(57)【要約】本明細書に記載の層状熱的コンポーネントは、少なくとも１種の熱的インターフェースコンポーネントおよび前記熱的インターフェースコンポーネントに結合した少なくとも１種のヒートスプレッダコンポーネントを含む。本明細書において開示された層状熱的コンポーネントを形成するための方法は、ａ）少なくとも１種の熱的インターフェースコンポーネントを提供すること、ｂ）少なくとも１種のヒートスプレッダコンポーネントを提供すること、およびｃ）少なくとも１種の熱的インターフェースコンポーネントおよび少なくとも１種のヒートスプレッダコンポーネントを物理的に結合することを含む。基板層を含む少なくとも１種の追加の層を、層状熱的コンポーネントに結合することができる。本明細書において開示された熱的インターフェースコンポーネントを形成するための方法は、ａ）少なくとも１種の飽和ゴム化合物を提供すること、ｂ）少なくとも１種のアミン樹脂を提供すること、ｃ）少なくとも１種の飽和ゴム化合物と少なくとも１種のアミン樹脂を架橋させて、架橋したゴム−樹脂混合物を形成すること、ｄ）少なくとも１種の熱伝導性フィラーを、前記架橋したゴム−樹脂混合物に添加すること、およびｅ）湿潤剤を前記架橋したゴム−樹脂混合物に添加することを含む。この方法は、さらに、少なくとも１種の相変化材料を熱的インターフェースコンポーネントに添加することを含むこともできる。少なくとも１種のはんだ材料を含む、適切なインターフェース材料を作製することもできる。加えて、少なくとも１種のはんだ材料および少なくとも１種の樹脂コンポーネントを含む、適切なインターフェース材料を作製することもできる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１種の熱的インターフェースコンポーネントおよび前記熱的インターフェースコンポーネントに結合された少なくとも１種のヒートスプレッダコンポーネントを含む、層状熱的コンポーネント。
【請求項２】
少なくとも１種の熱的インターフェースコンポーネントが、架橋性材料を含む請求項１に記載の層状熱的コンポーネント。
【請求項３】
少なくとも１種の熱的インターフェースコンポーネントが、少なくとも１種のゴム化合物および少なくとも１種の熱伝導性フィラーを含む請求項１に記載の層状熱的コンポーネント。
【請求項４】
少なくとも１種の熱的インターフェースコンポーネントが、少なくとも１種の架橋剤部分、少なくとも１種の架橋化合物または少なくとも１種の架橋樹脂を含む請求項３に記載の層状熱的コンポーネント。
【請求項５】
少なくとも１種の架橋剤部分、少なくとも１種の架橋化合物または少なくとも１種の架橋樹脂が、アミン樹脂またはアミンベース化合物を含む請求項４に記載の層状熱的コンポーネント。
【請求項６】
少なくとも１種のゴム化合物が、少なくとも１個の末端ヒドロキシル基を含む請求項３に記載の層状熱的コンポーネント。
【請求項７】
少なくとも１種のゴム化合物が、少なくとも１個の第二級、第三級または他の内部ヒドロキシル基を含む請求項３または６に記載の層状熱的コンポーネント。
【請求項８】
少なくとも１種の熱的インターフェースコンポーネントが、少なくとも１種のはんだ材料を含む請求項１に記載の層状熱的コンポーネント。
【請求項９】
少なくとも１種のはんだ材料が、ペーストを含む請求項８に記載の層状熱的コンポーネント。
【請求項１０】
少なくとも１種のはんだ材料が、以下の、すなわち、インジウム、銅、銀、アルミニウム、ガリウム、錫またはビスマスの少なくとも１種を含む請求項８に記載の層状熱的コンポーネント。
【請求項１１】
少なくとも１種の熱的インターフェースコンポーネントが、少なくとも１種の樹脂コンポーネントをさらに含む請求項８に記載の層状熱的コンポーネント。
【請求項１２】
少なくとも１種の樹脂コンポーネントが、シリコーン化合物を含む請求項１１に記載の層状熱的コンポーネント。
【請求項１３】
シリコーン化合物が、ビニルＱレジンまたはビニルシリコーンを含む請求項１２に記載の層状熱的コンポーネント。
【請求項１４】
少なくとも１種のはんだ材料が、以下の、すなわち、インジウム、錫、銀、ビスマスまたはアルミニウムの少なくとも１種を含む請求項１１に記載の層状熱的コンポーネント。
【請求項１５】
架橋添加剤をさらに含む請求項１１に記載の層状熱的コンポーネント。
【請求項１６】
架橋添加剤が、シロキサン化合物を含む請求項１５に記載の層状熱的コンポーネント。
【請求項１７】
シロキサン化合物が、水素化物官能性シロキサン化合物を含む請求項１６に記載の層状熱的コンポーネント。
【請求項１８】
少なくとも１種のヒートスプレッダコンポーネントが、少なくとも１種の金属または金属ベースの基板材料を含む請求項１に記載の層状熱的コンポーネント。
【請求項１９】
少なくとも１種の金属または金属ベースの基板材料が、ニッケル、アルミニウムまたは銅を含む請求項１８に記載の層状熱的コンポーネント。
【請求項２０】
少なくとも１種の金属または金属ベースの基板材料が、ＡｌＳｉＣを含む請求項１９に記載の層状熱的コンポーネント。
【請求項２１】
少なくとも１種のヒートスプレッダコンポーネントが、約０．２５ｍｍから約６ｍｍの厚さを有する請求項１に記載の層状熱的コンポーネント。
【請求項２２】
少なくとも１種のヒートスプレッダコンポーネントが、約１ｍｍから約５ｍｍの厚さを有する請求項２１に記載の層状熱的コンポーネント。
【請求項２３】
少なくとも１種の熱的インターフェースコンポーネントを提供すること、
少なくとも１種のヒートスプレッダコンポーネントを提供すること、および
少なくとも１種の熱的インターフェースコンポーネントを、少なくとも１種のヒートスプレッダコンポーネントに結合すること
を含む層状熱的コンポーネントを形成する方法。
【請求項２４】
少なくとも１種の熱的インターフェースコンポーネントが、架橋性材料を含む請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
少なくとも１種の熱的インターフェースコンポーネントが、少なくとも１種のゴム化合物および少なくとも１種の熱伝導性フィラーを含む請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
少なくとも１種の熱的インターフェースコンポーネントが、少なくとも１種の架橋剤部分、少なくとも１種の架橋化合物または少なくとも１種の架橋樹脂をさらに含む請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
少なくとも１種の架橋剤部分、少なくとも１種の架橋化合物または少なくとも１種の架橋樹脂が、アミン樹脂またはアミンベース化合物を含む請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
少なくとも１種のゴム化合物が、少なくとも１個の末端ヒドロキシル基を含む請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
少なくとも１種のゴム化合物が、少なくとも１個の第二級、第三級または他の内部ヒドロキシル基を含む請求項２５または２８に記載の方法。
【請求項３０】
少なくとも１種の熱的インターフェースコンポーネントが、少なくとも１種のはんだ材料を含む請求項２３に記載の方法。
【請求項３１】
少なくとも１種のはんだ材料が、ペーストを含む請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
少なくとも１種のはんだ材料が、以下の、すなわち、インジウム、銅、銀、アルミニウム、ガリウム、錫またはビスマスの少なくとも１種を含む請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
少なくとも１種の熱的インターフェースコンポーネントが、少なくとも１種の樹脂コンポーネントをさらに含む請求項３０に記載の方法。
【請求項３４】
少なくとも１種の樹脂コンポーネントが、シリコーン化合物を含む請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
シリコーン化合物が、ビニルＱレジンまたはビニルシリコーンを含む請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
少なくとも１種のはんだ材料が、以下の、すなわち、インジウム、錫、銀、ビスマスまたはアルミニウムの少なくとも１種を含む請求項３３に記載の方法。
【請求項３７】
架橋添加剤をさらに含む請求項３３に記載の方法。
【請求項３８】
架橋添加剤が、シロキサン化合物を含む請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
シロキサン化合物が、水素化物官能性シロキサン化合物を含む請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
少なくとも１種のヒートスプレッダコンポーネントが、少なくとも１種の金属または金属ベースの基板材料を含む請求項２３に記載の方法。
【請求項４１】
少なくとも１種の金属または金属ベースの基板材料が、ニッケル、アルミニウムまたは銅を含む請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
少なくとも１種の金属または金属ベースの基板材料が、ＡｌＳｉＣを含む請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
少なくとも１種のヒートスプレッダコンポーネントが、約０．２５ｍｍから約６ｍｍの厚さを有する請求項２３に記載の方法。
【請求項４４】
少なくとも１種のヒートスプレッダコンポーネントが、約１ｍｍから約５ｍｍの厚さを有する請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
請求項１に記載の層状熱的コンポーネントを含む電子コンポーネント。
【請求項４６】
請求項１に記載の層状熱的コンポーネントを含む半導体コンポーネント。
【請求項４７】
請求項２３に記載の層状熱的コンポーネントを含む電子コンポーネント。
【請求項４８】
請求項２３に記載の層状熱的コンポーネントを含む半導体コンポーネント。
【請求項４９】
少なくとも１種の飽和ゴム化合物を提供すること、
少なくとも１種のアミン樹脂を提供すること、
少なくとも１種の飽和ゴム化合物および少なくとも１種のアミン樹脂を架橋させて架橋したゴム−樹脂混合物を形成すること、
少なくとも１種の熱伝導性フィラーを前記架橋したゴム−樹脂混合物に添加すること、および
湿潤剤を前記架橋したゴム−樹脂混合物に添加すること
を含む、請求項１または請求項２３に記載の熱的インターフェースコンポーネントを形成する方法。
【請求項５０】
少なくとも１種の相変化材料を熱的インターフェース材料に添加することをさらに含む請求項４９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子コンポーネント、半導体コンポーネントおよびその他の関連した層状コンポーネント分野における熱的インターコネクトシステム、熱的インターフェースシステムおよびインターフェース材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子コンポーネントは、増加する一方の消費者用および市販電子製品で使用されている。これらの消費者用および市販製品のいくつかの例には、テレビジョン、パーソナルコンピュータ、インターネットサーバ、携帯電話、ポケットベル、手のひらサイズのシステム手帳、携帯ラジオ、カーステレオ、またはリモコン装置が含まれる。
【０００３】
これらの消費者用および市販電子機器の需要が高まるにつれて、これらの同じ製品が、消費者および企業用に、より小型に、より機能的に、より携帯向きになるようにという要求も存在する。
【０００４】
これらの製品のサイズが小さくなった結果、これらの製品が含むコンポーネントもまた、より小型化しなければならない。サイズを減少または縮小する必要のある、これらのコンポーネントのいくつかの例には、印刷回路または配線盤、抵抗器、配線、キーボード、タッチパッド、およびチップパッケージが含まれる。
【０００５】
従って、より小さな電子コンポーネントの需要に適応して、コンポーネントを縮小することができる、よりよい製造材料および方法があるか否かを決めるために、コンポーネントは分解され、研究されている。層状コンポーネントでは、１つの目標は、層の数を減らし、同時に残りの層の機能性および耐久性を高めることであるように見える。しかし、層のいくつかおよび層のコンポーネントは、通常、デバイスを稼働させるために存在しているのである以上、この仕事は困難なものであり得る。
【０００６】
さらに、電子デバイスがより小型になり、より高速で作動するようになるにつれ、熱の形で放出されるエネルギーが劇的に増加する。産業界で人気のあるやり方は、そのようなデバイス中で熱的グリース、またはグリース様の材料を単独でまたは担体に載せて使用し、物理的なインターフェースを通して、過剰な熱を移動させることである。熱的インターフェース材料のもっとも普通の種類は、熱的グリース、相変化材料、およびエラストマーテープである。熱的グリースまたは相変化材料は、非常に薄い層として塗られ、隣接する表面間を緊密に接触させる能力があるので、エラストマーテープより、熱抵抗が低い。通常の熱インピーダンスの値は、０．２〜１．６℃・ｃｍ２／Ｗの間である。しかし、熱的グリースの重大な欠点は、−６５℃〜１５０℃などの、熱サイクルを受けた後、または超ＬＳＩチップ中で使用されてパワーサイクルを受けた後で、熱的性能が大きく低下することである。表面平坦性から大きく逸脱した結果、電子デバイス中で対になる表面間にギャップが形成される場合、または製造許容差などの他の理由で、対になる表面の間に大きなギャップが存在する場合は、これらの材料の性能が低下することも分かっている。これらの材料の熱伝達性能が急激に低下すると、これらの材料が使用されている電子デバイスの性能は、悪影響を受ける。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、ａ）デバイスの大きさおよび層の数を最小にしながら、顧客の仕様を満たす熱的インターフェース材料および層状コンポーネントを設計し、生産すること；ｂ）材料、コンポーネントまたは最終製品の互換性の要求を考慮した、より効率的な、よりよく設計された材料および／またはコンポーネントを生産すること；ｃ）意図されている熱的インターフェースおよび層状材料を含む、所望の熱的インターフェース材料および層状コンポーネントを生産するための信頼性ある方法を開発すること；およびｄ）パッケージアセンブリに必要な生産段階数を効率的に減らし、その結果、今度は、従来からある、他の層状材料、コンポーネントおよび工程よりも、より低コストで所有できるようにすること；という要求が絶えることなく続いている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書に記載の層状熱的コンポーネントは、少なくとも１種の熱的インターフェースコンポーネントおよびその熱的インターフェースコンポーネントに結合された少なくとも１種のヒートスプレッダコンポーネントを含む。意図されている層状熱的コンポーネントを形成するための方法は、ａ）少なくとも１種の熱的インターフェースコンポーネントを提供すること、ｂ）少なくとも１種のヒートスプレッダコンポーネントを提供すること、およびｃ）少なくとも１種の熱的インターフェースコンポーネントおよび少なくとも１種のヒートスプレッダコンポーネントを物理的に結合することを含む。基板層を含む、少なくとも１種の追加の層を、層状熱的コンポーネントに結合することができる。
【０００９】
本明細書において開示された熱的インターフェースコンポーネントを形成するための方法は、ａ）少なくとも１種の飽和ゴム化合物を提供すること、ｂ）少なくとも１種のアミン樹脂を提供すること、ｃ）少なくとも１種の飽和ゴム化合物と少なくとも１種のアミン樹脂を架橋させて、架橋したゴム−樹脂混合物を形成すること、ｄ）少なくとも１種の熱伝導性フィラーを、その架橋したゴム−樹脂混合物に添加すること、およびｅ）湿潤剤をその架橋したゴム−樹脂混合物に添加することを含む。この方法は、さらに、少なくとも１種の相変化材料を熱的インターフェースコンポーネントに添加することを含むこともできる。
【００１０】
少なくとも１種の樹脂コンポーネントおよび少なくとも１種のはんだ材料を含む、適切なインターフェース材料を作製することもできる。少なくとも１種のはんだ材料を含む、別の適切なインターフェース材料を作製することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下の、本発明の好ましい実施形態の詳細な記述から、本発明のさまざまな目的、特徴、側面および利点がさらに明らかになろう。
【００１２】
広範囲にわたる種々のインターフェース条件および要求に対して低い熱抵抗を示す、一連の熱的インターフェース材料が、本明細書に記載される。熱的インターコネクト材料および層は、以下の設計目標、すなわち、
ａ）薄層または超薄層またはパターン中に置くことができること、
ｂ）従来の熱的接着剤よりもよりよく熱エネルギーを伝えることができること、
ｃ）相対的に高い堆積速度を有すること、
ｄ）堆積層に穴を開けることなく、表面または他の層の上に堆積させることができること、および
ｅ）下にある材料層の移動を制御できること、
を満たす、金属、合金および適切な複合材料を含むことができる。
【００１３】
インターフェース材料は、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｃ．が製造している、高熱伝導性の相変化材料である、ＰＣＭ４５（ＰＣＭ＝「相変化材料」）、またはＨｏｎｅｙｗｅｌｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｃ．の製品を含む、金属および金属ベースの基板材料を含むことができる。
【００１４】
適切なインターフェース材料またはコンポーネントは、対になる表面と一致（その表面をぬらす）しなければならず、低い体積熱抵抗および低い接触抵抗を持たなければならない。体積熱抵抗は、材料またはコンポーネントの厚さ、熱伝導率および面積の関数として表すことができる。接触抵抗は、材料またはコンポーネントが対になる表面、層または基板と、いかに上手く接触することができるかの尺度である。インターフェース材料またはコンポーネントの熱抵抗は、以下のように表すことができる：
Θインターフェース＝ｔ／ｋＡ＋２Θ接触      式１
上式で、Θは熱抵抗であり、
ｔは材料の厚さであり、
ｋは材料の熱伝導率であり、
Ａはインターフェースの面積である。
【００１５】
項「ｔ／ｋＡ」は、バルク材料の熱抵抗を表し、「２Θ接触」は２つの表面の接触熱抵抗を表す。適切なインターフェース材料またはコンポーネントは、低い体積抵抗および低い接触抵抗を、つまり、対になる表面で、持たなければならない。
【００１６】
多くの電子および半導体用途では、インターフェース材料またはコンポーネントが、熱膨張係数（ＣＴＥ）の不一致によるコンポーネントの反りおよび／または製造に起因する表面平坦性からの逸脱を、受け入れることを要求する。
【００１７】
熱的グリースなどの、ｋが小さい値である材料は、インターフェースが薄ければ、つまり、「ｔ」の値が小さければ、上手く機能する。インターフェースの厚さが、０．００２インチという僅かな値でも、厚くなれば、熱的性能は劇的に低下することになる。また、そのような用途では、対となるコンポーネント間の熱膨張係数の差によって、それぞれの温度またはパワーサイクルと共に、ギャップが膨張および収縮する。インターフェースの厚さのこの変動は、流体インターフェース材料（グリースなど）をインターフェースから汲み流してしまう原因となる。
【００１８】
より大面積のインターフェースは、製造時に表面平坦性から、より逸脱しやすい。熱的性能を最適化するために、インターフェース材料は、非平坦性表面に順応することができ、それにより接触抵抗を低下させることができなければならない。
【００１９】
最適なインターフェース材料および／またはコンポーネントは、高い熱伝導率および高い機械的コンプライアンスを有しており、例えば、力を掛けられたとき弾性的にたわむことになる。高熱伝導率は、式１の第１項を減少させ、高い機械的コンプライアンスは、第２項を減少させる。本明細書に記載された層状インターフェース材料および層状インターフェース材料の個々のコンポーネントは、これらの目標を達成する。適切に製造される場合は、本明細書に記載のヒートスプレッダコンポーネントは、熱的インターフェース材料およびヒートスプレッダコンポーネントの対になる表面の間の距離を埋め、それにより、一方の表面から他の表面に連続した高熱伝導率の経路がもたらされる。
【００２０】
本明細書に記載の層状熱的コンポーネントは、架橋性であってもよい少なくとも１種の熱的インターフェースコンポーネントおよびその少なくとも１種の熱的インターフェースコンポーネントに結合された少なくとも１種のヒートスプレッダコンポーネントを含む。意図されている層状熱的コンポーネントを形成するための方法は、ａ）架橋性であってもよい熱的インターフェースコンポーネントを提供すること、ｂ）ヒートスプレッダコンポーネントを提供すること、ｃ）熱的インターフェースコンポーネントとヒートスプレッダコンポーネントとを物理的に結合することを含む。少なくとも１種の追加の層が、本明細書に記載の層状熱的コンポーネントに結合されうる。この少なくとも１種の追加の層は、別のインターフェース材料、表面、基板、接着剤、順応性の繊維状のコンポーネントまたは他の適切な層を含むことができる。
【００２１】
適切な熱的インターフェースコンポーネントは、対になる表面に順応できる（その表面を「ぬらす」）材料を含み、低い体積熱抵抗および低い接触抵抗を有する。意図されている熱的インターフェースコンポーネントは、少なくとも１種のゴム化合物および少なくとも１種の熱伝導性フィラーを組み合わせることによって製造される。別の意図されている熱的インターフェースコンポーネントは、少なくとも１種のゴム化合物、少なくとも１種の架橋剤部分、架橋化合物または架橋樹脂および少なくとも１種の熱伝導性フィラーを組み合わせることによって製造される。これらの意図されているインターフェース材料は、液体または「ソフトゲル」の形態をとる。本明細書において、「ソフトゲル」は、分散相が連続相と結合して、粘性の「ゼリー様の」生成物を形成しているコロイドを意味する。熱的インターフェースコンポーネントのゲル状態またはソフトゲル状態は、少なくとも１種のゴム化合物組成物および少なくとも１種の架橋剤部分、架橋化合物または架橋樹脂間の架橋反応によってもたらされる。少なくとも１種の架橋剤部分、架橋化合物または架橋樹脂は、アミン樹脂またはアミンベースの樹脂などの、適切などの架橋性官能基をも含むことができる。より具体的には、アミン樹脂などの少なくとも１種の架橋剤部分、架橋化合物または架橋樹脂がゴム組成物中に取り込まれ、ゴム化合物上の第一級ヒドロキシ基を架橋させ、ソフトゲル相を形成する。従って、ゴム化合物の少なくともいくつかは、少なくとも１種の末端ヒドロキシ基を含むものであることが意図されている。本明細書において、「ヒドロキシ基」という用語は、溶液中でイオン化してＯＨ基を生じる、多くの無機および有機化合物中に現れる１価の基−ＯＨを意味する。また、「ヒドロキシ基」は、アルコールの特性基でもある。本明細書において、「第一級ヒドロキシ基」という用語は、ヒドロキシ基が分子または化合物の末端位置に存在することを意味する。本明細書において意図されているゴム化合物は、アミン樹脂と架橋反応することもできる、追加的な第二級、第三級または他の内部ヒドロキシ基を含むこともできる。この追加的な架橋は、ゲルが取り込まれることになっている製品またはコンポーネントに必要とされる最終ゲル状態に応じて、好ましいものとなりうる。
【００２２】
ゴム化合物は、組成物中の他のコンポーネントに応じて、他のゴム化合物と分子間で架橋すること、またはそのゴム化合物自体と分子内で架橋することができるという点で、「自己架橋性」であり得ることが意図されている。ゴム化合物は、アミン樹脂化合物によって架橋することができ、それ自体でまたは他のゴム化合物と共に、いくらかの自己架橋活性を発揮することが、意図されている。
【００２３】
好ましい実施形態では、使用されるゴム組成物または化合物は、飽和または不飽和のいずれでもありうる。飽和ゴム化合物は、熱酸化分解をより受けにくいので、この用途では好ましい。使用することができる飽和ゴムの例には、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ、ＥＰＤＭ）、ポリエチレン／ブチレン、ポリエチレン−ブチレン−スチレン、ポリエチレン−プロピレン−スチレン、水素化ポリアルキルジエン「モノ−オール」（水素化ポリブタジエンモノ−オール、水素化ポリプロパジエンモノ−オール、水素化ポリペンタジエンモノ−オールなど）、水素化ポリアルキルジエン「ジオール」（水素化ポリブタジエンジオール、水素化ポリプロパジエンジオール、水素化ポリペンタジエンジオールなど）および水素化ポリイソプレンがある。しかし、化合物が不飽和の場合は、その化合物を水素化処理して、二重結合の少なくともいくらかを破壊または除去することが、非常に好ましい。本明細書において、「水素化処理」という用語は、二重結合のいくつかまたは全てに水素を直接付加して飽和生成物を生成する（付加水素化）こと、または、二重結合を完全に破壊してその断片がさらに水素と反応する（水素化分解）ことにより、不飽和有機化合物が水素と反応することを意味する。不飽和ゴムおよびゴム化合物の例には、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリスチレン−ブタジエンおよび他の不飽和ゴム、ゴム化合物またはゴム化合物の混合物／組み合わせがある。
【００２４】
本明細書において、「順応性のある（ｃｏｍｐｌｉａｎｔ）」という用語は、室温で固い、および撓まない、のとは対照的に、特に室温付近で、撓み、成形性のある材料またはコンポーネントの性質を包含する。本明細書において、「架橋性」という用語は、未だ架橋していない材料または化合物を指す。
【００２５】
本明細書において、「架橋」という用語は、少なくとも２つの分子、または長い分子の２つの部分が化学的な相互作用により、互いに結合される過程を指す。そのような相互作用は、共有結合の形成、水素結合の形成、疎水性、親水性、イオン性および静電的相互作用を含む、多くの異なった方式で発生しうる。さらに、分子的相互作用は、分子とそれ自体の間の、または２種以上の分子間の少なくとも一時的な物理的結合によって、特徴付けることができる。
【００２６】
各種類の２種以上のゴム化合物を組み合わせて熱的インターフェースコンポーネントを製造することができる；しかし、いくつかの意図されている熱的インターフェースコンポーネントでは、ゴム化合物または成分の少なくとも１種は、飽和化合物ということになる。適切な熱的フィラーを有するオレフィン含有または不飽和の熱的インターフェースコンポーネントは、約０．５ｃｍ２℃／Ｗ未満の熱的能力を示す。液体オレフィンおよび液体オレフィン混合物（アミン樹脂を含有するものなど）は、熱活性化により架橋してソフトゲルを形成するので、熱的グリースとはことなり、ＩＣデバイス中で熱サイクルまたはフローサイクル（ｆｌｏｗ  ｃｙｃｌｉｎｇ）を受けた後で、熱的インターフェースコンポーネントの熱的性能が低下することはないであろう。さらに、熱的インターフェースコンポーネントとして使用される場合は、熱的グリースが使用されたときのように「絞り出されてしまう」ことはないであろうし、熱サイクルの間に、界面で層剥離することはないであろう。
【００２７】
アミンまたはアミンベース樹脂などの架橋剤または架橋化合物を、ゴム組成物またはゴム化合物の混合物中に添加しまたは取り入れて、主として、架橋剤とゴム化合物の少なくとも１種の上にある第一級または末端ヒドロキシル基との架橋反応を容易にすることができる。架橋反応を容易にするために、他の樹脂材料またはポリマー材料を、アミンベース樹脂と共に、またはアミンベース樹脂を置換して、添加することができることを理解されたい。アミン樹脂とゴム化合物との架橋反応により、混合物中に、液体状態ではなく、「ソフトゲル」相が生じる。アミン樹脂およびゴム組成物および／またはゴム化合物同士の間の架橋の程度により、ソフトゲルのコンシステンシーが決まることになる。例えば、アミン樹脂とゴム化合物が最小量の架橋（架橋に使用できるサイトの約１０％が、架橋反応で実際に使われる）をする場合は、ソフトゲルはより「液体様」になるはずである。しかし、アミン樹脂とゴム化合物が大量の架橋（架橋に使用できるサイトの約４０〜６０％が、架橋反応で実際に使われ、ことによると、ゴム化合物自体の間の分子間および分子内架橋が、測定できる程度に存在する）をする場合は、ゲルは濃度がより高くなり、より「固体様」になるはずである。
【００２８】
アミンおよびアミノ樹脂は、樹脂のバックボーン（ｂａｃｋｂｏｎｅ）のどの部分に存在してもよい、少なくとも１種のアミン置換基を含む樹脂である。アミンおよびアミノ樹脂は、尿素、チオ尿素、メラミンまたはアルデヒド、特にホルムアルデヒドとの類縁（ａｌｌｉｅｄ）化合物との反応から誘導される合成樹脂でもある。通常のおよび意図されているアミン樹脂は、第一級アミン樹脂、第二級アミン樹脂、第三級アミン樹脂、グリシジルアミン系エポキシ樹脂、アルコキシベンジルアミン（ａｌｋｏｘｙｂｅｎｚｙｌ  ａｍｉｎｅ）樹脂、エポキシアミン樹脂、メラミン樹脂、アルキル化メラミン樹脂、およびメラミンアクリル樹脂である。メラミン樹脂は、ａ）環ベース化合物であり、その環が３個の炭素と３個の窒素原子を含んでいる、ｂ）縮合反応により、他の化合物または分子と容易に結合することができる、ｃ）他の分子または化合物と反応することができ、鎖の成長および架橋を容易にする、ｄ）尿素樹脂より、耐水性および耐熱性が優れている、ｅ）水溶性シロップまたは水に分散する不溶性粉末として使用することができる、およびｆ）高い融点を有する（３２５℃より高く、比較的難燃性である）ことから、本明細書に記載のいくつかの意図されている実施形態において、特に有用であり好ましい。ブチル化メラミン樹脂、プロピル化メラミン樹脂、ペンチル化メラミン樹脂、ヘキシル化メラミン樹脂などのアルキル化メラミン樹脂は、樹脂が形成される間に、アルキルアルコールを取り入れることによって、形成される。これらの樹脂は、ペンキおよび釉薬溶媒および表面被覆中に溶解する。
【００２９】
熱的インターフェースコンポーネントまたは混合物中に分散される熱的フィラー粒子は、有利には、高い熱伝導率を有するべきである。適切なフィラー材料には、銀、ガリウム、銅、アルミニウム、およびそれらの合金などの金属；および窒化ホウ素、窒化アルミニウム、銀を被覆した銅、銀を被覆したアルミニウムなどの他の化合物、導電性高分子およびカーボン繊維が含まれる。熱的フィラー粒子は、インジウム、錫、鉛、アンチモン、テルル、ビスマス、または上述した金属の少なくとも１種を含む合金などのはんだ材料を含むこともできる。窒化ホウ素および銀、または窒化ホウ素および銀／銅の組み合わせによっても、熱伝導率が高められる。少なくとも２０重量％の量の窒化ホウ素および少なくとも約６０重量％の量の銀が、特に有用である。好ましくは約２０を超える、非常に好ましくは少なくとも約４０Ｗ／ｍ℃の熱伝導率を有するフィラーを使用することができる。最適には、約８０Ｗ／ｍ℃を下回らない熱伝導率を有するフィラーを有することが望ましい。
【００３０】
ここで、別段の指示がない限り、本明細書および特許請求の範囲で使用される、原料、コンポーネント、反応条件などの量を表す全ての数字は、全ての場合に「約」という用語で修飾されていると理解すべきであることを理解されたい。従って、それと反対のことが指示されていない限り、本明細書および添付の特許請求の範囲に記載される数字パラメータは、本明細書に示されている主題が獲得しようと求めている所望の性質に応じて、変動することがある概略値である。いずれにせよ、本特許請求の範囲に対して均等論を適用することを限定するつもりはないが、いずれの数値パラメータも、少なくとも、有効数字の数を考慮し、通常の丸めの技法を用いることにより、解釈すべきである。本明細書に示された主題の広い範囲を記載する、数字の範囲およびパラメータは、概略値であるにも拘わらず、具体的な実施例において記載された数値は、できる限り正確に報告されている。しかし、いかなる数値も、それぞれの試験測定に存在する標準偏差から必然の結果として生じる一定の誤差を、本質的に含む。
【００３１】
本明細書において、「金属」という用語は、シリコンおよびゲルマニウムなどの金属様の性質を有する元素に加えて、元素の周期律表のｄブロックおよびｆブロックに存在する元素を意味する。本明細書において、「ｄブロック」という用語は、元素の核を取りまく３ｄ、４ｄ、５ｄ、および６ｄ軌道を満たす電子を有する元素を意味する。本明細書において、「ｆブロック」という用語は、ランタンニドおよびアクチニドを含む、元素の核を取りまく４ｆおよび５ｆ軌道を満たす電子を有する元素を意味する。好ましい金属には、インジウム、銀、銅、アルミニウム、錫、ビスマス、ガリウムおよびそれらの合金、銀を被覆した銅、および銀を被覆したアルミニウムが含まれる。「金属」という用語は、合金、金属／金属複合材料、金属とセラミックの複合材料、金属とポリマーの複合材料、およびその他の金属複合材料を含む。本明細書で、「化合物」という用語は、化学過程により、元素に分解されうる一定の組成を有する物質を意味する。
【００３２】
Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ、Ｉｎｃ．Ｃｅｄａｒｖｉｌｌｅ、オハイオ、から販売されているような、「気相成長炭素繊維」（ＶＧＣＦ）と呼ばれる、特別な形をした炭素繊維を含むフィラーは、特に効果がある。ＶＧＣＦ、または「炭素マイクロ繊維（ｃａｒｂｏｎ  ｍｉｃｒｏ  ｆｉｂｅｒ）」は、熱処理により、高度に黒鉛化された種類のものである（熱伝導率＝約１９００Ｗ／ｍ℃）。約０．５重量％の炭素マイクロ繊維を添加すると、熱伝導率が著しく上昇する。そのような繊維はさまざまな長さおよび直径で利用できる；すなわち、約１ミリメートル（ｍｍ）から数十センチメートル（ｃｍ）までの長さおよび約０．１未満から約１００μｍを超えるまでの直径である。ＶＧＣＦの１種の有用な形は、直径が約１μｍを超えず、長さが約５０〜１００μｍであり、約５μｍを超える直径を有する通常の他の炭素繊維と較べて、約２または３倍の熱伝導率を有する。
【００３３】
既に考察した水素化したゴムと樹脂との組合せなどのポリマー系およびインターフェースコンポーネントおよびシステム中に、大量のＶＧＣＦを取り込むのは難しい。主として、熱伝導率をどれだけでも実質的に有利な方向に改善するために、大量の繊維をポリマーに添加しなければならないという理由で、炭素マイクロ繊維、例えば（約１μｍ、またはそれ未満）をポリマーに添加すると、炭素マイクロ繊維は上手く混ざらない。しかし、われわれは、従来の他のフィラーを比較的大量に含むポリマー系に対して、炭素マイクロ繊維を比較的大量に添加できることを発見した。単独でポリマーに添加することができる他の繊維と一緒に添加する場合は、炭素マイクロ繊維をより多く、ポリマーに添加することができ、従って、熱的インターフェースコンポーネントの熱伝導率を向上させることに関して、より大きな利益がもたらされる。望ましくは、炭素マイクロ繊維のポリマーに対する比率は、重量で約０．０５〜０．５０の範囲である。
【００３４】
少なくとも１種のゴム化合物、少なくとも１種の架橋剤または架橋剤化合物、および少なくとも１種の熱伝導性フィラーを含む、熱的インターフェースコンポーネントが一旦調製されると、組成物の物理的性質のいくつかを変える目的で、相変化材料を追加する必要があるか否かを決めるために、組成物を、電子コンポーネント、販売者、または電子製品の要求と比較しなければならない。特に、コンポーネントまたは製品の要求により、組成物またはインターフェース材料が「ソフトゲル」状態またはいくらか液体状態であることが必要とされる場合は、追加の相変化材料を追加する必要がないこともある。しかし、コンポーネント、層状材料または製品が、組成物または材料がより固体に似ていることを要求する場合は、少なくとも１種の相変化材料を追加すべきである。
【００３５】
本明細書において意図されている相変化材料には、蝋、ポリマー蝋またはそれらの混合物（パラフィン蝋など）が含まれる。パラフィン蝋は、一般式ＣｎＨ２ｎ＋２を有する固体炭化水素の混合物であり、約２０℃〜１００℃の範囲の融点を有する。いくつかの意図されている融点の例は、約４５℃および６０℃である。この範囲の融点を有する熱的インターフェースコンポーネントは、ＰＣＭ４５およびＰＣＭ６０ＨＤであり、両方ともＨｏｎｅｙｗｅｌｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｃ．が製造している。ポリマー蝋は、通常はポリエチレン蝋、ポリプロピレン蝋であり、約４０℃〜１６０℃の範囲の融点を有する。
【００３６】
ＰＣＭ４５は、約３．０Ｗ／ｍＫの熱伝導率、約０．２５℃ｃｍ２／Ｗ（０．００３８℃ｃｍ２／Ｗ）の熱抵抗を備え、通常、約０．００１５インチ（０．０４ｍｍ）の厚さで使用され、約５〜３０ｐｓｉの通常の柔らかさを備えている（塑性的に流下する（ｐｌａｓｔｉｃａｌｌｙ  ｆｌｏｗ  ｕｎｄｅｒ））。ＰＣＭ４５の典型的な特性は、ａ）超高充填密度−８０％を超える、ｂ）伝導性フィラー、ｃ）極めて低い熱抵抗、および前述のように、ｄ）約４５℃の相変化温度、である。ＰＣＭ６０ＨＤは、約５．０Ｗ／ｍＫの熱伝導率、約０．１７℃ｃｍ２／Ｗ（０．００２８℃ｃｍ２／Ｗ）の熱抵抗を備え、通常、約０．００１５インチ（０．０４ｍｍ）の厚さで使用され、約５〜３０ｐｓｉの通常の柔らかを備えている（塑性的に流下する（ｐｌａｓｔｉｃａｌｌｙ  ｆｌｏｗ  ｕｎｄｅｒ））。ＰＣＭ６０ＨＤの典型的な特性は、ａ）超高充填密度−約８０％を超える、ｂ）伝導性フィラー、ｃ）極めて低い熱抵抗、および前述のように、ｄ）約６０℃の相変化温度、である。ＴＭ３５０（相変化材料を含まず、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｃ．が製造している、熱的インターフェースコンポーネント）は、約３．０Ｗ／ｍＫの熱伝導率、約０．２５℃ｃｍ２／Ｗ（０．００３８℃ｃｍ２／Ｗ）の熱抵抗を備え、通常、約０．００１５インチ（０．０４ｍｍ）の厚さで使用され、約５〜３０ｐｓｉの通常の柔らかさを備えている（塑性的に流下する（ｐｌａｓｔｉｃａｌｌｙ  ｆｌｏｗ  ｕｎｄｅｒ））。ＴＭ３５０の典型的な特性は、ａ）超高充填密度−約８０％を超える、ｂ）伝導性フィラー、ｃ）極めて低い熱抵抗、ｄ）約１２５℃の硬化温度、およびｅ）分配可能な非シリコーンベースの熱的ゲルである。
【００３７】
しかし、パラフィンベースの相変化材料はいくつかの欠点を有する。材料自体が、非常に脆くて扱いにくい。熱サイクルの間に、その中で使用されているデバイスから隙間の外へ出て行きやすく、グリースに非常によく似ている。本明細書に記載の、ゴム−樹脂で改質したパラフィンポリマー蝋系は、これらの問題を回避して取り扱いやすさを大幅に向上させ、しなやかなテープまたは固体の層形状で製造することが可能であり、圧力下でも噴出せず、滲みだしもしない。ゴム−樹脂−蝋の混合物は、同一またはほぼ同一の温度を有するが、それらの融液の粘度はずっと高く、やすやすと移動することはない。さらに、ゴム−蝋−樹脂の混合物は、それ自体で架橋するように設計することができ、ある一定の用途では、噴出問題を確実に免れている。意図されている相変化材料の例は、マレイン化（ｍａｌｅｎｉｚｅｄ）パラフィン蝋、ポリエチレン−無水マレイン酸蝋、およびポリプロピレン−無水マレイン酸蝋である。ゴム−樹脂−蝋混合物は、約５０〜１５０℃の間の温度で機能的に形成し、架橋したゴム−樹脂のネットワークを形成する。
【００３８】
フィラー粒子、湿潤剤または酸化防止剤などの追加のフィラー、材料または粒子を熱的インターフェースコンポーネントに取り込むこともまた有利である。実質的に球形のフィラー粒子を、熱的インターフェースコンポーネントに添加し、充填密度を最大にすることができる。加えて、実質的に球形などであれば、圧密中に厚さをいくらか制御できることになる。ゴム材料中のフィラーとして使用できる通常の粒径は、約１〜２０μｍ、約２１〜４０μｍ、約４１〜６０μｍ、約６１〜８０μｍ、および約８１〜１００μｍの範囲であり、最大で約１００μｍである。
【００３９】
有機シラン、有機チタン酸エステル（ｏｒｇａｎｏｔｉｔａｎａｔｅ）、有機ジルコニウムなどの、官能性有機金属カップリング剤または「湿潤」剤を添加することによって、フィラー粒子の分散を容易にすることができる。有機チタン酸エステルは、ペーストの粘度を減少させ、フィラーの充填を増加する湿潤促進剤として作用する。使用できる有機チタン酸エステルは、チタン酸イソプロピルトリイソステアリル（ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ  ｔｒｉｉｓｏｓｔｅａｒｙｌ  ｔｉｔａｎａｔｅ）である。有機チタン酸エステルの一般的な構造は、ＲＯ−Ｔｉ（ＯＸＲＹ）であり、式中、ＲＯは加水分解可能な基であり、ＸおよびＹは結合官能基である。
【００４０】
硬化されたゴムゲルまたは固体の熱的インターフェースコンポーネントの酸化および熱分解を阻止するために、酸化防止剤を添加することができる。通常の有用な酸化防止剤は、Ｃｉｂａ  Ｇｉｅｇｙ  ｏｆ  Ｈａｗｔｈｏｒｎｅ、ニューヨーク、から市販されている、Ｉｒｇａｎｏｘ１０７６、フェノール型またはＩｒｇａｎｏｘ５６５、アミン型を含む（約０．０１％〜約１重量％で）。通常の硬化促進剤は、ジデシルアネチルアミンなどの第三級アミンを含む（約５０ｐｐｍ〜０．５重量％で）。
【００４１】
少なくとも１種のゴム化合物、少なくとも１種のアミン樹脂、少なくとも１種の相変化材料、または３種すべての間の架橋または連鎖反応を促進するために、少なくとも１種の触媒を熱的インターフェースコンポーネントに添加することもできる。本明細書において、「触媒」という用語は、それ自体が消費されるまたは化学変化を受けることなしに、化学反応速度に顕著に影響する物質または条件を意味する。触媒は、無機物、有機物、または有機基およびハロゲン化金属の組合せでありうる。物質ではないが、光および熱もまた触媒の役目をすることができる。意図されている実施形態では、触媒は酸である。他の意図されている実施形態では、触媒は、カルボン酸、酢酸、ギ酸、安息香酸、サリチル酸、ジカルボン酸、シュウ酸、フタル酸、セバシン酸、アジピン酸、オレイン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、フェニルステアリン酸（ｐｈｅｎｙｌｓｔｅａｒｉｃ  ａｃｉｄ）、アミノ酸およびスルホン酸などの、有機酸である。
【００４２】
本明細書に開示された熱的インターフェースコンポーネントを形成するための方法は、ａ）少なくとも１種の飽和ゴム化合物を提供すること、ｂ）少なくとも１種の、アミン樹脂などの架橋剤または架橋剤化合物を提供すること、ｃ）少なくとも１種の飽和ゴム化合物と少なくとも１種の架橋剤または架橋剤化合物を架橋させて、架橋したゴム−樹脂混合物を形成すること、ｄ）少なくとも１種の熱伝導性フィラーを、その架橋したゴム−樹脂混合物に添加すること、およびｅ）湿潤剤をその架橋したゴム−樹脂混合物に添加することを含む。この方法は、さらに、少なくとも１種の相変化材料をその架橋したゴム−樹脂混合物に添加することを含むこともできる。本明細書において考察するように、液体および固体の熱的インターフェースコンポーネントを、テープ、電子コンポーネント、半導体コンポーネント、層状材料および電子および半導体製品と共に、この意図されている方法を使用して、形成することができる。
【００４３】
意図されている熱的インターフェースコンポーネントを、（スクリーン印刷またはステンシル印刷などの）分配法（ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ  ｍｅｔｈｏｄｓ）により塗布される分配可能な液体ペーストとして提供し、次いで、所望するように硬化することができる。それはまた、ヒートシンクなどのインターフェース表面上に予め載せるための高度に順応性のある、硬化した、エラストマーフィルムまたはシートとして提供することもできる。それはさらに、適切な、どの分配法によってでも、表面上に塗布することができるソフトゲルまたは液体として提供することおよび製造することができる。さらにまた、その熱的インターフェースコンポーネントは、インターフェース表面または電子コンポーネントに直接貼り付けることができるテープとして、提供することができる。
【００４４】
熱的インターフェースコンポーネントのいくつかの実施形態を例示するために、例Ａ〜Ｆの下に記載したコンポーネントを混合して、いくつかの例を調製した。表に示したように、粘度、製品形状、熱インピーダンス、弾性率、および熱伝導率を含む組成物の性質を報告する。
【００４５】
示した例は、例えば、酸化防止剤、湿潤増進剤、硬化促進剤、粘度低下剤および架橋助剤などの、任意添加剤の１種またはそれ以上を含む。そのような添加物の量は、変化しうるが、一般に、次に述べる概略量（重量％）で有効に存在しうる：総量（フィラーとゴムとの合計）の約９５％までのフィラー、（総量の）約０．１〜１％の湿潤増進剤、（総量の）約０．０１〜１％の酸化防止剤、（総量の）約５０ｐｐｍ〜０．５％の硬化促進剤、約０．２〜１５％の粘度低下剤、および約０．１〜２％の架橋剤である。少なくとも約０．５％の炭素繊維を添加することにより、熱伝導率が著しく上昇することに、注目すべきである。
【００４６】
【表１】
2005538535.tif 000002
【００４７】
少なくとも１種のはんだ材料を含む、別の適切なインターフェース材料を製造／調製することができる。所望の融点および熱移動特性を提供するために、意図されている、はんだ材料が選ばれる。意図されたはんだは、約４０℃〜約２５０℃の温度範囲で融解するように選択される。いくつかの意図された実施形態では、はんだ材料は、インジウム、錫、鉛、銀、銅、アンチモン、ガリウム、テルル、ビスマスなどの純金属、または前述の金属の少なくとも１種を含む合金を含む。さらに意図された実施形態では、約１５６℃の融点を有することから、純インジウムがはんだ材料として選択される。これらの実施形態では、インジウムを、シアン化インジウム、インジウムフルオロベート（ｉｎｄｉｕｍ  ｆｌｕｏｒｏｂａｔｅ）、スルファミン酸インジウムおよび／または硫酸インジウムを含む電解質から容易に電析させることができる。インジウムが一旦ヒートスプレッダ上にメッキされると、−銀、白金またはパラジウムなどの−貴金属および／または低温でケイ化物を形成する物などの材料の層が、インジウムが空気に曝されたときに酸化されるのを抑制するために、インジウム層を覆うことができる。白金およびパラジウムは、低温ケイ化物形成物であるので、この層の材料としてはよい選択である。ケイ化パラジウムを含めて、より低温のケイ化物形成温度を有する混合ケイ化物を、これらの実施形態において使用することもできる。材料のこの層は、バルクのインジウムをメッキした層の上に「被せた層（ｆｌａｓｈ  ｌａｙｅｒ）」であると理解されるべきであり、これらの「被せた層」の少なくとも１つを、メッキ層に結合することもできる。はんだ材料が再流動したとき、酸化物障壁の役割を果たし、シリコンの表面で結合を促進するために、材料のこの層をシリコンに結合することもできる。
【００４８】
前に述べたように、他の意図されている、はんだ材料は、ヒートスプレッダ上にメッキされる合金を含む。これらの意図されている、実施形態で使用される合金材料は、希薄合金および／または、パラジウム、白金、銅、コバルト、クロム、鉄、マグネシウム、マンガン、ニッケルおよびいくつかの実施形態ではカルシウムなどの、ケイ化物を形成する合金、である。これらの合金の意図されている濃度は、これらが含まれている合金の約１００ｐｐｍ〜約５％になる。
【００４９】
他の意図されている実施形態では、合金には、ヒートスプレッダに対する合金の湿潤性を改善する元素、材料、化合物または組成物が含まれる。この用途では、合金の湿潤性を改善することは、表面酸化物の量を低減することを含むことを理解されたい。湿潤性を改善するのに適した元素には、金、カルシウム、コバルト、クロム、銅、鉄、マンガン、マグネシウム、ガリウム、モリブデン、ニッケル、リン、パラジウム、白金、錫、タンタル、チタン、バナジウム、タングステン、亜鉛、および／またはジルコニウムが含まれる。
【００５０】
材料をペーストとしてまたは純金属として堆積すること、およびメッキにより、液体状態ではんだを印刷することにより、または材料のプリフォームを下にある基板にくっつけることにより材料を堆積することを含む、多数の形態および適切な、どの方法ででも、はんだ、またははんだベースの熱的材料を堆積することができる。
【００５１】
熱的インターフェース層が一旦堆積されると、その層は、従来の熱的接着剤およびその他の熱的層と較べて相対的に大きな熱伝導率を有することになることを理解するべきである。熱スプレッダを作製するために使用する、ニッケルなどの材料の酸化物を除去するために必要なこともある、腐食性フラックスなどの、損傷を与える材料を使用することなしに、金属化されたシリコンダイなどの追加層を、熱的インターコネクト層に直接はんだ付けすることができる。
【００５２】
さらに、樹脂混合物および少なくとも１種のはんだ材料を含む、適切なインターフェース材料を、製造／調製することもできる。樹脂材料は適切などの樹脂材料でも含むことができるが、ビニルシリコーン、ビニルＱレジン（ｖｉｎｙｌ  Ｑ  ｒｅｓｉｎ）、水素化物官能性シロキサン（ｈｙｄｒｉｄｅ  ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ｓｉｌｏｘａｎｅ）および白金ビニルシロキサンなどの１種または複数種の化合物を含む、シリコーンベースの樹脂材料であることが好ましい。はんだ材料は、前述したもの、または、インジウム、銀、銅、アルミニウム、錫、ビスマス、ガリウムおよびそれらの合金を含む金属、銀を被覆した銅、及び銀を被覆したアルミニウムなどの、適切などのはんだ材料をも含むことができるが、インジウムまたはインジウムベースの化合物を含むことが好ましい。
【００５３】
本明細書に記載の、はんだベースのインターフェース材料は、使用およびコンポーネントのエンジニアリングに直接関係するいくつかの利点を有する：ａ）インターフェース材料／ポリマーはんだ材料を使用して約２ミリメートルまたはそれより小さいオーダーの隙間および約２ミルまたはそれより小さいオーダーの非常に小さな隙間を埋めることができる、ｂ）大部分の従来のはんだ材料とは異なり、このインターフェース材料／ポリマーはんだ材料は、大きな隙間のみならずこれらの非常に小さな隙間においても、効果的に熱を移動させることができる、およびｃ）このインターフェース材料／ポリマーはんだ材料は、マイクロコンポーネント（ｍｉｃｒｏ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）、人工衛星用に使用されるコンポーネント、および小さな電子コンポーネント中に容易に取り込むことができる。
【００５４】
適切な熱的フィラーを有する、樹脂を含むインターフェース材料およびはんだ材料、特にシリコーン樹脂を含むものは、約０．５ｃｍ２℃／ｗ未満の熱的能力を示す。液体シリコーン樹脂は、熱的に活性化されると架橋してソフトゲルを形成するので、熱的グリースとは異なり、この材料の熱的性能は、ＩＣデバイスにおける熱サイクルおよびフローサイクリング（ｆｌｏｗ  ｃｙｃｌｉｎｇ）の後で悪化することはないであろう。
【００５５】
シリコーン樹脂などの樹脂を含むインターフェース材料およびポリマーはんだは、熱的グリースが使用された場合のように、「絞り出されてしまう」ことにはならず、熱サイクル中に境界面剥離を示すことにはならないであろう。この新しい材料を、分配法により塗布し、次いで所望通りに硬化する、分配可能な液体ペーストとして提供することができる。この材料をまた、ヒートシンクなどの、インターフェース表面上に予め塗布するための、高度に順応性のある、硬化された、およびことによると架橋性のエラストマーフィルムまたはシートとして提供することができる。有利には、約２を超える、好ましくは少なくとも約４ｗ／ｍ℃の、熱伝導率を有するフィラーを使用する。最適には、約１０ｗ／ｍ℃を下回らない熱伝導率のフィラーを有することが望ましい。このインターフェース材料は、大電力半導体デバイスの放熱を高める。ペーストを、機能性シリコーン樹脂および熱的フィラーの混合物として調合できる。
【００５６】
ビニルＱレジンは、活性化硬化する特殊なシリコーンゴムであり、以下の基礎ポリマー構造を有する：
【００５７】
【化１】
2005538535.tif 000003
【００５８】
ビニルＱレジンはまた、付加硬化型エラストマー用の透明な補強添加剤でもある。少なくとも約２０％のＱレジンを含有する、ビニルＱレジン分散体の例は、ＶＱＭ−１３５（ＤＭＳ−Ｖ４１ベース）、ＶＱＭ−１４６（ＤＭＳ−Ｖ４６ベース）、およびＶＱＸ−２２１（キシレンベース中に５０％）である。
【００５９】
例として、意図されているシリコーン樹脂混合物を、次のように形成することができる：
【００６０】
【表２】
2005538535.tif 000004
【００６１】
樹脂混合物を、室温または高温で硬化して、順応性のあるエラストマーを形成することができる。反応は、白金錯体またはニッケル錯体などの触媒の存在下で、水素化物官能性シロキサンによるビニル官能性シロキサンのヒドロシリル化（付加硬化）による。好ましい白金触媒は、ＳＩＰ６８３０．０、ＳＩＰ６８３２．０、および白金−ビニルシロキサンである。
【００６２】
ビニルシリコーンの意図されている例には、約１００００〜５００００の分子量を有するビニル末端ポリジメチルシロキサンが含まれる。水素化物官能性シロキサンの意図されている例には、約５００〜５０００の分子量を有するメチルヒドロシロキサン−ジメチルシロキサン共重合体が含まれる。物理的性質を、架橋密度の非常に低い、非常にソフトなゲル材料から架橋密度のより高い、堅いエラストマーネットワークまで変化させることができる。
【００６３】
樹脂混合物中に分散されている、以前に開示された、はんだ材料は、いずれも所望の用途に使用できる適切なはんだ材料であると意図されている。意図されている、いくつかのはんだ材料は、インジウム錫（ＩｎＳｎ）錯体、インジウム銀（ＩｎＡｇ）錯体および合金、インジウムベース化合物、錫銀銅錯体（ＳｎＡｇＣｕ）、錫ビスマス錯体および合金（ＳｎＢｉ）、およびアルミニウムベース化合物および合金である。これらの中で、特に意図されている、はんだ材料は、インジウムを含むものである。
【００６４】
前に記述した熱的インターフェース材料および化合物の場合と同様に、熱的フィラー粒子を樹脂混合物中に分散させることができる。熱的フィラー粒子が樹脂混合物中に存在する場合は、有利には、これらのフィラー粒子は高い熱伝導率を持つべきである。適切なフィラー材料には、銀、銅、アルミニウム、およびそれらの合金、窒化ホウ素、アルミニウム球、窒化アルミニウム、銀被覆銅、銀被覆アルミニウム、炭素繊維、および金属、金属合金、伝導性ポリマーおよびその他の複合材料で被覆された炭素繊維が含まれる。窒化ホウ素および銀または窒化ホウ素および銀／銅の組み合わせによっても、熱伝導率が高められる。少なくとも約２０重量％の量の窒化ホウ素、少なくとも約７０重量％の量のアルミニウム球、および少なくとも約６０重量％の量の銀は、特に有用である。
【００６５】
Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｓｃｉｅｎｃｅ、Ｉｎｃ．Ｃｅｄａｒｖｉｌｌｅ、オハイオ、から市販されているような、「気相成長炭素繊維」（ＶＧＣＦ）と呼ばれる特別な形をした炭素繊維を含むフィラーは、特に有効である。ＶＧＣＦ、または「炭素マイクロ繊維」は、熱処理により高度に黒鉛化された種類のもの（熱伝導率＝約１９００ｗ／ｍ℃）である。約０．５％の炭素マイクロ繊維を添加すると、熱伝導率は大幅に上昇する。そのような繊維は、さまざまな長さおよび直径で利用できる；すなわち、約１ミリメートル（ｍｍ）から数十センチメートル（ｃｍ）までの長さおよび約０．１未満から約１００μｍを超えるまでの直径である。１つの有用な形は、直径が約１μｍを超えず、長さが約５０〜１００μｍであり、約５μｍを超える直径を有する通常の他の炭素繊維と較べて、約２倍または３倍の熱伝導率を有する。
【００６６】
充填密度を最大にするために、実質的に球形のフィラー粒子を取り込むことが有利なこともある。加えて、実質的に球形などであれば、圧密中に厚さをいくらか制御できることになる。有機シラン、有機チタン酸エステル（ｏｒｇａｎｏｔｉｔａｎａｔｅ）、有機ジルコニウムなどの、官能性有機金属カップリング剤または湿潤剤を添加することによって、フィラー粒子の分散を容易にすることができる。有機金属カップリング剤、特に有機チタン酸エステルを、塗布工程中のはんだ材料の融解を容易にするために使用することもできる。樹脂材料中のフィラーとして有用な、通常の粒子径は、１〜２０μｍの範囲であり、約１００μｍの最大値を有する。
【００６７】
本発明を例示するために、下の実施例Ａ〜Ｊに記載のコンポーネントを混合して、いくつかの例を調製した。示した例は、任意添加物、例えば湿潤増進剤の１種または複数種を含む。そのような添加剤の量を変動させることはできるが、一般に、添加剤は以下の概略量（重量％）で有用に存在しうる：総量（フィラーとゴムとの合計）の約９５％までのフィラー、（総量の）約０．１〜５％の湿潤増進剤、（総量の）約０．０１〜１％の接着促進剤である。少なくとも約０．５％の炭素繊維を添加することにより、熱伝導率が著しく上昇することに、注目すべきである。例では、意図されている混合物のさまざまな物理−化学的測定値を示した。
【００６８】
【表３】
2005538535.tif 000005
【００６９】
コンポーネントの有機チタン酸エステル、ＩｎＳｎ、ＩｎＡｇ、Ｉｎ、ＳｎＡｇＣｕ、ＳｎＢｉ、およびＡｌは、重量パーセントまたはｗｔ．％として示されている。
【００７０】
実施例Ａは、はんだ材料を含有せず、参照目的のために提供される。有機チタン酸エステルは、湿潤増進剤としてのみではなく、塗布工程ではんだ材料の融解を容易にするためのフラックス剤、としても機能する。
【００７１】
これらの例のはんだ材料の組成は以下の通りである：ＩｎＳｎ＝約５２％Ｉｎ（重量で）および約４８％Ｓｎ（重量で）であり、融点は約１１８℃；ＩｎＡｇ＝約９７％Ｉｎ（重量で）および約３％Ａｇ（重量で）であり、融点は約１４３℃；Ｉｎ＝約１００％インジウム（重量で）であり、融点は１５７℃；ＳｎＡｇＣｕ＝約９４．５％錫（重量で）、約３．５％銀（重量で）および約２％銅（重量で）であり、融点は約２１７℃；ＳｎＢｉ＝約６０％錫（重量で）および約４０％ビスマス（重量で）であり、融点は約１７０℃。異なるコンポーネント百分率を含む他の組成物は、本明細書に含まれる主題からこれらを導くことができることを理解されたい。
【００７２】
処理温度は以下の通りである：実施例Ａ〜Ｅ＝約１５０℃で約３０分間；実施例Ｆ、ＪおよびＩ＝約２００℃で約３０秒間および約１５０℃で約３０分間；実施例ＧおよびＨ＝約２４０℃で約３０秒間および約１５０℃で約３０分間。
【００７３】
一般にヒートスプレッダコンポーネントまたはヒートスプレッディングコンポーネント（本明細書においては、ヒートスプレッダおよびヒートスプレッディングは互換的に使用され、同一の共通する意味を有する）は、ニッケル、アルミニウム、銅、またはＡｌＳｉＣなどの少なくとも１種の金属または金属ベースの基板材料を含む。金属または金属ベースの基板材料が、電子コンポーネントが発生する熱の一部または全てを移動することができる限り、本明細書においては、適切などの金属または金属ベースの基板材料でもヒートスプレッダとして使用することができる。意図されているヒートスプレッダコンポーネントの具体例は、実施例において示す。
【００７４】
電子コンポーネント、製造供給元の要求に応じて、かつ、ヒートスプレッダコンポーネントが、周辺の電子コンポーネントから発生された熱の一部または全てを散らすという仕事を十分に遂行することができる限り、ヒートスプレッダコンポーネントを、適切な、どのような厚さにでも、圧延またはスタンピングなどで作製することができる。意図されている厚さには、約０．２５ｍｍ〜約６ｍｍの範囲の厚さが含まれる。ヒートスプレッダコンポーネントの特に好ましい厚さは、約１ｍｍ〜約５ｍｍの範囲である。
【００７５】
意図されている層状の熱的コンポーネントを形成する方法は、：ａ）少なくとも１種の熱的インターフェースコンポーネントを提供すること、ｂ）少なくとも１つヒートスプレッダコンポーネントを提供すること、およびｃ）その熱的インターフェースコンポーネントとそのヒートスプレッダコンポーネントを物理的に結合することを含む。
【００７６】
熱的インターフェースコンポーネントおよびヒートスプレッダコンポーネントを個別に作製し、本明細書に前述した方法を使用することにより、提供することができる。次いで、２つのコンポーネントを物理的に結合して、層状インターフェース材料を製造する。本明細書においては、「インターフェース」という用語で、物質または空間の２つの部分の間の共通の境界を形成する対または結合（ｃｏｕｐｌｅ  ｏｒ  ｂｏｎｄ）を意味する。共有結合およびイオン結合などの結合力およびファンデルワールス力、静電気力、クーロン力、水素結合力および／または磁気引力などの非結合力を含んだ、物質またはコンポーネントの２つの部分の物理的付着または物理的対、または物質またはコンポーネントの２つの部分の間の物理的引力を、インターフェースは含むことができる。本明細書に記載の２つのコンポーネントは、１つのコンポーネントを他のコンポーネントの表面に適用するという行為により、物理的に対にすることができる。
【００７７】
次に、層状熱的コンポーネントを、基板、別の表面、または別の層状コンポーネントに適用することができる。意図されている電子コンポーネントは、層状熱的コンポーネント、基板層および少なくとも１種の追加層を含む。層状熱的コンポーネントは、ヒートスプレッダコンポーネントおよび熱的インターフェースコンポーネントを含む。本明細書において意図されている基板は、望ましい実質的に固体のどの材料でも含むことができる。特に好ましい基板層は、フィルム、ガラス、セラミック、プラスチック、金属または被覆された金属、または複合材料を含むことになる。好ましい実施形態では、基板はヒ化シリコンまたはヒ化ゲルマニウムダイまたはウエハ表面、銅、銀、ニッケル、または金メッキしたリードフレームなどにあるパッケージ表面、回路板またはパッケージインターコネクトトレース（ｐａｃｋａｇｅ  ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ  ｔｒａｃｅ）などにある銅表面、ビア側壁またはスチフナーインターフェース（「銅」は裸の銅およびその酸化物を考慮することを含む）、ポリイミドベースのフレックスパッケージなどにあるポリマーベースのパッケージまたはボードインターフェース、鉛または他の金属合金はんだボール表面、ガラスおよびポリイミドなどのポリマーを含む。粘着性インターフェースを考慮すると、「基板」を別のポリマー材料として定義することさえできる。より好ましい実施形態では、基板はシリコン、銅、ガラス、および別のポリマーなどの、パッケージおよび回路板産業界で普通に見られる材料を含む。
【００７８】
層状コンポーネントまたはプリント回路板の構築を継続するために、材料の追加層を、層状インターフェース材料に結合することができる。追加層は、金属、金属合金、複合材料、ポリマー、モノマー、有機化合物、無機化合物、有機金属化合物、樹脂、接着剤および光導波路材料を含む、本明細書に既に記載のものと類似の材料を、含むことになることが意図されている。
【００７９】
コンポーネントが要求する仕様に応じて、積層材料または被覆材料の層を、層状インターフェース材料に結合することができる。一般に、積層板は繊維強化樹脂誘電材料として考えられる。被覆材料は、銅などの金属または他の材料が積層板に取り込まれるときに製造される積層板の部分的な一組である。（Ｈａｒｐｅｒ、Ｃｈａｒｌｅｓ  Ａ．、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｐａｃｋａｇｉｎｇ  ａｎｄ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ、Ｓｅｃｏｎｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ、ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ（Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ）、１９９７）
スピンオン（回転塗布）層（ｓｐｉｎ−ｏｎ  ｌａｙｅｒｓ）および材料を、層状インターフェース材料またはすぐ次の層に追加することもできる。回転塗布積層フィルムについては、参照により本明細書に組み込まれる、Ｍｉｃｈａｅｌ  Ｅ．Ｔｈｏｍａｓ、「Ｓｐｉｎ−Ｏｎ  Ｓｔａｃｋｅｄ  Ｆｉｌｍｓ  ｆｏｒ  Ｌｏｗ  ｋｅｆｆ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓ」、Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｊｕｌｙ  ２００１）によって、教示されている。
【００８０】
本明細書に記載の、意図されている熱的インターフェースコンポーネント、層状インターフェース材料およびヒートスプレッダコンポーネントの適用は、材料および／またはコンポーネントを別の層状材料、電子コンポーネントまたは最終電子製品中に取り込むことを含む。一般に、本明細書において意図されている電子コンポーネントは、電子ベースの製品において利用することができる、どの層状コンポーネントをも含むと考えられる。意図されている電子コンポーネントは、回路板、チップパッケージ、仕切用紙、回路板の誘電体コンポーネント、プリント基板、および、コンデンサ、インダクタ、ならびに抵抗器などの回路板のその他のコンポーネントを含む。
【００８１】
電子ベース製品は、産業界においてまたは他の消費者により使用される準備ができているという意味において、「完成」されうる。完成された消費者用製品の例は、テレビジョン、コンピュータ、携帯電話、ポケットベル、手のひらサイズのシステム手帳、携帯ラジオ、カーステレオ、およびリモコン装置である。さらに、完成された製品において利用される可能性のある、回路板、チップパッケージ、およびキーボードなどの、「中間」製品も、意図されている。
【００８２】
電子製品は、概念モデルから最終スケールアップ／モックアップ（実物大模型）までの開発のすべての段階の、プロトタイプコンポーネントを含むこともできる。プロトタイプは、完成製品中に意図した実際のコンポーネントのすべてを、含むこともあり含まないこともある。プロトタイプは、複合材料が他のコンポーネントに及ぼす影響を、初期試験の間に消し去るために、複合材料から組み立てられた、いくつかのコンポーネントを持っていることもある。
【００８３】
（実施例）
以下の実施例では、本明細書において開示された層状材料のいくつかを予め組み立てるための基本的な手順および試験メカニズムを示す。試験パラメータおよび議論には、ニッケルをヒートスプレッダコンポーネントとして使用する。しかし、適切な、どのヒートスプレッダコンポーネントでも、この用途および層状材料用に使用できることを理解されたい。さらに、ＰＣＭ４５が、本明細書における実施例の中で、代表的な相変化材料コンポーネントとして使用されているが、本明細書において開示された主題によれば、適切な、どの相変化材料コンポーネントであっても使用できることを理解されたい。
【実施例１】
【００８４】
アセンブリの基本手順
装置
ヒートトンネル、冷却装置。
【００８５】
コンポーネントを位置決めし、ＰＣＭ材料をプレスするための適切な固定用具。
備品
ラテックス、非粉末手袋（ｎｏｎ  ｐｏｗｄｅｒｅｄ  ｇｌｏｖｅｓ）。（青い）ニトリルの手袋は、Ｎｉメッキした表面を汚すので、使用しないこと。
【００８６】
拭き取り布
イソプロピルアルコール
材料
ヒートスプレッダコンポーネント
製造供給元および／または製造業者の仕様書により、予め切断したＰＣＭ材料または適切な相変化材料。
【００８７】
固定用具（コンポーネントおよびＰＣＭ材料用の特別な固定用具、好ましくはナイロン）
安全および環境
安全眼鏡
どの種類のコンベアでも、それを運転するときは、常に手が挟まれないように確かめること
指示
ＰＣＭ材料を塗布する前に、検査を受けるコンポーネントを、ランダムに３２個引き抜くこと。
【００８８】
本明細書において考察したのと同じ検査基準に合格した相変化材料のみを使用すること；ＰＣＭ４５などの室温の相変化材料から始めること。上部および底部の剥離ライナの取り外しが早すぎる場合は、ＰＣＭ材料を、約３０℃で約０．５時間を超える時間、暖めること。
【００８９】
基板温度を確実に約２１℃より高くすること。
【００９０】
以下の指示により、相変化材料をコンポーネントに塗布すること：
・剥離ライナ（好ましくは短いもの）を除去して、相変化材料をむき出し、その材料をコンポーネントに塗布すること。
【００９１】
・コンポーネントの上に整列治具を設置し、相変化材料を指で軽く押すこと。
【００９２】
・加熱トンネルを通して、組み合わせ部分が、約４８〜約６０℃の間の出口温度になるようにすること。滞在時間は、約３０〜約６０秒でありうる。
【００９３】
・ＰＣＭ４５を指で軽く押し、確実に完全に付着するようにすること。
【００９４】
・約１０分より長い時間、約−１０℃より低い温度に冷却すること。
【００９５】
・上部のライナを除去すること。
【００９６】
・組み合わせ部分の欠陥を目視検査すること。
【００９７】
・トレーに積み込むこと。
品質要件
サンプリング計画
塗布後に、位置および外観要件について各コンポーネントを検査すること。
【００９８】
検査指示
倍率１で、目から１２インチ〜１４インチ離して、ＰＣＭ材料を目視検査し、位置および目視条件を保証すること。
【００９９】
受け入れ／拒絶規準
材料のエッジ周辺のあらゆる変形を目視検査すること。さらに、コンポーネントの関連する品質出来映え規準により、汚れおよびまたは引っ掻き傷について基板を再検査すること。
【０１００】
注釈：不出来なものが生じた場合は、より長時間、コンポーネントを冷却器に任せておく必要がある。
相変化材料コンポーネント塗布のやり直し
目視検査に不合格の相変化材料コンポーネントは、直ちにやり直すことができる。
【０１０１】
プラスチックのスクレーパを使用して、不合格とされた相変化材料をコンポーネントから除去すること。
【０１０２】
イソプロピルアルコールと拭き取り布を使用してどの接着剤をも除去すること。
【０１０３】
指示により、相変化材料コンポーネントが提供される第２段階に戻ること。
【実施例２】
【０１０４】
アセンブリの基本手順
装置
加熱トンネル、冷却装置
コンポーネントを位置決めし、ＰＣＭ材料をプレスするための適切な固定用具
備品
ラテックス、非粉末手袋（ｎｏｎ  ｐｏｗｄｅｒｅｄ  ｇｌｏｖｅｓ）。（青い）ニトリルの手袋は、Ｎｉメッキした表面を汚すので、使用しないこと。
【０１０５】
拭き取り布
イソプロピルアルコール
材料
ヒートスプレッダコンポーネント
製造供給元および／または製造業者の仕様書により、予め切断したポリマーはんだ材料。
【０１０６】
固定用具（コンポーネントおよびポリマーはんだ材料用の特別な固定用具、好ましくはナイロン）
安全および環境
安全眼鏡
どの種類のコンベアでも、それを運転するときは、常に手が挟まれないように確かめること
指示
ポリマーはんだ材料をくっつける前に、検査を受けるコンポーネントを、ランダムに３２個引き抜くこと。
【０１０７】
本明細書において考察したのと同じ検査基準に合格したポリマーはんだ材料のみを使用すること；室温のポリマーはんだ材料から始めること。上部および底部の剥離ライナの取り外しが早すぎる場合は、ポリマーはんだ材料を、約３０℃で約０．５時間を超える時間、暖めること。
【０１０８】
基板温度を確実に約２１℃より高くすること。
【０１０９】
以下の指示により、ポリマーはんだ材料をコンポーネントに塗布すること：
・剥離ライナ（好ましくは短いもの）を除去して、ポリマーはんだ材料をむき出し、その材料をコンポーネントに塗布すること。
【０１１０】
・コンポーネントの上に整列治具を設置し、ポリマーはんだ材料を指で軽く押すこと。
【０１１１】
・加熱トンネルを通して、組み合わせ部分が、約４８〜約６０℃の間の出口温度になるようにすること。滞在時間は、約３０〜約６０秒でありうる。
【０１１２】
・ポリマーはんだ材料を指で軽く押し、確実に完全に付着するようにすること。
【０１１３】
・約１０分より長い時間、約−１０℃より低い温度に冷却すること。
【０１１４】
・上部のライナを除去すること。
【０１１５】
・組み合わせ部分の欠陥を目視検査すること。
【０１１６】
・トレーに積み込むこと。
品質要件
サンプリング計画
塗布後に、位置および外観要件について各コンポーネントを検査すること。
【０１１７】
検査指示
倍率１で、目から１２インチ〜１４インチ離して、ポリマーはんだ材料を目視検査し、位置および目視条件を保証すること。
【０１１８】
受け入れ／拒絶規準
材料のエッジ周辺のあらゆる変形を目視検査すること。さらに、コンポーネントの関連する品質出来映え規準により、汚れおよびまたは引っ掻き傷について基板を再検査すること。
【０１１９】
注釈：不出来なものが生じた場合は、より長時間、コンポーネントを冷却器に任せておく必要がある。
ポリマーはんだ材料コンポーネント塗布のやり直し
目視検査に不合格のポリマーはんだ材料コンポーネントは、直ちにやり直すことができる。
【０１２０】
プラスチックのスクレーパを使用して、不合格とされたポリマーはんだ材料をコンポーネントから除去すること。
【０１２１】
イソプロピルアルコールと拭き取り布を使用してどの接着剤をも除去すること。
【０１２２】
指示により、ポリマーはんだ材料コンポーネントが提供される第２段階に戻ること。
【実施例３】
【０１２３】
アセンブリの基本手順
装置
加熱トンネル、冷却装置
コンポーネントを位置決めし、はんだ／はんだペースト材料をプレスするための適切な固定用具
備品
ラテックス、非粉末手袋（ｎｏｎ  ｐｏｗｄｅｒｅｄ  ｇｌｏｖｅｓ）。（青い）ニトリルの手袋は、Ｎｉメッキした表面を汚すので、使用しないこと。
【０１２４】
拭き取り布
イソプロピルアルコール
材料
ヒートスプレッダコンポーネント
製造供給元および／または製造業者の仕様書による、プリフォームはんだ、またははんだペースト材料。
【０１２５】
固定用具（コンポーネントおよびはんだ／はんだペースト材料用の特別な固定用具、好ましくはナイロン）
安全および環境
安全眼鏡
どの種類のコンベアでも、それを運転するときは、常に手が挟まれないように確かめること
指示
はんだ／はんだペースト材料を塗布する前に、検査を受けるコンポーネントを、ランダムに３２個引き抜くこと。
【０１２６】
基板温度を確実に約２１℃より高くすること。
【０１２７】
以下の指示により、はんだ／はんだペースト材料をコンポーネントに塗布すること：
【０１２８】
・コンポーネントの上に整列治具を設置し、相変化材料を指で軽く押すこと。
【０１２９】
・はんだ／はんだペースト材料の最上部に、おもしまたは留め金を置くこと。
【０１３０】
・加熱トンネル（窒素雰囲気）を通して、組み合わせ部分が、約１７０〜約２００℃の間の出口温度になるようにすること。滞在時間は、約２〜約５分でありうる。
【０１３１】
・組み合わせ部分の欠陥を目視検査すること。
【０１３２】
・トレーに積み込むこと。
【０１３３】
はんだ／はんだペーストを塗布する際に、フラックスは使用することも使用しないこともできる。フラックスを使用する場合は、コンポーネントからフラックスをきれいに取り除くために、後で洗浄段階を付け加えなければならない。
品質要件
サンプリング計画
塗布後に、位置および外観要件について各コンポーネントを検査すること。
【０１３４】
検査指示
倍率１で、目から１２インチ〜１４インチ離して、はんだ／はんだペースト材料を目視検査し、位置および目視条件を保証すること。
【０１３５】
受け入れ／拒絶規準
材料のエッジ周辺のあらゆる変形を目視検査すること。さらに、コンポーネントの関連する品質出来映え規準により、汚れおよびまたは引っ掻き傷について基板を再検査すること。
【０１３６】
本明細書において考察したように、熱的インターコネクトシステム、熱的インターフェースおよびインターフェース材料は、多くの理由から有益である。一つの理由は、ヒートスプレッダコンポーネントおよびインターフェース材料が、ヒートスプレッダコンポーネントおよびインターフェース材料間の界面で極めて優れた湿潤性を有し、この界面湿潤性が大抵の極端な条件に耐えることができることである。第二の理由は、本明細書において開示され、考察された、ヒートスプレッダコンポーネント／熱的インターフェース材料の組合せが、−顧客が受け取る前に組み立て済みであり、品質検査されるという条件付きで−顧客によるパッケージアセンブリに必要ないくつかの段階を減少させることである。コンポーネントを組み立て済みとすることにより、顧客の側のそれに伴うコストが削減される。第三の理由は、ヒートスプレッダコンポーネントおよび熱的インターフェース材料が、「一緒に機能する」ように設計できることであり、その結果、ヒートスプレッダコンポーネントおよび熱的インターフェース材料の特定の組み合わせについて、インターフェース熱抵抗が最小にされる。
【０１３７】
従って、熱的インターコネクトおよびインターフェース材料の特定の実施形態および適用が開示された。しかし、本明細書における発明の概念から逸脱することなく、既に述べたこと以外の多くの変更が可能であることは、当業者には明らかなはずである。従って、本発明の主題は、添付の特許請求の範囲内であること以外では、限定されるべきではない。さらに、明細書および特許請求の範囲を解釈する際には、すべての用語は、文脈と矛盾しない、できる限り広いやり方で解釈すべきである。特に、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、要素、コンポーネント、または段階を非限定的に指し、参照された要素、コンポーネント、または段階が、明示的には参照されていない他の要素、コンポーネント、または段階と共に存在し、または利用され、、または組み合わされうることを示すものとして、解釈されるべきである。
【手続補正書】
【提出日】平成16年7月20日(2004.7.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱的インターフェースコンポーネントが、少なくとも１個の末端ヒドロキシル基を有する少なくとも１種のゴム化合物および少なくとも１種の熱伝導性フィラー材料を含む、少なくとも１種の熱的インターフェースコンポーネントおよび、前記熱的インターフェースコンポーネントに結合された少なくとも１種のヒートスプレッダコンポーネントを含む層状熱的コンポーネント。
【請求項２】
少なくとも１種の熱的インターフェースコンポーネントが、架橋性材料を含む請求項１に記載の層状熱的コンポーネント。
【請求項３】
削除
【請求項４】
少なくとも１種の熱的インターフェースコンポーネントが、少なくとも１種の架橋剤部分、少なくとも１種の架橋化合物または少なくとも１種の架橋樹脂を含む請求項２に記載の層状熱的コンポーネント。
【請求項５】
少なくとも１種の架橋剤部分、少なくとも１種の架橋化合物または少なくとも１種の架橋樹脂が、アミン樹脂またはアミンベース化合物を含む請求項４に記載の層状熱的コンポーネント。
【請求項６】
削除
【請求項７】
少なくとも１種のゴム化合物が、少なくとも１個の第二級、第三級または他の内部ヒドロキシル基を含む請求項１または６に記載の層状熱的コンポーネント。
【請求項８】
少なくとも１種の熱的インターフェースコンポーネントが、少なくとも１種のはんだ材料を含む請求項１に記載の層状熱的コンポーネント。
【請求項９】
少なくとも１種のはんだ材料が、ペーストを含む請求項８に記載の層状熱的コンポーネント。
【請求項１０】
少なくとも１種のはんだ材料が、以下の、すなわち、インジウム、銅、銀、アルミニウム、ガリウム、錫またはビスマスの少なくとも１種を含む請求項８に記載の層状熱的コンポーネント。
【請求項１１】
少なくとも１種の熱的インターフェースコンポーネントが、少なくとも１種の樹脂コンポーネントをさらに含む請求項８に記載の層状熱的コンポーネント。
【請求項１２】
少なくとも１種の樹脂コンポーネントが、シリコーン化合物を含む請求項１１に記載の層状熱的コンポーネント。
【請求項１３】
シリコーン化合物が、ビニルＱレジンまたはビニルシリコーンを含む請求項１２に記載の層状熱的コンポーネント。
【請求項１４】
少なくとも１種のはんだ材料が、以下の、すなわち、インジウム、錫、銀、ビスマスまたはアルミニウムの少なくとも１種を含む請求項１１に記載の層状熱的コンポーネント。
【請求項１５】
架橋添加剤をさらに含む請求項１１に記載の層状熱的コンポーネント。
【請求項１６】
架橋添加剤が、シロキサン化合物を含む請求項１５に記載の層状熱的コンポーネント。
【請求項１７】
シロキサン化合物が、水素化物官能性シロキサン化合物を含む請求項１６に記載の層状熱的コンポーネント。
【請求項１８】
少なくとも１種のヒートスプレッダコンポーネントが、少なくとも１種の金属または金属ベースの基板材料を含む請求項１に記載の層状熱的コンポーネント。
【請求項１９】
少なくとも１種の金属または金属ベースの基板材料が、ニッケル、アルミニウムまたは銅を含む請求項１８に記載の層状熱的コンポーネント。
【請求項２０】
少なくとも１種の金属または金属ベースの基板材料が、ＡｌＳｉＣを含む請求項１９に記載の層状熱的コンポーネント。
【請求項２１】
少なくとも１種のヒートスプレッダコンポーネントが、約０．２５ｍｍから約６ｍｍの厚さを有する請求項１に記載の層状熱的コンポーネント。
【請求項２２】
少なくとも１種のヒートスプレッダコンポーネントが、約１ｍｍから約５ｍｍの厚さを有する請求項２１に記載の層状熱的コンポーネント。
【請求項２３】
熱的インターフェースコンポーネントが、少なくとも１個の末端ヒドロキシル基を有する少なくとも１種のゴム化合物および少なくとも１種の熱伝導性フィラー材料を含む、少なくとも１種の熱的インターフェースコンポーネントを提供すること、
少なくとも１種のヒートスプレッダコンポーネントを提供すること、および
少なくとも１種の熱的インターフェースコンポーネントを、少なくとも１種のヒートスプレッダコンポーネントに結合すること
を含む層状熱的コンポーネントを形成する方法。
【請求項２４】
少なくとも１種の熱的インターフェースコンポーネントが、架橋性材料を含む請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
削除
【請求項２６】
少なくとも１種の熱的インターフェースコンポーネントが、少なくとも１種の架橋剤部分、少なくとも１種の架橋化合物または少なくとも１種の架橋樹脂をさらに含む請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
少なくとも１種の架橋剤部分、少なくとも１種の架橋化合物または少なくとも１種の架橋樹脂が、アミン樹脂またはアミンベース化合物を含む請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
削除
【請求項２９】
少なくとも１種のゴム化合物が、少なくとも１個の第二級、第三級または他の内部ヒドロキシル基を含む請求項２３または２８に記載の方法。
【請求項３０】
少なくとも１種の熱的インターフェースコンポーネントが、少なくとも１種のはんだ材料を含む請求項２３に記載の方法。
【請求項３１】
少なくとも１種のはんだ材料が、ペーストを含む請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
少なくとも１種のはんだ材料が、以下の、すなわち、インジウム、銅、銀、アルミニウム、ガリウム、錫またはビスマスの少なくとも１種を含む請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
少なくとも１種の熱的インターフェースコンポーネントが、少なくとも１種の樹脂コンポーネントをさらに含む請求項３０に記載の方法。
【請求項３４】
少なくとも１種の樹脂コンポーネントが、シリコーン化合物を含む請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
シリコーン化合物が、ビニルＱレジンまたはビニルシリコーンを含む請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
少なくとも１種のはんだ材料が、以下の、すなわち、インジウム、錫、銀、ビスマスまたはアルミニウムの少なくとも１種を含む請求項３３に記載の方法。
【請求項３７】
架橋添加剤をさらに含む請求項３３に記載の方法。
【請求項３８】
架橋添加剤が、シロキサン化合物を含む請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
シロキサン化合物が、水素化物官能性シロキサン化合物を含む請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
少なくとも１種のヒートスプレッダコンポーネントが、少なくとも１種の金属または金属ベースの基板材料を含む請求項２３に記載の方法。
【請求項４１】
少なくとも１種の金属または金属ベースの基板材料が、ニッケル、アルミニウムまたは銅を含む請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
少なくとも１種の金属または金属ベースの基板材料が、ＡｌＳｉＣを含む請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
少なくとも１種のヒートスプレッダコンポーネントが、約０．２５ｍｍから約６ｍｍの厚さを有する請求項２３に記載の方法。
【請求項４４】
少なくとも１種のヒートスプレッダコンポーネントが、約１ｍｍから約５ｍｍの厚さを有する請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
請求項１に記載の層状熱的コンポーネントを含む電子コンポーネント。
【請求項４６】
請求項１に記載の層状熱的コンポーネントを含む半導体コンポーネント。
【請求項４７】
請求項２３に記載の層状熱的コンポーネントを含む電子コンポーネント。
【請求項４８】
請求項２３に記載の層状熱的コンポーネントを含む半導体コンポーネント。
【請求項４９】
少なくとも１種の飽和ゴム化合物を提供すること、
少なくとも１種のアミン樹脂を提供すること、
少なくとも１種の飽和ゴム化合物および少なくとも１種のアミン樹脂を架橋させて架橋したゴム−樹脂混合物を形成すること、
少なくとも１種の熱伝導性フィラーを前記架橋したゴム−樹脂混合物に添加すること、および
湿潤剤を前記架橋したゴム−樹脂混合物に添加すること
を含む、請求項１または請求項２３に記載の熱的インターフェースコンポーネントを形成する方法。
【請求項５０】
少なくとも１種の相変化材料を熱的インターフェース材料に添加することをさらに含む請求項４９に記載の方法。
【国際調査報告】
2005538535.tif 000006