料。

背景技术

热界面材料被广泛用于消散来自诸如中央处理单元、视频图形阵列、服务器、游戏机、智能电话、LED板等之类的电子组件的热。热界面材料通常用于将多余的热从电子组件传递到散热器（heat spreader），然后将热传递到散热片（heat sink）。

图1示意性地图示了电子芯片10，其包括硅片12、印刷电路板14和印刷电路板14上的多个倒装芯片接头16。电子芯片10通过一个或多个第一热界面材料（TIM）22说明性地连接到散热器18和散热片20。如图1中所图示，第一TIM 22A连接散热片20和散热器18，并且第二TIM 22B连接散热器18和电子芯片10的硅片12。热界面材料22A、22B中的一个或两个可以是如下所述的热界面材料。

TIM 22A被指定为TIM 2并且位于散热器18和散热片20之间，使得TIM 22A的第一表面与散热器18的表面接触，并且TIM 22A的第二表面与散热片20的表面接触。

TIM 22B被指定为TIM1，并且位于电子芯片10和散热器18之间，使得TIM 22B的第一表面与诸如硅片12的表面的电子芯片34的表面接触，并且TIM 22B的第二表面与散热器18的表面接触。

在一些实施例（未示出）中，TIM 22被指定为TIM1.5并且位于电子芯片10和散热片20之间，使得TIM 22的第一表面与诸如硅片12的表面的电子芯片10的表面接触，并且TIM 2的第二表面与散热片22的表面接触。

热界面材料包括热油脂、油脂状材料、弹性体带和相变材料。传统的热界面材料包括诸如间隙垫和热垫的组件。示例性热界面材料在以下专利和申请中公开，其公开内容由此通过引用以其整体并入本文：CN 103254647、CN 103254647、JP 0543116、U.S. 6,238,596、U.S. 6,451,422、U.S. 6,500,891、U.S. 6,605,238、U.S. 6,673,434、U.S. 6,706,219、U.S. 6,797,382、U.S. 6,811,725、U.S. 6,874,573、U.S. 7,172,711、U.S. 7,147,367、U.S. 7,244,491、U.S. 7,867,609、U.S. 8,324,313、U.S. 8,586,650、U.S. 2005/0072334、U.S. 2007/0051773、U.S. 2007/0179232、U.S. 2008/0044670、U.S. 2009/0111925、U.S. 2010/0048438、U.S. 2010/0129648、U.S. 2011/0308782、US 2013/0248163和WO 2008/121491。

热油脂和相变材料由于以非常薄的层铺展并提供相邻表面之间的紧密接触的能力而具有比其他类型的热界面材料更低的热阻。然而，热油脂的缺点在于热性能在热循环（诸如从65℃至150℃）之后或在当用在VLSI（“超大规模集成”）芯片中时的功率循环之后显著劣化。还已经发现，当与表面平面性的大偏差导致在电子设备中的配合表面之间形成间隙时或者当由于诸如制造公差等的其他原因存在配合表面之间的大间隙时，这些材料的性能劣化。当这些材料的热传递性损坏时，它们被用在其中的电子设备的性能受到不利影响。此外，油脂中的硅油从油脂中蒸发掉并损坏电子设备的其他组件。

在一些实施例中，还期望热界面材料具有优秀的热性能和热稳定性。

发明内容