(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマーを含むベースマトリックスと、小板構造を有する窒化ホウ素（ＢＮ）充填材５〜９０重量％とを含む熱界面材料であって、前記熱界面材料がｘ−ｙ面及びｚ面を有し、当該ｚ面が前記熱界面材料の厚さを通る方向に配向しており、前記窒化ホウ素（ＢＮ）粒子の小板構造が、前記熱界面材料に対して、前記熱界面材料のｚ面に平行に実質的に整列しており、前記熱界面材料が少なくとも１Ｗ／ｍＫのバルク熱伝導率を有するようになっており、前記ＢＮ充填材の１０〜４０体積％が５〜２５μｍの平均粒径を示し、前記充填材の６０〜９０体積％が４０〜８０μｍの平均粒径を示し、
前記熱界面材料が、
前記ベースマトリックスを押出してシートにし、前記シートを所望のサイズに切断し、前記シートを所望の高さに積層し、前記積層されたシートを硬化し、前記硬化されたシートを積層方向に対して垂直な方向に切断することによって製造されるか；
前記ベースマトリックスをプロファイル押出しして連続するシートとし、前記押出しされたシートを圧縮ロールしてロールにし、前記ロールを硬化して前記ロール方向に対して垂直な方向にスライスして複数のパッドとすることによって製造されるか；または
前記ベースマトリックスに剪断力を加えることによって製造され、剪断力を加えることが、前記ベースマトリックスを押出ししてｃ軸を有する円筒形状のロールとし、前記押出しされたロールをＢＮ小板が熱界面材料中で整列するように円筒のｃ軸に対して垂直な方向にスライスすることによって行われる、
熱界面材料。
【請求項２】
フィルム、パッド、シート、感圧接着剤、ホットメルト接着剤、低表面エネルギー接着剤、エポキシ、熱結合フィルム、相変化材料及びグリースの形態である、請求項１に記載の熱界面材料。
【請求項３】
前記窒化ホウ素充填材が、前記熱界材料の全重量に対して２０〜６０重量％の量で存在し、前記熱界面材料が、少なくとも１Ｗ／ｍＫのバルク熱伝導率を有する、請求項１に記載の熱界面材料。
【請求項４】
前記ＢＮ充填材が、１：５〜１：３００の平均の縦横比を有する、請求項１に記載の熱界面材料。
【請求項５】
前記ＢＮ充填材が、１：１０〜１：１００の平均の縦横比を有する、請求項１に記載の熱界面材料。
【請求項６】
前記ポリマーマトリックスが、α−オレフィンベースのポリマー、エチレン／α−オレフィンコポリマー、エチレン／α−オレフィン／非共役ポリエンランダムコポリマー、ポリオールエステル、及びオルガノシロキサンからなる群から選択されるポリマー組成物を含む、請求項１に記載の熱界面材料。
【請求項７】
熱界面材料であって、ｘ−ｙ面及びｚ面を有し、当該ｚ面が当該熱界面材料の厚さを通る方向に配向する熱界面材料の製造方法であって、
少なくとも、ポリマーを含むベースマトリックスと、小板構造を有する窒化ホウ素充填材５〜９０重量％とを混合し、
前記窒化ホウ素充填材の小板構造を、前記熱界面材料に対して、前記熱界面材料のｚ面に平行に整列させ、前記熱界面材料のバルク熱伝導率が、少なくとも１Ｗ／ｍＫとなるようにすることを含む方法であって、
前記窒化ホウ素を前記熱界面材料のｚ方向に平行な方向に整列させることが、
前記マトリックス及び前記窒化ホウ素の混合物を押出してシートにし、
前記シートを所望のサイズに切断し、
前記シートを所望の高さに積層し、
前記積層されたシートを、シートが硬化するのに十分な温度及び圧力で且つ十分な時間にわたりプレスし、
前記硬化されたシートを、積層方向に対して垂直な方向に切断することを含む、方法。
【請求項８】
少なくとも、前記ポリマーを含むベースマトリックスと、前記窒化ホウ素充填材５〜９０重量％とを混合することが、単独スクリュー、複式スクリュー、噛合共回転スクリュー、噛合対向回転スクリュー、非噛合共回転スクリュー、非噛合対向回転スクリュー、往復運動スクリュー、ピン付きスクリュー、ピン付きバレル、ロール、ラム、ヘリカルロータ、又はこれらの組合せの少なくとも１つを使用することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
プロファイル押出しして厚み０．１〜５ｍｍのシートにすることをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記プレス及び硬化を、少なくとも１００℃の温度で少なくとも１０分間行う、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
熱界面材料であって、ｘ−ｙ面及びｚ面を有し、当該ｚ面が当該熱界面材料の厚さを通る方向に配向する熱界面材料の製造方法であって、
少なくとも、ポリマーを含むベースマトリックスと、小板構造を有する窒化ホウ素充填材５〜９０重量％とを混合し、
前記窒化ホウ素充填材の小板構造を、前記熱界面材料に対して、前記熱界面材料のｚ面に平行に整列させ、前記熱界面材料のバルク熱伝導率が、少なくとも１Ｗ／ｍＫとなるようにすることを含む方法であって、
前記窒化ホウ素を前記熱界面材料のｚ方向に平行な方向に整列させることが、
前記混合された混合物をプロファイル押出しして、連続するシートとし、
前記押出されたシートを圧縮ロールしてロールにし、
前記ロールを硬化し、前記ロール方向に対して垂直な方向にスライスして複数のパッドとすることを含む、方法。
【請求項１２】
熱界面材料であって、ｘ−ｙ面及びｚ面を有し、当該ｚ面が当該熱界面材料の厚さを通る方向に配向する熱界面材料の製造方法であって、
少なくとも、ポリマーを含むベースマトリックスと、小板構造を有する窒化ホウ素（ＢＮ）充填材５〜９０重量％とを混合し、
前記窒化ホウ素充填材の小板構造を、前記熱界面材料に対して、前記熱界面材料のｚ面に平行に整列させ、前記熱界面材料のバルク熱伝導率が、少なくとも１Ｗ／ｍＫとなるようにすることを含む方法であって、
少なくとも、ポリマーを含むベースマトリックスと、窒化ホウ素（ＢＮ）充填材５〜９０重量％とを混合することが、混合された材料に剪断力を加えることを含み、それが、前記混合された材料を押し出して、ｃ軸を有する円筒形状のロールとし、押し出されたロールを、ＢＮ小板が熱界面材料中で整列するように、円筒のｃ軸に対して垂直な方向にスライスすることによって行う、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の参照
本出願は、２００７年１月１０日付け出願の米国特許仮出願第６０／８８４，２４９号明細書に基づく優先権を主張し、その出願日の利益を主張するものである。
【０００２】
発明の分野
本発明は、熱界面材料及び熱界面材料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
マイクロ電子技術の進歩によって、信号及びデータをかつてない程の高速で処理する電子デバイスが登場した。電子回路及び／又は集積回路（「ＩＣ」）デバイス、例えばマイクロプロセッサ、記憶装置等は小型化し、それと共に熱散逸に関する要求はより大きくなっている。熱材料（thermal material）は、上記デバイス（例えばマイクロプロセッサ）から熱を散逸させるためのデバイス間インターフェイス（界面）としてパッケージ内で用いられてきた。１つの典型的な熱界面材料（ＴＩＭ）は、典型的には、ポリマーマトリックス及び熱伝導性充填材を含む。電子パッケージのために利用されているＴＩＭ技術は、複数の種類の材料、例えば相変化材料（phase change material）、エポキシ、グリース及びゲルを含む。
【０００４】
窒化ホウ素（ＢＮ）は、化学的に不活性な非酸化物セラミックス材料であり、その電気絶縁性、耐腐食性、高い熱伝導性及び潤滑性に基づき、多様な用途がある。図１に示すように、窒化ホウ素の小板（小片）のｘ−ｙ面に沿った熱伝導性は、小板の厚み（ｚ方向）を通しての熱伝導性よりも大きい。窒化ホウ素の六方晶構造のｚ方向の熱導電性は２．０Ｗ／ｍＫである一方、ｘ−ｙ面での熱伝導率は４００Ｗ／ｍＫであり、これについては、「Characterization and Performance of Thermally Conductive Epoxy Compound Fillers」、F. Hill、SMTA National Symposium「Emerging Packaging Technologies」、Research Triangle Park, N.C.（１９９６年１１月１８〜２１日）に記載されている通りである。ＢＮ小板の熱伝導率は、プレス方向に対し平行な方向で５９Ｗ／ｍＫであり、プレス方向に対して垂直な方向で３３Ｗ／ｍＫである（理論密度の約９０〜９５％に加熱圧された形態のＢＮで測定）。ＢＮの好ましい用途は、熱界面用の、ポリマー組成物への充填材料添加物としての使用である。
【０００５】
米国特許出願公開第２００４−００７７７６４号明細書は、ポリエステル、エポキシ又はポリアミドからなる群から選択されたポリマーと、３０〜５０重量％のＢＮ濃度に充填されたＢＮの球状凝集粒子とからなる熱界面材料を開示している。また、米国特許出願公開第２００６−０１２７４２２号明細書に記載されているように、球状ＢＮ粒子を含む熱界面材料は、１／ｍＫ〜約４０Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有している。小板形状のｈＢＮ粒子、つまり球状の凝集形状をしていない、より安価なＢＮ粉末を、同様の充填率で熱界面材料で使用する場合（使用されるポリマーマトリックスに依るが）、典型的に、最高の面貫通熱伝導率（ＴＣ）が０．３〜６Ｗ／ｍＫで得られる。米国特許第６，９１９，５０４号明細書には、フレキシブルな（可撓性の）ヒートシンク製品であって、ポリマーを含む基体と複数のポリマー製の突起とを含み、その突起が、突起内の主たる寸法の方向に実質的に整列した非球形の熱伝導性粒子を含むものを開示している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
窒化ホウ素の異方性の利点を最大限にすることによって改善された熱伝導特性を有する熱界面材料及び熱界面材料の製造方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、熱の排除を必要とする電子デバイス又は同様のシステムから熱エネルギーを散逸させるための熱界面材料を提供する。熱界面材料は、ポリマーを含むベースマトリックスと、小板構造を有する窒化ホウ素の充填材５〜９０重量％とからなっており、この窒化ホウ素粒子の小板構造は実質的に整列しており、それにより、熱界面材料が少なくとも１Ｗ／ｍＫのバルク熱伝導率を有する。
【０００８】
本発明はさらに、ポリマーを含む少なくとも１つのベースマトリックスと、小板構造を有する窒化ホウ素充填材５〜９０重量％とを混合し、この窒化ホウ素充填材の小板構造を整列させて、熱界面材料が少なくとも１Ｗ／ｍＫのバルク熱伝導率を有するようにすることによって、熱界面材料を構築する方法に関する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】小板の異方性の特徴を示す斜視図である。
【図２】本発明の熱界面を作る態様であって、熱パッドを積層させ、プレスし、硬化させ、積層方向に沿ってスライスする態様を示す図である。
【図３】本発明の熱界面を作る別の態様であって、熱パッドを丸め、硬化させ、円形ディスクにスライスする態様を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
ここで用いる限り、近似のための語（approximating language）は、それが関係する基本的な機能の変化を起こすことなく変動し得る任意の量的表現を修飾するために用いることができる。したがって、「約」及び「実質的に」のような用語によって修飾された値は、場合によってはその規定された値に正確に限定されるものではない。
【００１１】
本発明は、界面材料のマトリックス中にＢＮ充填材を含む熱界面材料に関する。一態様では、その組成物は、分散剤、他の種類の充填材等といった任意の成分を含む。
【００１２】
窒化ホウ素成分
熱界面材料で使用するためのＢＮは、当分野で公知のプロセスによって製作される結晶性の又は部分的に結晶性の窒化ホウ素粒子を含む。しかし、これは、非限定的に、米国特許第５，８９８，００９号明細書及び第６，０４８，５１１号明細書に開示されているようなプレス工程から製造されるＢＮ粉体、米国特許出願公開第２００５．００４１３７３号明細書に開示のようなＢＮ凝集粉体、米国特許出願公開第２００４０２０８８１２号明細書に開示のような高い熱拡散性を有するＢＮ粉体、米国特許第６，９５１，５８３号明細書に開示されているような高度に剥離されたＢＮ粉体を含む。一態様では、ＢＮ粉体は、小板の形態のＢＮ粒子を含む。
【００１３】
一態様では、ＢＮ粉体は、少なくとも２ミクロン（μｍ）の平均粒径を有する。別の態様では、ＢＮ粉体は１〜５０μｍの第１の平均粒径を有する。第３の態様では、ＢＮ粉体は５〜５０μｍの平均粒径を有する。１つの態様では、ＢＮ粉体は、１０μｍを超える平均凝集体径を有する、ｈＢＮ小板の不規則形状を有する凝集体を含む。一態様では、ＢＮ粉体は、４〜５００μｍの平均凝集体径を有する。１つの態様では、ＢＮ粉体は、異なるＢＮの種類の混合物であり、例えば、１０〜４０体積％のＢＮ粉体が約５〜２５μｍの平均粒径を示し、約６０〜９０体積％の粒子が約４０〜８０μｍの平均粒径を示す。
【００１４】
一態様では、ＢＮ粉体は、ｘ軸に沿った平均長さが少なくとも約１ミクロンであり、ｙ軸に沿った平均長さが典型的には約１〜２０μｍであり、厚みが約５ミクロン以下である小板の形態をしている。別の態様では、粉体は、約１：５〜約１：３００の平均の縦横比を有する小板の形態を有している。さらに別の態様では、ＢＮ小板の縦横比は約１：１０〜１：１００である。
【００１５】
一態様では、ＢＮは、結晶化指数が少なくとも０．１２である高度に整列された六方晶構造を有するｈ−ＢＮ粉体である。別の態様では、ＢＮ粉体は、約０．２０〜約０．５５の、さらに別の態様では約０．３０〜約０．５５の結晶化度を有する。さらに別の態様では、ＢＮは、少なくとも０．５５の結晶化指数を有する。
【００１６】
一態様では、ＢＮは、熱界面組成物が５〜９０重量％（ＴＩＭの全重量に対して）のレベルで含まれる充填材として使用される。第２の態様では、ＢＮは、１０〜７０重量％の充填材充填で使用される。第３の態様では、ＢＮ充填材充填の範囲は、２０〜６０重量％である。
【００１７】
ポリマーマトリックス
適切なマトリックス材料は、非限定的に、ポリジメチルシロキサン樹脂、エポキシ樹脂、アクリレート樹脂、他のオルガノ官能性ポリシロキサン樹脂、ポリイミド樹脂、フルオロカーボン樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、フッ素化ポリアリルエーテル、ポリアミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、フェノール・クレゾール樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂、ビスマレイミド樹脂、フルオロ樹脂、それらの混合物、並びに当業者に知られている他の任意のポリマー系を含む。（一般的なポリマーについては、「Polymer Handbook」、Branduf, J.、Immergut, E. H、Grulke, Eric A、Wiley lnterscience Publication, New York、第４版（1999）、「Polymer Data Handbook Mark」、James Oxford University Press, New York（1999）を参照）。樹脂は、硬化可能な熱可塑性プラスチックも含んでいてよい。
【００１８】
一態様では、ポリマーマトリックスは、ワックス又はホットメルトのような適合する材料を含む。パラフィンワックス、マイクロワックス、シリコーンワックス及びそれらをベースとした調合物を使用することもできる。エラストマー、例えばシリコーン、天然又は合成ゴム、アクリル系、ポリウレタン等も使用することができる。ガラス状の材料、例えばエポキシ系、フェノール系も適している。一態様では、ポリマーマトリックスは、架橋された構造であるか又は「Ｂ段階」となっていてよく、ユーザによる熱又は放射活性化によって架橋可能であるものを含む。
【００１９】
一態様では、ポリマーマトリックスは、少なくとも２つの成分を含み、第１の成分は、シリコーン、アクリル系、天然ゴム、合成ゴム又は他の適切なエラストマー材料のうちの１つ以上からなる単成分又は多成分エラストマーである。第２の成分は、操作温度付近で融点に達するようにポリマーマトリックスの融点に影響を与える融点成分である。例としては、Ｃ１２〜Ｃ１６アルコール、酸、エステル、並びにワックス、低分子量スチレン、メチルトリフェニルシラン材料、及びそれらの組合せ等が含まれる。適切なＣ１２−Ｃ１２−Ｃ１６酸及びアルコールには、ミリスチルアルコール、ミリスチルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール、ミリスチル酸及びステアリン酸が含まれる。
【００２０】
さらに別の態様では、ポリマーマトリックスは、少なくとも１つのゴム化合物と少なくとも１つのアミン樹脂とを混ぜ合わせ、熱界面材料が液体又は「軟質ゲル（soft gel）」の形態を取るようにすることによって製造される。ここで用いる限り、「軟質ゲル」とは、分散相が連続相と混ぜ合わせられているコロイドであって、粘性の「ゼリー状の」生成物を形成しているものを意味する。ゲル状態は、少なくとも１つのゴム化合物組成物と少なくとも１つのアミン樹脂組成物との架橋反応によってほぼ得られる。ゴムは、飽和又は不飽和であってよい。アミン及びアミノ樹脂は、樹脂の主鎖の任意の部分に少なくとも１つのアミン置換基を有する樹脂である。アミン及びアミノ樹脂は、尿素、チオ尿素、メラミン又は同類の化合物とアルデヒド、特にホルムアルデヒドとの反応から誘導された合成樹脂でもある。
【００２１】
一態様では、マトリックスの成分は、固体から高温でペースト又は液体へと可逆的に変化することができるポリオレフィンベースの組成物を含む。さらに別の態様では、ポリマーマトリックスは、有機−無機ハイブリッドマトリックスであってよい。ハイブリッドマトリックスは、化学的に定められた（chemically bound）典型金属元素（例えばアルミニウム、マグネシウム、ガリウム、インジウム）、典型半金属元素（例えばホウ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン、リン、セレン）、遷移金属元素（例えば白金、パラジウム、金、銀、銅、亜鉛、ジルコニウム、チタン、ルテニウム、ランタン等）又は無機クラスター（非限定的に、多面体オリゴマーシルセスキオキサン、ナノ金属酸化物、ナノシリコン酸化物、金属酸化物でコーティングされたナノ金属粒子及びナノ金属粒子を含む）を含む任意のポリマーを含む。有機−無機ハイブリッドポリマーマトリックスは、非限定的に、重合可能な基、例えばアルケニル、アリル、Ｓｉ−Ｈ、アクリレート、メタクリレート、スチレン、イソシアネート、エポキシド及び当業者に知られている他の一般的な基を含む有機モノマー、オリゴマー又はポリマーと、重合可能な基を有する無機クラスター又は有機金属化合物との共重合生成物であってよい。有機−無機ハイブリッドマトリックスは、無機クラスター又は有機金属化合物が重合可能な官能基を有していない場合も含むが、その表面ＯＨ又は他の官能基によってポリマーネットワークの一部となり得る。
【００２２】
任意の添加剤：
特定の用途では、耐火剤（難燃剤）の特徴が、適用規則によって０．５〜１０重量％の量で必要である且つ／又は要求される場合がある。例えば、電気的又は電子的用途で使用されるＴＩＭは、電気回路、ショート回路に且つ／又は関連する電子素子若しくは電子デバイスの使用によって発生する熱に直接曝され得る。したがって、業界基準又は規則は、ＴＩＭの使用において、燃焼試験等のような適格試験の実施を必要とする条件を課す。ＴＩＭ中に含有させるのに適切な耐火剤は、膨張性耐火剤及び／又は非膨張性耐火剤であってよい。別の態様では、耐火剤は、非ハロゲン含有であり、アンチモン不含である。耐火剤及び／又は共力剤及び／又は煤煙抑制剤の１つ以上の混合物を、本発明のＴＩＭで使用することもできる。耐火剤系の選択は、様々なパラメータ、例えば、所望の用途に対する業界基準によって、また膜ポリマーマトリックスの組成によって決定される。
【００２３】
ＴＩＭは、上記で除外した材料以外の他の多数の添加剤を含むことができる。適切な添加剤の例には、粘着付与剤（例えばロジンエステル、テルペン、フェノール及び脂肪族炭化水素樹脂、芳香族炭化水素樹脂、又は脂肪族及び芳香族合成炭化水素樹脂の混合物）、顔料、補強材、疎水性若しくは親水性シリカ、カルシウムカーボネート、強化剤、繊維、充填材、抗酸化剤、安定剤、並びにそれらの組合せが含まれる。上記の追加的な薬剤（物質）及び成分は、一般に、所望の最終特性、一態様では接着剤特性を有する製品を得るのに十分な量で添加される。
【００２４】
熱界面材料の製造プロセス
一態様では、ポリマーマトリックス、ＢＮ充填材及び任意の添加剤を混ぜ合わせた材料は、混合物を均一にするために、まず力又はエネルギーに曝される。エネルギー及び／又は力は、ＢＮ内の構造を整列させ、ＢＮ小板を整列させ、それによりＴＩＭの熱伝導性が改善される。組成物を均一化することは、剪断力、引張り力、圧縮力、超音波エネルギー、電磁気エネルギー、熱エネルギー、又は前記力若しくはエネルギー形態の少なくとも１つを含む組合せを含み、当分野で公知のプロセス装置で行われ、上記力は、単独スクリュー若しくは推進装置（single screw）、複式スクリュー（multiple screws）、噛合共回転若しくは対向回転スクリュー、非噛合共回転若しくは対向回転スクリュー、往復運動スクリュー、ピン付きスクリュー、ピン付きバレル、ロール、ラム、ヘリカルロータ、又は上記の少なくとも１つを有する組合せによって加えられる。
【００２５】
一態様では、混ぜ合わされた材料は、混合物を均一化する第１のステップで、剪断力に曝され、塑性のペレットに押し出される。続いて、この塑性ペレットは、プロファイル押出機（profile extruder）に供給され、半粘性である厚み一定の連続する塑性シートが製造される。別の態様では、プロファイル押出しされた後、この半粘性の塑性シートは、さらに、圧縮圧延段階へと供給することができ、ここで、シートは、硬化されたＢＮ樹脂コンパウンドの同心円筒を形成する。ここで用いる限り、圧縮圧延（compression rolling）とは、１つのロールをもう１つのロールと共に使用して、シートをプレスし／シートに負荷をかけて、シートを丸めることを意味する。押出し圧及び剪断によって、複数のＢＮ小板は、押出し方向と平行な方向に整列する。
【００２６】
図２に示すような一態様で、プロファイル押出機から得られた（又は圧縮圧延後の）シートは、所望のサイズに切断し、１つずつ所望の高さに積層し、その後、プレスし、場合によってはhullプレス中で温度１００〜１５０℃で約１５〜３０分間硬化させる。積層後、押し出された／硬化させたブロックを、積層方向（つまり図１のｚ方向）に対して垂直の方向に切断し、０．１〜５ｍｍの厚みを有するシートとする。
【００２７】
一態様では、ＢＮ／ポリマー混合物（ペレットの形態でか若しくはポリマーマトリックス中のＢＮの直接混合）は、まず押し出され、適切な直径の真っ直ぐな円筒を形成する。図３に示すさらに別の態様では、ＢＮ／ポリマー混合物を収容するプロファイル押出機から得られたシートは、円筒形に丸められ、続いてプレスされ、場合によっては硬化させて、円筒形ブロックを形成する。丸められ／押し出され／硬化させた円筒形ブロックを、次に、円筒の軸線に対して垂直な方向で切断して円形ディスクとし、これにより、熱パッドのｚ方向に沿って配向した板状ＢＮを有する熱パッドを生成される。
【００２８】
熱界面材料が、パッドのｚ軸線に対して平行な方向に整列した複数のＢＮ小板を有しているので、パッドの面を通る大きな熱伝導性を示す。これは、ｃ方向に沿った熱伝導性に比較してａ−ｂ面に沿った熱伝導性がより大きいというｈＢＮの大きな異方性の性質によるものである。熱界面パッドの製作プロセスの通常の方法では、ＢＮ充填材小板は、パッドの平面に沿って横たえられており、面貫通熱伝導率（面を突き抜ける方向での熱伝導率）は、面内熱伝導率よりもずっと小さい。本発明は、パッド中の充填材料の配向を変えることによって、ＢＮ小板のａ−ｂ面に沿った熱伝導性が高いことを利用するものである。
【００２９】
一態様では、本発明によるＴＩＭは、５〜９０重量％のＢＮ充填材充填で、少なくとも約１〜１２Ｗ／ｍＫのバルク熱伝導率を有する。別の態様では、ＢＮ充填材の量、ポリマーマトリックス、並びに使用したｈＢＮの特性に応じて、十分な数のＢＮ小板が、ＴＩＭが少なくとも２Ｗ／ｍＫのバルク熱伝導率を有するように整列している。ＢＮが少なくとも３０重量％充填された第３の態様では、ＴＩＭは、少なくとも１Ｗ／ｍＫのバルク熱伝導率を有する。ＢＮ充填が少なくとも５０重量％である第４の態様では、ＴＩＭは、少なくとも３Ｗ／ｍＫのバルク熱伝導率を有する。１つの態様では、ＴＩＭは、約２０〜約６０重量％のＢＮ充填となっている。
【００３０】
ＴＩＭは、作動している装置、つまり熱源、例えばマイクロプロセッサ電力供給アセンブリと、ヒートシンク、例えば熱透過材料のブロックとの間の熱界面を提供するパッド又は層として使用することができ、これにより、熱は、装置からヒートシンクへと伝達される。熱源又は熱装置は、その作動中に過剰の熱を発生する任意の種類の半導体デバイス又は電力供給アセンブリであってよく、その熱が排除されない場合に、熱によって装置が損傷を被り、その装置の動作が妨げられてしまうものである。
【００３１】
一態様では、熱界面パッドは、約０．０２５〜２．５ミリメートルの厚みを有する。このパッド厚みはさらに、特定の用途での要求、例えば電子機器又は電力供給部の冷却のためのより大きなスペースという特徴に見合うように大きくすることができる。
【００３２】
熱界面材料の応用
一態様では、熱伝導性の調合物は、塗布可能である、つまりグリース、ゲル及び相変化材料調合物として塗布することができる。別の態様では、組成物は、シート又はフィルムに予成形され、電子要素間に配置するために望ましい任意の形状に切断することができる。別態様では、組成物は、装置の熱発生又は熱散逸ユニットに予塗布し、Ｂ段階にして、保存することができる。そして、組み付けられたユニットを前記熱散逸又は熱発生ユニットに取り付け、完全に硬化させる。
【００３３】
一態様では、ＴＩＭが、相変化物質及びＢＮ充填材の混合物からなっており、ＴＩＭが、ロールの形状で又は予切断片として取り扱うことができるのに十分な結合力を有する。本発明のＴＩＭの他の態様には、テープ及び転写テープが含まれる。
【実施例】
【００３４】
以下、実施例を、本発明を例示するために示す。しかし、これは、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。
【００３５】
比較例Ａ：
この例では、ＢＮ粉体は、ＰＴ１１０（平均粒径４５ミクロンの六方晶小板ＢＮ）として、オハイオ州StrongsvilleのMomentive Performance Materials Inc.より市販されている。ＢＮ粉体は、実験室規模のFlackTek高速ミキサ中で約３５００ｒｐｍで、Sylgard 184シリコン樹脂及び硬化剤Sylgard 184と共に混合する。混合物は、３”×５”（３インチ×５インチ、７．６２ｃｍ×１２．７ｃｍ）の長方形の型に入れ、Hullプレス内で１３０℃で３０分間プレスして、厚み約１ｍｍのパッドを形成する。バルク熱伝導率は、Mathis(商標) Hot Disk Thermal Constant Analyzerによって測定した。
【００３６】
実施例Ｂ：
実施例Ｂでは、例Ａのパッドを、直径１”（１インチ、２．５４ｃｍ）の円形ディスクになるように切断し、積層し、層間にSylgard 184を少し塗布して、厚み１”（１インチ、２．５４ｃｍ）の積層体を形成した。この１”積層体を、またプレスし、Hullプレス中で３０分間硬化させた。プレス方向に沿って切断することによって、この積層体から片をスライスした。このようにして得られた、整列したＢＮ小板を有するスライスされたパッドについてバルク熱伝導率を測定した。
【００３７】
表１に、従来のＴＩＭの熱伝導率と、整列したＢＮ小板を有する本発明のＴＩＭとの比較を示す。
【００３８】
【表１】
0005608371.tif 000002
【００３９】
以上、好ましい態様を参照して本発明を説明したが、本発明の範囲から逸脱することがなければ、様々な変更が可能であり、また同等物をその要素に置き換え可能であるということは当業者に理解されるであろう。開示した特定の態様により本発明が限定されることは意図しておらず、本発明は、添付の特許請求の範囲内にある全ての態様を包含する。また、引用した全ての文献が参照によりここに援用されることを明記する。
【図１】
0005608371.tif 000003
【図２】
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【図３】
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