(57)【要約】複合材料は、熱伝導性金属マトリクスおよびその中に分散されたシリコーン粒子を含む。この複合材料は、電子デバイスにおいて放熱材料を形成するために用いられることができる。この複合材料は、ＴＩＭ１およびＴＩＭ２の用途のために用いられることができる。本発明は（ａ）熱伝導性金属と、（ｂ）前記熱伝導性金属中のシリコーン粒子とを含む複合材料を提供する。本発明は、その熱伝導性金属にはインジウムが含まれていない上記の複合材料を提供する。【選択図】なし
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）熱伝導性金属と、
（ｂ）前記熱伝導性金属中のシリコーン粒子と
を含む複合材料。
【請求項２】
前記熱伝導性金属はインジウムが含まれていない、請求項１に記載の複合材料。
【請求項３】
前記熱伝導性金属は、銀、ビスマス、ガリウム、インジウム、スズ、鉛、およびそれらの合金からなる群より選択される、請求項１に記載の複合材料。
【請求項４】
前記シリコーン粒子は、前記複合材料の１〜５０容量％の範囲の量で存在する、請求項１に記載の複合材料。
【請求項５】
前記シリコーン粒子は、少なくとも１５マイクロメートルの平均直径を有する、請求項１に記載の複合材料。
【請求項６】
前記シリコーン粒子は、前記シリコーン粒子の表面上に提供される金属または金属酸化物を有する、請求項１に記載の複合材料。
【請求項７】
前記シリコーン粒子は、表面処理を有する、請求項１に記載の複合材料。
【請求項８】
前記シリコーン粒子は、ＳｉＨ官能性を有する、請求項１に記載の複合材料。
【請求項９】
（ａ）熱伝導性金属と、
（ｂ）前記熱伝導性金属中のシリコーン粒子と、
を有する放熱材料であって、
前記熱伝導性金属は、電子デバイスの正常動作温度よりも高い融点を有する、放熱材料。
【請求項１０】
前記放熱材料は厚さを有し、前記シリコーン粒子は、前記放熱材料の厚さの１０％から１００％の範囲の平均直径を有する、請求項９に記載の放熱材料。
【請求項１１】
（ｉ）第１の電子部品と、
（ｉｉ）第２の電子部品と、
（ｉｉｉ）前記第１の電子部品と前記第２の電子部品との間に置かれた放熱材料であって、
（ａ）熱伝導性金属と、
（ｂ）前記熱伝導性金属中のシリコーン粒子とを含む、放熱材料と
を含む、電子デバイス。
【請求項１２】
前記第１の電子部品は半導体チップであり、前記第２の電子部品はヒートシンクである、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記第１の電子部品は半導体チップであり、前記第２の電子部品はヒートスプレッダである、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記第１の電子部品はヒートスプレッダであり、前記第２の電子部品はヒートシンクである、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１５】
電子デバイスを製造する方法であって、
（ｉ）放熱材料を、第１の電子部品の第１の表面に接触させる工程であって、
前記放熱材料は、
（ａ）熱伝導性金属と、
（ｂ）前記熱伝導性金属中のシリコーン粒子とを含む、工程と、
（ｉｉ）前記熱伝導性金属の融点より上の温度まで前記放熱材料を加熱する工程と
を含む、方法。
【請求項１６】
フラックス剤の層は、前記放熱材料と、前記第１および第２の電子部品との間で用いられる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
工程（ｉｉ）の前に、前記放熱材料を、第２の電子部品の第２の表面に接触させる工程をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
（ｉ）第１の電子部品および第２の電子部品を備える電子デバイスにおける熱経路に沿って放熱材料を置く工程であって、
前記放熱材料は、
（ａ）熱伝導性金属と、
（ｂ）前記熱伝導性金属中のシリコーン粒子とを含む、工程と、
（ｉｉ）前記電子デバイスを作動して、前記第１の電子部品から前記第２の電子部品へ熱を放散させる工程と
を含む、方法。
【請求項１９】
（１）熱伝導性金属とシリコーン粒子とを合わせて、前記熱伝導性金属中の前記シリコーン粒子を有する複合材料を形成する工程と、
必要に応じて、（２）前記複合材料を所望の厚さに製造する工程と、
必要に応じて、（３）前記複合材料を所望の形状に形成する工程と
を含む、方法。
【請求項２０】
前記工程（１）は、
（ｉ）熱伝導性金属粒子を前記シリコーン粒子と混合する工程と、
その後で、（ｉｉ）前記熱伝導性金属粒子をそれらの融点より高い温度まで加熱する工程と
を含む処理によって実行される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記工程（１）は、
（ｉ）前記熱伝導性金属をその融点より高い温度まで加熱する工程と、
（ｉｉ）前記シリコーン粒子を前記工程（ｉ）での生成物と混合させる工程と
を含む処理によって実行される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記工程（１）は、
（ｉ）前記熱伝導性金属のシートまたは箔に、前記シリコーン粒子を包む工程と、
その後で、（ｉｉ）前記熱伝導性金属をリフローさせる工程と
を含む処理によって実行される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記工程（１）は、
（ｉ）前記シリコーン粒子および熱伝導性金属粒子を基板に適用する工程と、
その後に、（ｉｉ）前記熱伝導性金属をリフローさせる工程と
を含む処理によって実行される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
前記工程（２）が行われる場合、前記工程（２）は、
（ａ）必要に応じて加熱する工程と共に、圧縮する工程、
（ｂ）押出しプレス工程、または、
（ｃ）圧延工程
より選択される処理によって実行される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】
前記工程（３）が行われる場合、前記工程（３）は、
（ａ）前記工程（１）または前記工程（２）の生成物を前記所望の形状に切断する工程、または
（ｂ）前記工程（１）の生成物を前記所望の形状に成型する工程
より選択される処理によって実行される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２６】
（Ｉ）表面を有する複合材料であって、
（ａ）第１の融点を有する第１の熱伝導性金属と、
（ｂ）前記第１の熱伝導性金属中のシリコーン粒子とを含む、複合材料と、
（ＩＩ）前記表面上において、第２の融点を有する第２の熱伝導性金属と
を含む放熱材料であって、前記第１の融点は前記第２の融点よりも高い、放熱材料。
【請求項２７】
前記第１の熱伝導性金属はインジウムが含まれていない、請求項２６に記載の放熱材料。
【請求項２８】
前記第１の熱伝導性金属は、銀、ビスマス、ガリウム、インジウム、スズ、鉛、およびそれらの合金からなる群より選択される、請求項２６に記載の放熱材料。
【請求項２９】
前記シリコーン粒子は、前記複合材料の１〜５０容量％の範囲の量で存在する、請求項２６に記載の放熱材料。
【請求項３０】
前記シリコーン粒子は、少なくとも１５マイクロメートルの平均直径を有する、請求項２６に記載の放熱材料。
【請求項３１】
前記シリコーン粒子は、前記シリコーン粒子の表面上に提供される金属または金属酸化物を有する、請求項２６に記載の放熱材料。
【請求項３２】
前記シリコーン粒子は、表面処理を有する、請求項２６に記載の放熱材料。
【請求項３３】
前記第２の熱伝導性金属は、前記第２の融点が、前記第１の融点よりも少なくとも５℃低いように選択される、請求項２６に記載の放熱材料。
【請求項３４】
前記複合材料は厚さを有し、前記シリコーン粒子は、前記複合材料の厚さの１０％から１００％の範囲の平均直径を有する、請求項２６に記載の放熱材料。
【請求項３５】
前記複合材料の第２の表面上に（ＩＩＩ）第３の熱伝導性金属をさらに含む、請求項２６に記載の放熱材料。
【請求項３６】
（ｉ）第１の電子部品と、
（ｉｉ）第２の電子部品と、
（ｉｉｉ）前記第１の電子部品と前記第２の電子部品との間に置かれた放熱材料と
を備える電子デバイスであって、
前記放熱材料は、
（Ｉ）表面を有する複合材料であって、
（ａ）第１の融点を有する第１の熱伝導性金属と、
（ｂ）前記第１の熱伝導性金属中のシリコーン粒子とを含む、複合材料と、
（ＩＩ）第２の融点を有する第２の熱伝導性金属であって、前記複合材料の表面上にある、第２の熱伝導性金属と
を含み、前記第１の融点は前記第２の融点よりも高い、電子デバイス。
【請求項３７】
前記第１の電子部品は半導体チップであり、前記第２の電子部品はヒートシンクである、請求項３６に記載のデバイス。
【請求項３８】
前記第１の電子部品は半導体チップであり、前記第２の電子部品はヒートスプレッダである、請求項３６に記載のデバイス。
【請求項３９】
前記第１の電子部品はヒートスプレッダであり、前記第２の電子部品はヒートシンクである、請求項３６に記載のデバイス。
【請求項４０】
電子デバイスを製造する方法であって、
（ｉ）放熱材料を、第１の電子部品の第１の表面に接触させる工程であって、
前記放熱材料は、
（Ｉ）表面を有する複合材料であって、
（ａ）第１の融点を有する第１の熱伝導性金属と、
（ｂ）前記第１の熱伝導性金属中のシリコーン粒子とを含む、複合材料と、
（ＩＩ）第２の融点を有する第２の熱伝導性金属であって、前記複合材料の表面上にあり、前記第１の融点は前記第２の融点よりも高い、第２の熱伝導性金属と
を含む、工程と、
（ｉｉ）前記第２の熱伝導性金属の融点より上の温度まで前記放熱材料を加熱する工程と
を含む、方法。
【請求項４１】
フラックス剤の層は、前記放熱材料と、前記第１および第２の電子部品との間で用いられる、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
工程（ｉｉ）の前に、前記放熱材料を、第２の電子部品の第２の表面に接触させる工程をさらに含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４３】
前記工程（ｉｉ）における温度が前記第１の融点より低い、請求項４０に記載の方法。
【請求項４４】
（ｉ）第１の電子部品および第２の電子部品を備える電子デバイスにおける熱経路に沿って放熱材料を置く工程であって、
前記放熱材料は、
（Ｉ）表面を有する複合材料であって、
（ａ）第１の融点を有する第１の熱伝導性金属と、
（ｂ）前記第１の熱伝導性金属中のシリコーン粒子とを含む、複合材料と、
（ＩＩ）第２の融点を有する第２の熱伝導性金属であって、前記複合材料の表面上にあり、前記第１の融点は前記第２の融点よりも高い、第２の熱伝導性金属とを含む、工程と、
（ｉｉ）前記電子デバイスを作動して、前記第１の電子部品から前記第２の電子部品へ熱を放散させる工程と
を含む、方法。
【請求項４５】
（１）第１の熱伝導性金属とシリコーン粒子とを合わせて、前記第１の熱伝導性金属中の前記シリコーン粒子を有する複合材料を形成する工程と、
必要に応じて、（２）前記複合材料を所望の厚さに製造する工程と、
必要に応じて、（３）前記複合材料を所望の形状に形成する工程と、
（４）前記複合材料の表面上に第２の熱伝導性金属を適用する工程と
を含む、方法。
【請求項４６】
前記工程（１）は、
（ｉ）熱伝導性金属粒子を前記シリコーン粒子と混合する工程と、
その後で、（ｉｉ）前記熱伝導性金属粒子をそれらの融点より高い温度まで加熱する工程と
を含む処理によって実行される、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記工程（１）は、
（ｉ）前記熱伝導性金属粒子をその融点より高い温度まで加熱する工程と、
（ｉｉ）前記シリコーン粒子を前記工程（ｉ）の生成物と混合させる工程と
を含む処理によって実行される、請求項４５に記載の方法。
【請求項４８】
前記工程（１）は、
（ｉ）前記熱伝導性金属のシートまたは箔に、前記シリコーン粒子を包む工程と、
その後で、（ｉｉ）前記熱伝導性金属をリフローさせる工程と
を含む処理によって実行される、請求項４５に記載の方法。
【請求項４９】
前記工程（ｉ）は、
（ｉ）前記シリコーン粒子および熱伝導性金属粒子を基板に適用する工程と、
その後に、（ｉｉ）前記熱伝導性金属をリフローさせる工程と
を含む処理によって実行される、請求項４５に記載の方法。
【請求項５０】
前記工程（２）が行われる場合、前記工程（２）は、
（ａ）必要に応じて加熱する工程と共に、圧縮する工程、
（ｂ）押出しプレス工程、または、
（ｃ）圧延工程
より選択される処理によって実行される、請求項４５に記載の方法。
【請求項５１】
前記工程（３）が行われる場合、前記工程（３）は、
（ａ）前記工程（１）または前記工程（２）の生成物を前記所望の形状に切断する工程、あるいは
（ｂ）前記工程（１）の生成物を前記所望の形状に成型する工程
より選択される処理によって実行される、請求項４５に記載の方法。
【請求項５２】
前記工程（４）は、
（ｉ）前記複合材料の表面上に第２の熱伝導性材料を押圧する工程と、
必要に応じて、（ｉｉ）加熱する工程と
を含む処理によって実行される、請求項４５に記載の方法。
【請求項５３】
（５）前記複合材料の第２の表面上に第３の熱伝導性金属を適用する工程をさらに含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項５４】
（Ｉ）表面を有する複合材料であって、
（ａ）熱伝導性金属と、
（ｂ）前記熱伝導性金属中のシリコーン粒子とを含む、複合材料と、
（ＩＩ）前記複合材料の表面上の熱伝導性材料と
を含む、放熱材料。
【請求項５５】
前記熱伝導性金属はインジウムが含まれていない、請求項５４に記載の放熱材料。
【請求項５６】
前記熱伝導性金属は、銀、ビスマス、ガリウム、インジウム、スズ、鉛、およびそれらの合金からなる群より選択される、請求項５４に記載の放熱材料。
【請求項５７】
前記シリコーン粒子は、前記複合材料の１〜５０容量％の範囲の量で存在する、請求項５４に記載の放熱材料。
【請求項５８】
前記シリコーン粒子は、少なくとも１５マイクロメートルの平均直径を有する、請求項５４に記載の放熱材料。
【請求項５９】
前記シリコーン粒子は、前記シリコーン粒子の表面上に提供される金属または金属酸化物を有する、請求項５４に記載の放熱材料。
【請求項６０】
前記シリコーン粒子は、表面処理を有する、請求項５４に記載の放熱材料。
【請求項６１】
前記熱伝導性材料は熱伝導性化合物である、請求項５４に記載の放熱材料。
【請求項６２】
前記放熱材料は厚さを有し、前記シリコーン粒子は、前記複合材料の厚さの１０％から１００％の範囲の平均直径を有する、請求項５４に記載の放熱材料。
【請求項６３】
前記複合材料の第２の表面上に（ＩＩＩ）第２の熱伝導性材料をさらに含む、請求項５２に記載の放熱材料。
【請求項６４】
（ｉ）第１の電子部品と、
（ｉｉ）第２の電子部品と、
（ｉｉｉ）前記第１の電子部品と前記第２の電子部品との間に置かれた放熱材料とを備える電子デバイスであって、
前記放熱材料は、
（Ｉ）表面を有する複合材料であって、
（ａ）熱伝導性金属と、
（ｂ）前記熱伝導性金属中のシリコーン粒子とを含む複合材料と、
（ＩＩ）前記複合材料の表面上の熱伝導性材料と
を含む、電子デバイス。
【請求項６５】
前記第１の電子部品は半導体チップであり、前記第２の電子部品はヒートシンクである、請求項６４に記載のデバイス。
【請求項６６】
前記第１の電子部品は半導体チップであり、前記第２の電子部品はヒートスプレッダである、請求項６４に記載のデバイス。
【請求項６７】
前記第１の電子部品はヒートスプレッダであり、前記第２の電子部品はヒートシンクである、請求項６４に記載のデバイス。
【請求項６８】
電子デバイスを製造する方法であって、
（ｉ）放熱材料を、第１の電子部品の第１の表面に接触させる工程であって、
前記放熱材料は、
（Ｉ）表面を有する複合材料であって、
（ａ）熱伝導性金属と、
（ｂ）前記熱伝導性金属中のシリコーン粒子とを含む、複合材料と、
（ＩＩ）前記複合材料の表面上の熱伝導性材料と
を含む、工程と、
（ｉｉ）前記熱伝導性金属の融点より上の温度まで前記放熱材料を加熱する工程と
を含む、方法。
【請求項６９】
工程（ｉｉ）の前に、前記放熱材料を、第２の電子部品の第２の表面に接触させる工程をさらに含む、請求項６８に記載の方法。
【請求項７０】
（ｉ）第１の電子部品および第２の電子部品を備える電子デバイスにおける熱経路に沿って放熱材料を置く工程であって、
前記放熱材料は、
（Ｉ）表面を有する複合材料であって、
（ａ）熱伝導性金属と、
（ｂ）前記熱伝導性金属中のシリコーン粒子とを含む複合材料と、
（ＩＩ）前記複合材料の表面上の熱伝導性材料と
を含む、工程と、
（ｉｉ）前記電子デバイスを作動して、前記第１の電子部品から前記第２の電子部品へ熱を放散させる工程と
を含む、方法。
【請求項７１】
（１）熱伝導性金属とシリコーン粒子とを合わせて、前記熱伝導性金属中の前記シリコーン粒子を有する複合材料を形成する工程と、
必要に応じて、（２）前記複合材料を所望の厚さに製造する工程と、
必要に応じて、（３）前記複合材料を所望の形状に形成する工程と
（４）前記複合材料の表面上に熱伝導性材料を適用する工程と
を含む、方法。
【請求項７２】
前記工程（１）は、
（ｉ）熱伝導性金属粒子を前記シリコーン粒子と混合する工程と、
その後で、（ｉｉ）前記熱伝導性金属粒子をそれらの融点より高い温度まで加熱する工程と
を含む処理によって実行される、請求項７１に記載の方法。
【請求項７３】
前記工程（１）は、
（ｉ）前記熱伝導性金属粒子をその融点より高い温度まで加熱する工程と、
（ｉｉ）前記シリコーン粒子を前記工程（ｉ）の生成物と混合させる工程と
を含む処理によって実行される、請求項７１に記載の方法。
【請求項７４】
前記工程（１）は、
（ｉ）前記熱伝導性金属のシートまたは箔に、前記シリコーン粒子を包む工程と、
その後で、（ｉｉ）前記熱伝導性金属をリフローさせる工程と
を含む処理によって実行される、請求項７１に記載の方法。
【請求項７５】
前記工程（ｉ）は、
（ｉ）前記シリコーン粒子および熱伝導性金属粒子を基板に適用する工程と、
その後に、（ｉｉ）前記熱伝導性金属をリフローさせる工程と
を含む処理によって実行される、請求項７１に記載の方法。
【請求項７６】
前記工程（２）が行われる場合、前記工程（２）は、
（ａ）必要に応じて加熱する工程と共に、圧縮する工程、
（ｂ）押出しプレス工程、または、
（ｃ）圧延工程
より選択される処理によって実行される、請求項７１に記載の方法。
【請求項７７】
前記工程（３）が行われる場合、前記工程（３）は、
（ａ）前記工程（１）または前記工程（２）の生成物を前記所望の形状に切断する工程、あるいは
（ｂ）前記工程（１）の生成物を前記所望の形状に成型する工程
より選択される処理によって実行される、請求項７１に記載の方法。
【請求項７８】
（５）前記複合材料の第２の表面上に第２の熱伝導性材料を適用する工程をさらに含む、請求項７１に記載の方法。
【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９月１１日出願の米国仮出願特許第６０／９７１，２９７号の優先権の利益を主張する。米国仮出願特許第６０／９７１，２９７号は本出願により、参照することにより援用される。本出願は、複合材料、該複合材料を含む放熱材料、ならびにそれらの調製方法および使用に関する。
【０００２】
（米国連邦支援のリサーチに関する陳述）なし。
【背景技術】
【０００３】
当該技術分野において公知である半導体、トランジスタ、集積回路（ＩＣ）、個別素子、発光ダイオード（ＬＥＤ）、およびその他などの発熱電子部品は、正常動作温度、または正常動作温度範囲（正常動作温度）内で動作するように設計されている。しかしながら、動作中に熱が十分に取り除かれない場合、電子部品はその正常動作温度よりも著しく高い温度で動作するであろう。過度の温度は電子部品の性能およびそれに関連する電子デバイスの動作に悪影響を及ぼし、平均故障間隔に負の影響を与え得る。
【０００４】
これらの問題を回避するために、電子部品からヒートシンクへの熱伝導によって熱が取り除かれ得る。ヒートシンクは、次いで、対流または放熱技術などの任意の便利な手段によって冷却され得る。熱伝導の間、電子部品とヒートシンクとの間の表面接触、または電子部品と、放熱材料（ＴＩＭ）を有するヒートシンクとの間の接触によって、電子部品からヒートシンクへ熱が伝達され得る。媒体の熱インピーダンスが低ければ低いほど、電子部品からヒートシンクへの熱の流れは大きくなる。
【０００５】
電子部品とヒートシンクとの間の表面は、典型的には、完全には平らではないので、表面同士を完全に接触させることは困難である。熱伝導が乏しい空隙がそれらの表面間にあり、インピーダンスを増加させる。これらの空隙はそれらの表面間にＴＩＭを挿入することによって埋めることができる。
【０００６】
一部の市販のＴＩＭは、ポリマーまたはエラストマーのマトリクス、およびその中に分散された熱伝導フィラーを有する。しかしながら、エラストマーマトリクスは、未硬化の状態ではそれらを適用することが困難な場合があり、かつ適用前に硬化した場合には、それらは表面と十分に接着しないか、または十分にぴったりと合わない場合があるといった弱点がある。ポリマーマトリクスは、適用後にそれらが空隙から流れてしまうといった弱点がある。電子デバイスがより小さくなるので、電子部品がより小さい領域により多くの熱を生じるため、または、炭化ケイ素（ＳｉＣ）ベースの電子デバイスが開発されているので、ＳｉＣ電子部品が、上述で検討した電子部品よりも、より高い正常動作温度を有するため、これらのＴＩＭは十分な熱伝導性を欠くといった弱点のある場合もある。
【０００７】
はんだ材料もまたＴＩＭとして提案されている。しかしながら、正常動作温度以下の融点を有するはんだは、はんだが適用後に空隙から流れ出ないようにするために、エラストマーまたはダムを用いてカプセル化する必要があるといった弱点がある場合がある。正常動作温度よりも上の融解温度を有するはんだ材料は、一般には、従来のＴＩＭよりも、著しく高い厚さで適用される。これはコストを増加させるといった弱点を生む。なぜならば、より多くのはんだ材料がより厚い接着ラインを生成するために用いられるからである。例えばアルミナ、酸化亜鉛、および石墨などの低係数の熱膨張（ＣＴＥ）材料を含むはんだ材料は、一部のＴＩＭ用途に対しては、十分な延性または熱伝導性、あるいはそれら両方を欠く場合がある。これらのＴＩＭはまた、原料費がかかるために極めて高価である場合がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
複合材料は、熱伝導性金属およびシリコーン粒子を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は放熱材料の断面図である。
【図２】図２は電子デバイスの断面図である。
【図３】図３は別の放熱材料の断面図である。
【図４】図４は粒子サイズの関数としての熱抵抗のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
複合材料は、（ａ）熱伝導性金属、および（ｂ）その熱伝導性金属中のシリコーン粒子を含む。あるいは、積層構造物は、（ａ）その熱伝導性金属と、（ｂ）その熱伝導性金属中のシリコーン粒子とを含む（Ｉ）複合材料と、（ＩＩ）この複合材料の表面上の熱伝導性材料とを備えてもよい。
【００１１】
熱伝導性材料（ＩＩ）は、第２の熱伝導性金属、または、熱伝導性グリース等の熱伝導性化合物であってもよい。この第２の熱伝導性金属（ＩＩ）は、熱伝導性金属（ａ）の融点よりも低い融点を有してもよい。あるいは、熱伝導性材料（ＩＩ）は熱伝導性化合物であってもよい。
【００１２】
あるいは、複合材料（Ｉ）は、第１および第２の対向面を有する膜に形成されてもよい。この膜は、第１の対向面上に熱伝導材料（ＩＩ）を有してもよい。この膜は、第２の対向面上に第２の熱伝導性材料（ＩＩＩ）を、必要に応じてさらに含んでもよい。これらの熱伝導性材料（ＩＩ）および（ＩＩＩ）は同一であってもよく、または異なっていてもよい。これらの熱伝導性材料（ＩＩ）および（ＩＩＩ）は、例えば、熱伝導性金属であってもよく、または、熱伝導性グリース等の熱伝導性化合物であってもよい。
【００１３】
対向面上に第１および第２の熱伝導性材料を有する複合材料、積層構造、および膜は、上述のように、電子デバイスにおけるＴＩＭとして各々有用である。この複合材料、積層構造、および膜は、ＴＩＭ１およびＴＩＭ２の両方の応用において有用である。あるいは、この複合材料、積層構造、および膜は、ＴＩＭ１の応用に用いられてもよい。複合材料の表面上に別の熱伝導性材料の層がない、上述の複合材料を含むＴＩＭは、市販のＴＩＭの応用において有用である。あるいは、一方の側上に第１の熱伝導性金属の層（および、必要に応じて、他方の側上に第２の熱伝導性金属）を有する複合材料は、様々な電子デバイスにおける市販のＴＩＭの応用において用いられてもよい。あるいは、この複合材料は、熱伝導性材料として、熱伝導性化合物を有してもよい。適切な熱伝導性化合物は、例えば、ダウコーニング社（登録商標）  ＳＣ  １０２、およびダウコーニング社（登録商標）熱伝導性化合物（例えば、ＣＮ−８８７８、ＴＣ−５０２０、ＴＣ−５０２１、ＴＣ−５０２２、ＴＣ−５０２５、ＴＣ−５０２６、ＴＣ−５１２１、ＴＣ−５６００、およびＴＣ−５６８８等）など、米国、ミシガン州、Ｍｉｄｌａｎｄのダウコーニング社から市販されている。この熱伝導性化合物は、硬化しないポリジオルガノシロキサンを含む熱伝導性グリースおよび熱伝導性フィラーであってもよい。熱伝導性グリース等の熱伝導性化合物が複合材料の表面上にある場合、これは、集積回路チップを試験するための試験用媒体の用途において有用であり得る。
【００１４】
（マトリクス）
熱伝導性金属は当該技術分野において公知であり、市販されている。熱伝導性金属は、銀（Ａｇ）、ビスマス（Ｂｉ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、または、それらの合金等の金属であってもよい。あるいは、熱伝導性金属は、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ａｇ、またはそれらの合金を含んでもよい。Ａｇ、Ｂｉ、Ｇａ、Ｉｎ、またはＳｎの合金は、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、カドミウム（Ｃｄ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、亜鉛（Ｚｎ）、またはそれらの組合わせをさらに含んでもよい。適切な合金の例は、Ｓｎ−Ａｇ合金、Ｉｎ−Ａｇ合金、Ｉｎ−Ｂｉ合金、Ｓｎ−Ｐｂ合金、Ｂｉ−Ｓｎ合金、Ｇａ−Ｉｎ−Ｓｎ合金、Ｉｎ−Ｂｉ−Ｓｎ合金、Ｓｎ−Ｉｎ−Ｚｎ合金、Ｓｎ−Ｉｎ−Ａｇ合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ合金、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｃｕ−Ａｇ合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｓｂ合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金、Ｓｎ−Ａｇ合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｚｎ合金、およびそれらの組合わせを含む。適切な合金の例は、Ｂｉ９５Ｓｎ５、Ｇａ９５Ｉｎ５、Ｉｎ９７Ａｇ３、Ｉｎ５３Ｓｎ４７、Ｉｎ５２Ｓｎ４８（米国、ロードアイランド、ＣｒａｎｓｔｏｎのＡＩＭからのＩｎ  ５２として市販されている）、Ｂｉ５８Ｓｎ４２（ＡＩＭからＢｉ  ５８として市販されている）、Ｉｎ６６．３Ｂｉ３３．７、Ｉｎ９５Ｂｉ５、Ｉｎ６０Ｓｎ４０（ＡＩＭから市販されている）、Ｓｎ８５Ｐｂ１５、Ｓｎ４２Ｂｉ５８、Ｂｉ１４Ｐｂ４３Ｓｎ４３（ＡＩＭからＢｉｌ４として市販されている）、Ｂｉ５２Ｐｂ３０Ｓｎ１８、Ｉｎ５１Ｂｉ３２．５Ｓｎ１６．５、Ｓｎ４２Ｂｉ５７Ａｇ１、ＳｎＡｇ２．５Ｃｕ．８Ｓｂ．５（ＡＩＭからＣＡＳＴＩＮ（登録商標）として市販されている）、ＳｎＡｇ３．０Ｃｕ０．５（ＡＩＭからＳＡＣ３０５として市販されている）、Ｓｎ４２Ｂｉ５８（ＡＩＭから市販されている）、Ｉｎ８０Ｐｂ１５Ａｇ４（ＡＩＭからＩｎ  ８０として市販されている）、ＳｎＡｇ３．８Ｃｕ０．５（ＡＩＭからＳＡＣ３８７として市販されている）、ＳｎＡｇ４．０Ｃｕ０．５（ＡＩＭからＳＡＣ４０５として市販されている）、Ｓｎ９５Ａｇ５、ＳＮ  １００Ｃ  ＡＩＭから市販）、Ｓｎ９９．３Ｃｕ０．７、Ｓｎ９７Ｓｂ３、Ｓｎ３６Ｂｉ５２Ｚｎ１２、Ｓｎ１７Ｂｉ５７Ｚｎ２６、Ｂｉ５０Ｐｂ２７Ｓｎ１０Ｃｄ１３、およびＢｉ４９Ｚｎ２１Ｐｂ１８Ｓｎ１２を含む。あるいは、合金は、鉛が含まれていない上述の合金の任意であってもよい。鉛が含まれていないということは、その合金が０．０１重量％未満のＰｂしか含まないことを意味する。あるいは、その合金は、インジウムを含む上述の合金の任意であってもよい。あるいは、その合金は、インジウムを含まない上述の合金の任意であってもよい。インジウムを含まないということは、その合金が０．０１重量％未満のＩｎしか含まないことを意味する。あるいは、その合金は、広い融点範囲を有する、非共晶合金であってもよい。
【００１５】
熱伝導性金属の正確な融点は、その複合材料の最終用途を含む様々な要因に依存して、当業者によって選択されてよい。例えば、その複合材料がＴＩＭ用途に用いられる場合、熱伝導性金属は、そのＴＩＭが用いられる電子デバイスの正常動作温度よりも高い融点を有してもよい。および、その複合材料は、ＴＩＭが用いられる電子デバイスの製造温度よりも低い融点を有してもよい。例えば、その複合材料は、電子デバイスの正常動作温度よりも少なくとも５℃高い融点を有してもよい。あるいは、電子デバイスが、半導体、トランジスタ、ＩＣ、または個別素子などの従来の発熱電子部品を含む場合、熱伝導性金属は、５０℃から３００℃、または６０℃から２５０℃、または１５０℃から３００℃の範囲の融点を有することができる。あるいは、その複合材料がＬＥＤを有するＴＩＭ用途に用いられる場合、熱伝導性金属は、８０℃から３００℃、または１００℃から３００℃の範囲の融点を有することができる。あるいは、複合材料が熱を発するＳｉＣの電子部品を有するＴＩＭ用途において用いられる場合、電子デバイスの正常動作温度は、従来の発熱電子部品が用いられる場合よりも、より高くてもよい。このＴＩＭ用途において、熱伝導性金属は、１５０℃から３００℃、または２００℃から３００℃の範囲の融点を有することができる。
【００１６】
積層構造が存在し、（Ｉ）（ａ）第１の熱伝導性金属、および（ｂ）この熱伝導性金属中の粒子を含む複合材料、および（ＩＩ）その複合材料の表面上の第２の熱伝導性金属を含む場合、第１および第２の熱伝導性金属は、両方とも、上述の例より選択されてもよい（ただし、（ＩＩ）第２の熱伝導性金属が、（ａ）第１の熱伝導性金属の融点よりも、少なくとも５℃、または少なくとも３０℃以下の融点を有する場合）。あるいは、（ＩＩ）第２の熱伝導性金属の融点は、（ａ）第１の熱伝導性金属の融点よりも５℃から５０℃以下であってもよい。積層構造において、（ＩＩ）第２の熱伝導性金属の融点は、電子デバイスの正常動作温度よりも少なくとも５℃上であり、そのデバイスの製造温度以下であってもよく、（ａ）第１の熱伝導性金属の融点は、電子デバイスの製造温度よりも上または下（あるいは、少なくとも５℃上）であってもよい。
【００１７】
複合材料における熱伝導性金属の量は、選択される金属または合金、および選択されるシリコーン粒子の種類を含む様々な要因に依存するが、熱伝導性金属をその複合材料において連続相とするのに十分である。あるいは、熱伝導性金属の量は、複合材料の５０容積％から９９容積％、または、６０容積％から９０容積％、または５５容積％から６０容積％の範囲であってもよい。
【００１８】
（シリコーン粒子）
複合材料はシリコーン粒子をさらに含む。シリコーン粒子は機械的ストレスを軽減することができる。この用途のために、シリコーンは、２つ以上の有機官能性のＳｉＯ単位で構成される骨格を有するポリマーを意味する。シリコーン粒子は、弾性変形または塑性変形を受ける場合がある。シリコーン粒子は、熱伝導性金属の弾性係数よりも低い弾性係数を有してもよい。シリコーン粒子は、複合材料の１容積％から５０容積％、または、１０容積％から４０容積％、または４０容積％から４５容積％、または１０容積％から３０容積％の範囲の量において存在してもよい。
【００１９】
シリコーン粒子の形状は重要ではない。例えば、シリコーン粒子は、例えば、球状、繊維状、またはそれらの組合わせであってもよい。あるいは、シリコーン粒子は球状または不規則であってもよい。シリコーン粒子の形状は、それらの製造方法に依存してよい。例えば、球状のシリコーン粒子は、以下に記載するエマルジョン重合法によって得られてもよい。シリコーン粒子が球状の場合には、本明細書において記載される平均粒子サイズが平均粒子直径の球状シリコーン粒子を表すことを当業者は理解する。不規則な形状のシリコーン粒子は、シリコーンゴムの低音破砕を含む方法によって調製されてもよい。シリコーン粒子は、例えば、以下に記載するエマルジョン重合法によって硬化されてもよい。あるいは、シリコーン粒子は、例えば、硬化されていない高分子重合体であってもよい。シリコーン粒子は、エラストマーもしくは樹脂、またはそれらの組合わせであってもよい。あるいは、シリコーン粒子は、粒子の凝集塊（凝集体）を含んでもよい。シリコーン粒子は、複合材料中で分離していてもよく、そのシリコーン粒子は不連続相を形成してもよい。
【００２０】
シリコーン粒子は、少なくとも１５マイクロメートル、または少なくとも５０マイクロメートルの平均粒子サイズを有してもよい。あるいは、シリコーン粒子は、１５マイクロメートルから１５０マイクロメートル、または５０マイクロメートルから１００マイクロメートル、または１５マイクロメートルから７０マイクロメートル、または５０マイクロメートルから７０マイクロメートルの範囲の平均粒子サイズを有してもよい。
【００２１】
理論によって拘束されることを望まないのであれば、例えば５マイクロメートルまたはそれ未満の平均粒子サイズを有する微粒子は、複合材料がＴＩＭとして用いられる場合、本発明における使用には適切でない場合もあると考えられる。微粒子は、ＴＩＭ用途におけるスペーサとしての役割を果たすには十分な粒子サイズを有さない場合がある。微粒子は、本明細書に記載するシリコーン粒子よりも高い熱伝導性または高いコンプライアンスを提供しない場合がある。理論によって拘束されることを望まないのであれば、本明細書に記載するシリコーン粒子は、同量の容積負荷において、微粒子よりも、より良いクリープ緩和を提供すると想定される。
【００２２】
さらに、微粒子は、本明細書に記載のシリコーン粒子よりも、金属マトリクス内に組み込むことがさらに困難である場合があり、その理由は、微粒子が、シリコーン粒子と同じ高容量で常に組み込まれるとは限らないからである。微粒子は、弾性的な性質および小さな粒子サイズのため、その微粒子が、ろ過作用によって必ずしも確実に回収されない場合があり、その微粒子が癒着してしまう過程において製造される。これらの微粒子の製造における回収の工程は、例えば、フリーズドライ、噴霧乾燥によって実行され、これは、その表面上において、完全に取り除くことができない、所望されない界面活性剤を残してしまう。
【００２３】
その一方で、本明細書において用いられるシリコーン粒子は位相反転処理によって調製されてもよく、これらのシリコーン粒子はろ過作用によって回収できる。界面活性剤を完全に取り除くことができ、必要に応じて、異なるコーティングおよび／または表面処理剤がシリコーン粒子に適用できる。例えば、本明細書において有用であるシリコーン粒子は、水溶性エマルジョン重合を含む位相反転処理によって調製されてもよい。この処理において、シリコーン連続相（油相）が提供され、界面活性剤および水の混合物がこのシリコーン連続相に加えられる。さらに水が必要に応じて加えられてもよい。理論によって拘束されることを望まないのであれば、界面活性剤対水の比率は、粒子サイズを制御するために調節できると考えられる。シリコーン連続相は、白金族金属触媒の存在下で、ポリオルガノハイドロシロキサンを有するアルケニル官能性ポリオルガノシロキサンを含んでもよい。重合後、結果としてのシリコーン粒子を洗浄し、ろ過して、界面活性剤を取り除いてもよい。あるいは、熱安定剤をその処理に加え、シリコーン粒子に改善された熱安定性を提供してもよい。適切な熱安定剤の例は、酸化鉄、四酸化三鉄（ｆｅｒｒｏｆｅｒｒｉｃ  ｏｘｉｄｅ）、水酸化鉄、酸化セリウム、水酸化セリウム、酸化ランタン、フュームド二酸化チタン、またはそれらの混合物等の金属酸化物を含む。これは、その複合材料が、ＳｉＣ電子部品のためにＴＩＭとして用いられる場合、特に有用であってよい。追加時に、その安定剤は、その複合材料の０．５重量％から５重量％の範囲の量にて存在してもよい。
【００２４】
あるいは、ＳｉＨ官能性シリコーン粒子はマトリクスにおいて用いられてもよい。理論によって拘束されることを望まないのであれば、ＳｉＨ官能性は、インジウムを含むマトリクスにおけるシリコーン粒子の分散を向上する可能性があると考えられる。適切なＳｉＨ官能性シリコーン粒子は、段落番号［００２５］から［００２８］において以下で記載される。
【００２５】
（シリコーン粒子の製造方法）
これらのシリコーン粒子を調製するための例示的な処理は、例えば、米国特許第４，７４２，１４２号明細書、同４，７４３，６７０号明細書、および同５，３８７，６２４号明細書において記載される処理を修正することによって得られてもよい。界面活性剤および水の比率は、当業者が所望するサイズのシリコーン粒子を製造するために、当業者によって、米国特許第４，７４２，１４２号明細書、同４，７４３，６７０号明細書、および同５，３８７，６２４号明細書の開示から変更されてもよい。この方法において、シリコーン粒子は、反応性シリコーン組成物の０．１重量％から１０重量％の範囲における１つ以上の界面活性剤を用いて、水中における反応性シリコーン組成物を乳化することによって製造可能である。使用される水量は、５％から９５％水の範囲であってもよく、あるいは、反応性シリコーン組成物の重量に基づいて５０重量％である。水は一度に加えてもよく、または複数回で加えてもよい。
【００２６】
シリコーン粒子は、それらの表面上に、金属または金属酸化物を必要に応じて有してもよい。この金属は、上述の熱伝導性金属と同じであってもよく、異なっていてもよい。この金属は、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｂｉ、コバルト（Ｃｏ）、Ｃｕ、Ｉｎ、鉄（Ｆｅ）、Ｎｉ、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｚｎ、またはそれらの合金を含んでもよい。あるいは、シリコーン粒子上の金属はＡｇであってもよい。金属酸化物は、上述の金属の任意のものの酸化物であってもよい。金属または金属酸化物は、様々な技術によってシリコーン粒子の表面上に提供されてもよい。例えば、シリコーン粒子が、水溶性エマルジョン重合によって調製される場合、その水溶性エマルジョン重合の後に、シリコーン粒子は、湿式金属化（ｗｅｔ  ｍｅｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ）により、その場で（ｉｎ  ｓｉｔｕ）コーティングされてもよい。あるいは、シリコーン粒子は、例えばろ過によって回収され、次いで、そのシリコーン粒子は、物理的気相成長法（ＰＶＤ）、化学気相蒸着法（ＣＶＤ）、無電解析出、または噴霧法等の方法によってコーティングされてもよい。理論によって拘束されることを望まないのであれば、金属または金属酸化物は、上述の熱伝導性金属に対する親和性を有してもよく、シリコーン粒子上の金属または金属酸化物は、熱伝導性金属によってシリコーン粒子の改善された湿潤を提供してもよいと考えられる。複合材料において、シリコーン粒子の表面上の金属または金属酸化物は、増加した熱伝導性、向上した安定性、向上した機械的特性、向上したＣＴＥ、またはそれらの混合物の恩恵を提供してもよいと考えられる。
【００２７】
あるいは、シリコーン粒子は、例えば、樹脂の（分岐した）または線形のいずれかの重合体構造を有する水素化シリコーン（ｓｉｌｉｃｏｎｅ  ｈｙｄｒｉｄｅ）（ＳｉＨ）の官能性コロイドを調製し、そのシリコーン粒子を、調製中または調製後のいずれかに金属化することによって、金属を用いて調製されてもよく、かつ必要に応じて金属でコーティングされてもよい。これらのコロイドを調製する方法は、シラン（例えば、Ｒ（ＳｉＯＭｅ）３、Ｒ２Ｓｉ（ＯＭｅ）２）を用いたエマルジョン重合を含み、ここで各Ｒは、ドデシルベンゼンスルホン酸（ＤＢＳＡ）等のアニオン性の界面活性剤／酸触媒の存在における、Ｍｅ、Ｅｔ、Ｐｒ、Ｐｈ、Ｆ３（ＣＨ２）２、またはＣ４Ｆ９（ＣＨ２）２（ここで、Ｍｅはメチル基、Ｅｔはエチル基、Ｐｒはプロピル基、およびＰｈはフェニル基を表す）などの一価の炭化水素基またはフッ素化された一価の炭化水素基である。ＳｉＨ非含有シランの例は、ＭｅＳｉ（ＯＭｅ）３であり、これはコロイドのＴ樹脂をもたらす。ＭＱタイプの樹脂はまた、Ｓｉ（ＯＥｔ）４  （ＴＥＯＳ）およびヘキサメチルジシロキサンまたはＭｅ３ＳｉＯＭｅをエマルジョン重合することによって調製可能である。コロイドのＭＱ樹脂のための例示的な出発物質はＴＥＯＳおよびヘキサメチルジシロキサンである。エマルジョン重合は、複合材料のｐＨを４より上に上昇させることによって停止されてもよい。Ｍ、Ｄ、Ｔ、およびＱは、以下の式のシロキサンのユニットを意味することを当業者は理解するであろう。
【化１】
2010539683.tif 000003
ここでＲは上述のものである。
【００２８】
ＳｉＨ官能性は、上述したシランを用いて、ＳｉＨ官能性シランまたは低分子量のＳｉＨ官能性シロキサンを共重合させることによって導入されてもよい。例示的なＳｉＨ官能性シランは（ＭｅＯ）２ＳｉＭｅＨである。例示的なＳｉＨ官能性シロキサンは（Ｍｅ３ＳｉＯ）２ＳｉＭｅＨおよび（ＨＭｅ２Ｓｉ）２Ｏである。ＳｉＨ官能性シランまたはＳｉＨ官能性シロキサンの量は、０．００１％から１００％で可変である。
【００２９】
構造化されたコロイド粒子を調製するために、ＳｉＨ化合物を段階に分けて追加することもまた可能である。例えば、ＳｉＨ化合物を、シリコーン粒子が粒子内部よりも粒子外部付近においてより高いＳｉＨ含有量を有するように、重合の後半の間に追加可能である。ＳｉＨ化合物のレベルおよび追加時間の両方を変化させることによって、当業者は、ＳｉＨ官能性を生じる様々なコロイド組成物を調製することが可能である。
【００３０】
本明細書に記載のＳｉＨ官能性のコロイドは反応性の分散またはエマルジョンを構成することができる。ＳｉＨ部分は、コロイドが分散された状態にある間に反応可能であるか、または、水分を取り除いた後の癒着状態において反応可能である。
【００３１】
金属被膜されたシリコーン粒子を調製する方法は、金属塩の水溶液と、ＳｉＨ含有の高分子エマルジョンまたはコロイドとを処理することを含む。ＳｉＨ部分は、特定の金属イオンをそれらの原子形態に還元する還元剤として作用する。反応は室温で生じ、数時間後に終えてもよい。コロイドおよびエラストマーのエマルジョンは、例えば、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、およびＰｔの塩を用いて処理されてもよい。
【００３２】
あるいは、シリコーン粒子は、低温破砕処理を用いて調製されてもよい。このような処理は、当該分野において公知であり、例えば米国特許第３，２３２，５４３号明細書、同第４，３８３，６５０号明細書、および同第５，５８８，６００号明細書に記載されている。
【００３３】
シリコーン粒子は、必要に応じて、そのシリコーン粒子がその表面上に金属および／または金属酸化物を有するか否かにかかわらず、表面処理を有してもよい。例えば、表面処理は、表面処理剤、物理的処理（例えばプラズマ）、または（その場での（ｉｎ  ｓｉｔｕ）重合における）表面化学反応であってもよい。表面処理剤は従来技術において公知であり市販されている。適切な表面処理剤は、ヘキシルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、テトラデシルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルエチルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシランおよびメチルトリメトキシシラン、３−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、ならびにそれらの混合物等のアルコキシシラン；アルコキシ官能性オリゴシロキサン；オクタデシルメルカプタン等のメルカプタンおよびアルキルチオール；スルフィドシラン等のポリスルフィド、オレイン酸、ステアリン酸等の脂肪酸；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、またはそれらの混合物等のアルコール、官能性アルキルポリシロキサン（ここで官能基は、アルコキシシリル、シラザン、エポキシ、アシルオキシ、オキシモ、またはそれらの混合物）を含むがそれらに限定されない。例えば、表面処理剤は、（エポキシプロポキシプロピル）メチルシロキサン／ジメチルシロキサン共重合体、一端に式Ｓｉ（ＯＲ’）３の基、および他端に式ＳｉＲ’’３の基を有するジメチルシロキサン重合体であってもよく、ここで各Ｒ’は独立に、アルキル基等の一価の炭化水素基を表し、各Ｒ’’は独立に、アルキル基またはアルケニル基等の一価の炭化水素基を表す。あるいは、表面処理剤は、アミノ官能性ポリジメチルシロキサン重合体またはサッカライド−シロキサン重合体であってもよい。
【００３４】
表面処理剤の量は、シリコーン粒子の種類および量を含む様々な要因に依存するが、その量は、シリコーン粒子の重量に基づき、０．１％から５％の範囲であってよい。複合材料は、１つ以上の他の添加剤を必要に応じてさらに含んでもよい。例えば、ワックスなどの他の添加剤を加えて、処理を向上させてもよい。
【００３５】
複合材料は、熱伝導性金属とシリコーン粒子とを任意の都合の良い手段、例えば、（１）熱伝導性金属をその融点より上まで加熱する工程、および（２）そのシリコーン粒子と、その溶解した熱伝導性金属とを混合する工程を含む方法を組み合せることによって調製されてもよい。あるいは、その複合材料は、（１）熱伝導性金属粒子とシリコーン粒子とを混合する工程、および、その後に、（２）工程（１）の生成物を加熱してその熱伝導性金属をリフローさせる工程を含む方法によって調製されてもよい。あるいは、その方法は、（１）熱伝導性金属のシートまたは箔にそのシリコーン粒子を包む工程、および、その後に、（２）熱伝導性金属をリフローさせる工程を含んでもよい。これらの方法は、（３）工程（２）の生成物を例えば、必要に応じて加熱と共に圧縮することによって所望の厚さに製造する工程を必要に応じてさらに含んでもよい。あるいは、複合材料を所望の厚さに製造するために、押出しプレス工程または圧延工程が用いられてもよい。これらの方法は、（４）その複合材料を所望の形状に形成する工程を必要に応じてさらに含んでもよい。工程（４）は、例えば、工程（２）または工程（３）の生成物（例えばＴＩＭ）を所望の形状に切断することによって実行されてもよい。あるいは、所望の形状に形成する工程は、複合材料を成型（ｍｏｌｄｉｎｇ）することによって実行可能である。あるいは、方法は、（１）シリコーン粒子および熱伝導性金属粒子を基板に適用する工程、およびその後に、（２）フラックス剤を用いて、または用いずに、その熱伝導性金属をリフローさせる工程を含んでもよい。製造中に用いられる正確な圧力および温度は、その選択される熱伝導性金属の融点および結果としての複合材料の所望の厚さを含む様々な要因に依存するが、その温度は、周囲温度から熱伝導性金属の融点の少し下までの範囲であってもよく、または６０℃から１２０℃の範囲であってもよい。
【００３６】
その複合材料が積層構造を有する場合、方法は、その複合材料の表面上において、別の熱伝導性金属の層を押圧する工程をさらに含んでもよい。この方法は、押圧する工程の間に加熱する工程をさらに含んでもよい。例えば、積層構造の製造中に用いられる正確な圧力および温度は、その（それらの）選択される熱伝導性金属の融点およびその結果としての積層構造の所望の厚さを含む様々な要因に依存するが、圧力は、３０ｐｓｉから４５ｐｓｉの範囲であってもよく、その温度は４０℃から１３０℃の範囲であってもよい。あるいは、その複合材料が積層構造を有する場合、方法は、その複合材料の表面上に、熱伝導性グリース等の熱伝導性化合物を塗布する工程をさらに含んでもよい。塗布する工程は、はけ塗りまたはロボット処理等の任意の都合の良い手段によって実行されてもよい。
【００３７】
（放熱材料）
上述の複合材料、積層、および膜は、ＴＩＭ用途において有用である。その複合材料がＴＩＭとして用いられる場合、熱伝導性金属（ａ）（シリコーン粒子をその中に有する）は、電子デバイスの正常動作温度よりも高い融点を有してもよい。ＴＩＭは、例えばある厚さを有するパッドとして製造されてもよい。シリコーン粒子は、ＴＩＭの厚さの１０％から１００％の範囲の平均粒子サイズを有してもよい。例えば、その平均粒子サイズが、その厚さの１００％である場合、そのシリコーン粒子は、ＴＩＭ中のスペーサとして用いられてもよい。シリコーン粒子の平均粒子サイズは、その放熱材料の接着ラインの厚さ、およびそのＴＩＭが製造中に圧縮されるのか、その製造後に圧縮されるのかの様々な要因に依存する。しかしながら、そのシリコーン粒子は、少なくとも１５μメートルの平均粒子サイズを有してもよい。あるいは、シリコーン粒子は、１５μメートルから１５０μメートル、または、５０μメートルから１００μメートル、または、１５μメートルから７０μメートル、あるいは５０μメートルから７０μメートルの範囲の平均粒子サイズを有してもよい。そのＴＩＭが製造中または製造後に圧縮された場合、その粒子サイズは変化してもよいことを当業者は認識するであろう。例えば、球状のシリコーンエラストマーの粒子がエマルジョン重合によって調製された場合、圧縮後に、その粒子の形状は円盤形状に変化し、その粒子サイズもまた変化する。あるいは、シリコーン樹脂の粒子が用いられる場合、そのシリコーン樹脂の粒子はＴＩＭ中においてスペーサとして作用してもよい。
【００３８】
図１は、上述の複合材料を用いて製造されたＴＩＭの断面図を示す。図１において、ＴＩＭ１００は、基板１０１、およびその基板１０１の両面上に形成された、上述の複合材料１０２の層を含む。離型紙１０３は複合材料１０２の露出した表面上に適用される。
【００３９】
図３は、上述のように製造された、代替のＴＩＭの断面図を示す。図３において、ＴＩＭ３００は、複合材料の両面上において、熱伝導性金属３０１の第１および第２の層を有する複合材料３０２を有する積層膜である。熱伝導性金属３０１は、その複合材料３０２の熱伝導性金属の融点よりも低い融点を有する。熱伝導性金属３０１は、シリコーン粒子を含まなくてもよい。「シリコーン粒子を含まない」とは、熱伝導性金属３０１が、その中に分散されたシリコーン粒子を有さず、または、その複合材料３０２の熱伝導性金属よりも、その中に分散されたシリコーン粒子がより少ないことを意味する。ＴＩＭ３００は、例えば、その複合材料３０２の両表面上における熱伝導性金属３０１を押圧することによるなど、任意の都合の良い手段によって調製されてもよい。熱伝導性金属３０１は、電子デバイスの正常動作温度より上の融点、および、電子デバイスの製造温度以下の融点を有してもよい。
【００４０】
（電子デバイス）
電子デバイスは、上述のＴＩＭを備えることができる。電子デバイスは、（ｉ）第１の電子部品、（ｉｉ）第２の電子部品、（ｉｉｉ）上述のＴＩＭ、を備え、このＴＩＭは、第１の電子部品と第２の電子部品との間に置かれる。この第１の電子部品は、半導体チップであってもよく、第２の電子部品はヒートシンクであってもよい。あるいは、第１の電子部品は半導体チップであってもよく、第２の電子部品はヒートスプレッダ（ＴＩＭ１用途）であってもよい。あるいは、第１の電子部品はヒートスプレッダであってもよく、第２の電子部品はヒートシンク（ＴＩＭ２用途）であってもよい。電子デバイスにおいて、ＴＩＭ１およびＴＩＭ２は同じ複合材料または異なる複合材料であってもよい。
【００４１】
電子デバイスは、上述のＴＩＭを第１の電子部品の第１の表面に接触させる工程、および、そのＴＩＭを、熱伝導性金属の融点より上の温度にまで加熱する工程を含む方法によって製造されてもよい。この方法は、そのＴＩＭを、加熱する工程の前に、第２の電子部品の第２の表面に接触させる工程を必要に応じてさらに含んでもよい。熱伝導性金属は、電子デバイスの正常動作温度より上の融点、およびそのデバイスの製造温度以下の融点を有するように選択されてもよく、それによって、その電子デバイスが動作中にそのＴＩＭを固体にする。理論によって拘束されることを望まないのであれば、製造におけるこの方法は、正常動作の間、そのインターフェースの外にＴＩＭを流出させず、ＴＩＭとその電子部品との間の接着を形成するという利点を提供すると想定される。この接着形成を容易にするために、その電子部品の表面を接触させる工程および加熱する工程時に、フラックス剤が必要に応じて用いられてもよい。必要に応じて、その電子部品の表面は、例えば、Ａｕでコーティングされる等、金属化されてもよく、接着をさらに改善させる。そのデバイスが動作する場合、熱は、第１の電子部品から第２の電子部品へと放散される。
【００４２】
あるいは、上述の電子デバイスにおけるＴＩＭは、第１の融点を有する第１の熱伝導性金属およびその第１の熱伝導性金属中のシリコーン粒子を含む複合材料であってもよく、ならびに、その複合材料の表面上における、第２の融点を有する第２の熱伝導性金属の層をさらに含み、ここでその第１の融点は、第２の融点よりも高い。あるいは、そのＴＩＭは、第１および第２の両表面を有する膜に製造される、上述の複合材料をさらに含んでもよく、ここでその第１の対向面は、第２の融点を有する第２の熱伝導性金属の層を有し、第２の対向面は、第３の融点を有する第３の熱伝導性金属の層を有する。
【００４３】
図２は、例示的な電子デバイス２００の断面図を示す。このデバイス２００は、スペーサ２０４を含むダイ取付け接着剤２０３を介して、基板２０２に取り付けされた電子部品（ＩＣチップとして示される）２０１を備える。この基板２０２は、パッド２０６を介して基板２０２に取り付けられたはんだボール２０５を有する。上述の複合材料でできた第１の放熱材料（ＴＩＭ１）２０７は、ＩＣチップ２０１と金属カバー２０８との間に置かれる。この金属カバー２０８はヒートスプレッダとして作用する。上述の複合材料でできた第２の放熱材料（ＴＩＭ２）は、金属カバー２０８とヒートシンク２０９との間に置かれる。熱は、そのデバイスが動作する場合に、矢印２１１によって表された熱経路に沿って移動する。
【実施例】
【００４４】
これらの実施例は、当業者に対して本発明を例示するために含まれており、特許請求の範囲において説明される本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。本開示を考慮すると、開示され、特許請求の範囲において説明される本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、同様または類似の結果を得る特定の実施形態において多くの変更がなされてもよいことを当業者は理解する。
【００４５】
（基準実施例１−シリコーン粒子の調製）
実施例８において用いられるシリコーン粒子は、１０７センチストークの動粘性率を有する５０ｇのメチルハイドロジェン／ジメチルポリシロキサンの液体、約１００の重合度および０．０８３％の水素含有量を最大１００ｇのカップに入れて秤量することによって調製した。その後、１．８７ｇのヘキサジエン、および、ビニル官能性シロキサン中の、Ｐｔジビニルテトラメチルジシロキサン複合体からなる約０．２ｇの可溶性Ｐｔ触媒（０．５％の元素Ｐｔを含む触媒組成）に相当する２滴をカップに入れて秤量した。この混合物をＳｐｅｅｄＭｉｘｅｒ（登録商標）ＤＡＣ−１５０中で、１０秒間、回転させた。水（Ｂｒｉｊ（登録商標）３５Ｌ）中に１．３ｇのラウリルアルコール（２０）エトキシレート７２％を加え、その後、８．０ｇのＤＩ水（初期水分）を加えた。カップを、２０秒間、ＤＡＣ−１５０ＳｐｅｅｄＭｉｘｅｒ（登録商標）において最大速度で回転させた。カップの内容物を調査し、その混合物を観察し、油／水（ｏ／ｗ）エマルジョンに反転させた。
【００４６】
カップを最大速度でさらに２０秒間回転させ、その後、１０ｇの希釈水を加えた。カップを、最大速度の約半分の速度で、１５秒間回転させた。この後に、さらに１５ｇの希釈水を加え、最大速度の半分の速度で１５秒間回転させた。最後に水を加えて、加えた希釈水の総量は３５ｇであった。カップは５０℃のオーブンに２時間、置いた。カップを冷却し、結果としてのシリコーンゴムの分散の粒子サイズを、Ｍａｌｖｅｒｎ  Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ（登録商標）Ｓを用いて決定した。粒子を、標準的な実験用の濾紙を備えたブフナー漏斗を用いて濾過することによって収集した。その結果としての濾過ケーキ（これはシリコーンゴム粒子からなる）を、濾過中にさらなる１００ｍＬのＤＩ水で洗浄した。この濾過ケーキをブフナー漏斗から除去し、ガラス製のオーブン用耐熱皿に置いて、実験室の周囲条件において、一晩（〜２０時間）空気乾燥させ、その後に、２時間、５０℃のオーブンでさらに２時間置いた。紙を用いて、乾燥させた粒子を保存するためにガラス・ジャーに移動させた。光散乱装置からの粒子サイズの結果は以下の通りであった：Ｄｖ５０＝１５μメートル；Ｄｖ９０＝２５μメートル。
【００４７】
（基準実施例２−シリコーンゴム粒子の調製）
実施例７において用いる粒子を以下の方法によって調製した。球状のシリコーンゴム粒子の分散を、基準実施例１の方法に従って調製した。濾過する代わりに、この分散をガラス製のオーブン用耐熱皿に注ぎ、実験室の周囲条件において、一晩（２２時間）、蒸発させた。結果としての塊をヘラ（ｓｐａｔｕｌａ）およびねじぶたを備えた反転した小型の広口ガラス・ジャーで粉砕した。そのシリコーン粒子を、２時間、５０℃のオーブンにてさらに乾燥させた。そのシリコーン粒子を保存するためにガラス・ジャーに移した。これらの粒子は界面活性剤（Ｂｒｉｊ（登録商標）  ３５Ｌ）を含むシリコーンゴム粒子からなる。
【００４８】
（基準実施例３−Ａｇ処理した粒子の調製）
実施例２において用いるシリコーン粒子を、以下の方法によって調製した。１３５センチストークの動粘性率を有する５０ｇのメチルハイドロジェン／ジメチルポリシロキサンの液体、約１２０の重合度、および０．１１４％の水素含有量を最大１００ｇのカップに入れて秤量した。その後、１．８７ｇのヘキサジエン、および、ビニル官能性シロキサン中の、Ｐｔジビニルテトラメチルジシロキサン複合体から主になる約０．２ｇの可溶性Ｐｔ触媒（触媒組成中０．５％の元素Ｐｔ）に相当する２滴を秤量した。この混合物をＳｐｅｅｄＭｉｘｅｒ（登録商標）ＤＡＣ−１５０中で、１０秒間、回転させた。水（Ｈｏｓｔａｐｕｒ（登録商標）ＳＡＳ  ６０）中に０．８２ｇの二級スルホン酸アルキルの界面活性剤６０％を加え、その後、６．０ｇのＤＩ水（初期水分）を加えた。カップを、２０秒間、ＤＡＣ−１５０ＳｐｅｅｄＭｉｘｅｒ（登録商標）において最大速度で回転させた。カップの内容物を調査し、その混合物を観察し、ｏ／ｗエマルジョンに反転させた。
【００４９】
カップを最大速度でさらに２０秒間回転させ、その後、１０ｇの希釈水を加えた。カップを、最大速度の約半分の速度で、１５秒間回転させた。この後に、さらに１５ｇの希釈水を加え、最大速度の半分の速度で１５秒間回転させた。最後に水を加えて、加えた希釈水の総量は３５ｇであった。カップの内容物を２５０ｍＬのジャーに移し、そのジャーに蓋をし、２時間、５０℃のオーブンに置いた。そのジャーを室温まで冷却し、結果としてのシリコーンゴム分散の粒子サイズを、Ｍａｌｖｅｒｎ  Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ（登録商標）Ｓを用いて決定した。１０ｇの３重量％のＡｇＮＯ３の水溶液をジャー内に含まれるエマルジョンに加え、数分間、手で振動させた。そのジャーを、実験室の周囲温度にて、約２４時間の間、そのままにしておいた。
【００５０】
エマルジョンの色は乳白色から非常に濃い黒褐色に変化した。処理されたシリコーンエラストマー粒子を、真空の濾過フラスコ、および、通常の実験用の濾紙を備えたブフナー漏斗を用いて、濾過して収集した。その濾過ケーキを、ＤＩ水を用いて洗浄し、周囲温度で４８時間乾燥させた。その乾燥した生成物を、反転させた２オンス（約５６．７グラム）の広口ジャーを用いて、その塊を軽く粉砕することで細かくした。その粒子の色は淡褐色であった。蛍光Ｘ線によりＡｇの存在を確認し、０．１重量％であることが分かった。乾燥前の水溶性エマルジョンの光散乱によって決定された平均粒子サイズは３０μメートルであった。
【００５１】
（実施例１−シリコーンゴム粒子）
シリコーン粒子を、触媒としての白金の存在中においてポリ（ビニルシロキサン）およびポリ（ヒドロシロキサン）から水溶性エマルジョン重合によって調製した。平均粒子直径は５０μメートル（Ｄ９０直径は８５μメートル）であった。これらのシリコーン粒子の２６．５容量％の量を、Ｉｎ５１Ｂｉ３２．５Ｓｎ１６．５（融点６０℃）と混合した。その混合物を７０℃まで加熱し、５分間、勢いよく攪拌した。室温まで冷却した後、その得られた混合物を６０℃で薄い膜に圧縮した。その膜を、熱伝導性測定のために小さいサイズになるまで分け、この測定は、ＡＳＴＭ  Ｄ５４７０（熱伝導性電気絶縁性の材料の熱伝導特性の標準試験方法）に従った保護熱板方法によって実行した。厚さ０．１８５ｍｍの膜は、３６．２ｐｓｉ（２４９５９０．２１４パスカル）の圧力荷重状況下において、０．２５２℃・ｃｍ２／Ｗの熱抵抗、および７．３７３Ｗ／ｍＫの見かけの熱伝導率を有した。見かけの熱伝導率とは、熱抵抗で割った厚さを意味し、単位ごとの差異を補正する。
【００５２】
（実施例２−銀コーティングされたシリコーンゴム粒子）
シリコーン粒子を、基準実施例３に記載されたように調製した。平均粒子直径は２５μメートル（Ｄ９０直径は４５μメートル）であり、銀は、シリコーン粒子の重量に基づいて、０．１８％の量中に存在した。表面処理剤としての７．４容量％の（エポキシプロポキシプロピル）メチルシロキサン／ジメチルシロキサン共重合体（これは、Ｇｅｌｅｓｔ，  Ｉｎｃ．（Ｍｏｒｒｉｓｔｏｗｎ、ＰＡ、米国）から利用可能であるＥＭＳ−６２２として市販されている）と一緒に２０．６容量％のこれらのシリコーン粒子をＩｎ５１Ｂｉ３２．５Ｓｎ１６．５と混合した。その混合物を７０℃まで加熱し、２分間勢いよく攪拌した。室温まで冷却した後、その得られた混合物を６０℃で膜に圧縮した。その膜を熱伝導率測定のために小さいサイズまで分けた。厚さ０．０８７ｍｍを有する膜は、３６．２ｐｓｉ（２４９５９０．２１４パスカル）の圧力荷重状況下において、０．１８８℃・ｃｍ２／Ｗの熱抵抗、および４．４１３Ｗ／ｍＫの見かけの熱伝導率を有した。
【００５３】
（比較実施例３−粒子無し）
Ｉｎ５１Ｂｉ３２．５Ｓｎ１６．５を６０℃にて膜に圧縮した。その膜を熱伝導率測定のために小さいサイズまで分けた。その膜は、厚さ０．１８５ｍｍの厚さの膜で、３６．２ｐｓｉ（２４９５９０．２１４パスカル）の圧力荷重状況下において、１．９３２℃・ｃｍ２／Ｗの熱抵抗、および０．０８７ｍｍの厚さの膜で、０．４９９℃・ｃｍ２／Ｗを有した。厚さ０．１８５ｍｍの膜の見かけの熱伝導率は０．９５８Ｗ／ｍＫであり、厚さ０．０８７ｍｍを有する膜は１．７４３Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有した。
【００５４】
（実施例４−アルミナ粒子）
２２．８％の体積分率におけるアルミナ粒子を、Ｉｎ５１Ｂｉ３２．５Ｓｎ１６．５と混合した。その混合物を７０℃まで加熱し、２分間勢いよく攪拌した。室温まで冷却した後、その得られた混合物を６０℃で膜に圧縮した。その膜を熱伝導率測定のために小さいサイズに分けた。厚さ０．１８２ｍｍを有する膜は、３６．２ｐｓｉ（２４９５９０．２１４パスカル）の圧力荷重状況下において、０．９５１℃・ｃｍ２／Ｗの熱抵抗、および１．８９２Ｗ／ｍＫの見かけの熱伝導率を有した。発明者らは、驚くべきことに、実施例１において、コーティングされていないシリコーンゴム粒子を用いることが、アルミナ粒子を含有するこのＴＩＭよりも、より低い熱抵抗およびより高い熱伝導率を有するＴＩＭを製造することを見出した。
【００５５】
（実施例５−平均直径の５μメートルを有する細かいシリコーンゴム粒子）
２７．７容量％のシリコーンゴム粒子、平均粒子直径５．１５μメートルを有するダウコーニング（登録商標）９５０６、および多分散性指数（ＰＤＩ）１．４０の量を、Ｉｎ５１Ｂｉ３２．５Ｓｎ１６．５と混合した。その混合物を７０℃まで加熱し、２分間勢いよく攪拌した。室温まで冷却した後、その得られた混合物を６０℃で膜まで圧縮した。その膜を、熱伝導率測定のために小さいサイズに分けた。厚さ０．１８５ｍｍを有する膜は、３６．２ｐｓｉ（２４９５９０．２１４パスカル）の圧力荷重状況下において、０．４５４℃・ｃｍ２／Ｗの熱抵抗、および４．０６５Ｗ／ｍＫの見かけの熱伝導率を有した。
【００５６】
（実施例６−２μメートルの平均直径を有する細かいシリコーンゴム粒子）
２３．４容量％のシリコーンゴム粒子、平均粒子直径１．３９μメートルを有するダウコーニング（登録商標）ＥＰ−２１００、および多分散性指数（ＰＤＩ）１．１４の量を、Ｉｎ５１Ｂｉ３２．５Ｓｎ１６．５と混合した。その混合物を７０℃まで加熱し、２分間勢いよく攪拌した。室温まで冷却した後、その得られた混合物を６０℃で膜まで圧縮した。その膜を、熱伝導率測定のために小さいサイズに分けた。厚さ０．１８４ｍｍを有する膜は、３６．２ｐｓｉ（２４９５９０．２１４パスカル）の圧力荷重状況下において、１．０９５℃・ｃｍ２／Ｗの熱抵抗、および１．６７７Ｗ／ｍＫの見かけの熱伝導率を有した。
【００５７】
（実施例７−１６μメートルの平均直径を有するシリコーンゴム粒子および界面活性剤）
シリコーン粒子を、基準実施例２に記載されたように調製した。平均粒子直径は１６．７μメートル、ＰＤＩは１．２８であった。２８．７容量％のこれらのシリコーン粒子の量を、Ｉｎ５１Ｂｉ３２．５Ｓｎ１６．５（融点６０℃）と混合した。その混合物を７０℃まで加熱し、５分間勢いよく攪拌した。室温まで冷却した後、その得られた混合物を６０℃で膜まで圧縮した。厚さ０．１４５ｍｍを有する膜は、３６．２ｐｓｉ（２４９５９０．２１４パスカル）の圧力荷重状況下において、０．４７１℃・ｃｍ２／Ｗの熱抵抗、および３．０８１Ｗ／ｍＫの見かけの熱伝導率を有した。
【００５８】
（実施例８−界面活性剤無しで、１５μメートルの平均直径を有するシリコーンゴム粒子）
シリコーン粒子を、基準実施例１に記載されたように調製した。平均粒子直径は、上述の基準実施例１に示されるように、１５μメートルであった。２８．７容量％のこれらのシリコーン粒子の量を、Ｉｎ５１Ｂｉ３２．５Ｓｎ１６．５（融点６０℃）と混合した。その混合物を７０℃まで加熱し、５分間勢いよく攪拌した。室温まで冷却した後、その得られた混合物を６０℃で膜まで圧縮した。厚さ０．１４３ｍｍを有する膜は、３６．２ｐｓｉ（２４９５９０．２１４パスカル）の圧力荷重状況下において、０．５５９℃・ｃｍ２／Ｗの熱抵抗、および２．５５６Ｗ／ｍＫの見かけの熱伝導率を有した。
【００５９】
（実施例９−シリコーンゴム粒子の量の、低融点を有する合金の複合材料の熱伝導率への影響）
様々な量のシリコーンゴム粒子、０．７７μメートルの平均粒子直径を有するダウコーニングＴｒｅｆｉｌｌ  Ｅ−６０１、および１．２６の多分散性指数（ＰＤＩ）をＩｎ５１Ｂｉ３２．５Ｓｎ１６．５と混合した。その混合物を７０℃まで加熱し、２分間勢いよく攪拌した。室温まで冷却した後、その得られた混合物を６０℃で膜まで圧縮した。その膜を、熱伝導率測定のために小さいサイズに分けた。３６．２ｐｓｉ（２４９５９０．２１４パスカル）の圧力荷重状況下において、複合材料の膜に対する見かけの熱伝導率は、２４．２容量％のこれらのシリコーン粒子を有する試料に対しては３．３０７Ｗ／ｍＫ、および、３２．３容量％のこれらのシリコーン粒子を有する試料に対しては１．８６５Ｗ／ｍＫであった。
【００６０】
（実施例１０−低融点を有する軟質金属における界面活性剤を有するシリコーンゴム粒子）
シリコーン粒子を、触媒としての白金の存在中においてポリ（ビニルシロキサン）およびポリ（ヒドロシロキサン）から水溶性エマルジョン重合によって調製した。上述の基準実施例１に示されるように、平均粒子直径は２５μメートルであった。これらのシリコーン粒子の２８．１容量％の量を、軟性のインジウム（ｓｏｆｔ  ｉｎｄｉｕｍ）（融点１５６．６℃）と混合した。その混合物を１６０℃まで加熱し、５分間、超音波を用いてインジウムと混合した。室温まで冷却した後、その得られた混合物を１２０℃で膜に圧縮した。厚さ０．２２５ｍｍを有する膜は、４０ｐｓｉ（２７５７９０．２９２パスカル）の圧力荷重状況下において、０．３０９℃・ｃｍ２／Ｗの熱抵抗、および７．２８２Ｗ／ｍＫの見かけの熱伝導率を有した。
【００６１】
（実施例１１−シリコーンゴム粒子サイズの、低融点を有する金属の複合材料の熱伝導率への影響）
様々な平均粒子直径を有するシリコーンゴム粒子を、上述のように、基準実施例１に示されるように、触媒としての白金の存在中においてポリ（ビニルシロキサン）およびポリ（ヒドロシロキサン）から水溶性エマルジョン重合によって調製した。２８．８容量％のシリコーンゴム粒子を含有する混合物を１６０℃まで加熱し、５分間、超音波でインジウムと混合した。室温まで冷却した後、その得られた混合物を１２０℃で膜まで圧縮した。その膜を、熱伝導率測定のために小さいサイズに分けた。厚さ０．３９７ｍｍから０．４２５ｍｍを有する複合材料の膜に対して、４０ｐｓｉ（２７５７９０．２９２パスカル）の圧力荷重下での熱抵抗を図４に示す。
【００６２】
（実施例１２−熱伝導性シリコーングリースでコーティングしたインジウム膜におけるシリコーンゴム粒子）
厚さ０．１９０ｍｍのインジウム膜中に２８．８容量％を有するシリコーンゴム粒子を、上述の実施例１０に示す方法に従って調製し、熱伝導性グリース、ダウコーニング（登録商標）ＳＣ  １０２（Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｍｉｄｌａｎｄ、Ｍｉｃｈｉｇａｎ、米国から市販されている）を、そのインジウムの複合材料の膜の上下両面にコーティングした。その膜は、４０ｐｓｉ（２７５７９０．２９２パスカル）の圧力荷重下で、０．１８１℃・ｃｍ２／Ｗの熱抵抗、および１０．７５５Ｗ／ｍＫの見かけの熱伝導率を有した。この膜は試験用媒体において有用であってもよい。
【００６３】
（実施例１３−低融点を有する金属合金で積層されたインジウム膜におけるシリコーンゴム粒子）
厚さ０．２６３ｍｍを有するインジウムの複合材料の膜を、上述の実施例１０に示される同様の方法によって調製した。１００℃で加圧することによって調製したＳｎ４２Ｂｉ５８の金属合金（融点１３８．５℃）の２つの膜を、そのインジウムの複合材料の膜の両側に積層させ、５０℃で加圧することによって積層膜に形成した。全厚さ０．３１３ｍｍの積層膜は、４０ｐｓｉ（２７５７９０．２９２パスカル）の圧力荷重状況下において、３．５５８℃・ｃｍ２／Ｗの熱抵抗、および０．８８０Ｗ／ｍＫの見かけの熱伝導率を有した。理論によって拘束されることを望まないのであれば、Ｓｎ４２Ｂｉ５８の剛性は、この試験方法における伝導率および耐性に悪影響を及ぼすことが想定される。
【００６４】
（比較実施例１４−粒子無し）
金属合金、Ｓｎ４２Ｂｉ５８を１３２℃にて、膜に圧縮した。その膜を、熱伝導率測定のために小さいサイズに分けた。その膜は、厚さ０．３１０ｍｍの膜で、４０ｐｓｉ（２７５７９０．２９２パスカル）の荷重圧力下で、４．６７１℃・ｃｍ２／Ｗの熱抵抗、および０．６６４Ｗ／ｍＫの金属膜の見かけの熱伝導率を有した。この比較実施例、実施例１３、および実施例１０は、両方の見かけ熱伝導率および熱抵抗は、粒子が無く、より剛性のある合金が用いられる場合、悪影響を及ぼすことを示す。
【００６５】
（実施例１５−低融点−２を有する金属合金で積層されたインジウム膜におけるシリコーンゴム粒子）
厚さ０．２６３ｍｍのインジウムの複合材料の膜を、上述の実施例１０に示される同様の方法によって調製した。５０℃で加圧することによって調製されたＢｉ５０Ｐｂ２７Ｓｎ１０Ｃｄ１３の金属合金（７０℃の融点を有する）の２つの膜を、そのインジウムの複合材料の膜の両側に積層し、５０℃で加圧することによって積層膜に形成した。全厚さ０．３７８ｍｍの積層膜は、４０ｐｓｉ（２７５７９０．２９２パスカル）の圧力荷重状況下において、０．６９４℃・ｃｍ２／Ｗの熱抵抗、および５．４５４Ｗ／ｍＫの見かけの熱伝導率を有した。
【００６６】
（実施例１６−低融点を有する金属で積層されたインジウムの膜におけるシリコーンゴム粒子）
０．１８５ｍｍの厚さを有するインジウムの複合材料の膜を、上述の実施例１０に示される同様の方法によって調製した。１００℃で加圧することによって調製した２つの膜を、そのインジウムの複合材料の膜の両側に積層させ、５０℃で加圧することによって積層膜に形成した。全厚さ０．２３５ｍｍの積層膜は、４０ｐｓｉ（２７５７９０．２９２パスカル）の圧力荷重状況下において、０．３２２℃・ｃｍ２／Ｗの熱抵抗、および７．２７１Ｗ／ｍＫの見かけの熱伝導率を有した。
【００６７】
（実施例１７−インジウムの複合材料の膜における黒鉛粒子）
１９．３％の体積分率中の黒鉛３６２６（Ａｎｔｈｒａｃｉｔｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ、ＰＡ）の粒子からの膨張黒鉛をインジウムと混合した。その混合物を１７０℃まで加熱し、３分間、超音波で、そのインジウムと混合した。室温まで冷却した後、その得られた混合物を１００℃で膜に圧縮した。その膜を熱伝導率測定のために小さいサイズまで分けた。厚さ０．３３０ｍｍを有する膜は、４０ｐｓｉ（２７５７９０．２９２パスカル）の圧力荷重状況下において、１．４０５℃・ｃｍ２／Ｗの熱抵抗、および２．３３５Ｗ／ｍＫの見かけの熱伝導率を有した。実施例１０におけるシリコーンゴム粒子を、このＴＩＭ含有の黒鉛粒子よりも、より低い熱抵抗およびより高い熱伝導率を有するＴＩＭを生成するために用いた。驚くべきことに、複合材料を含有する伝導性（例えば黒鉛）の粒子は、実施例１０におけるその複合材料を含有するシリコーン粒子よりも、より高い熱抵抗およびより低い熱伝導性を有することを見出した。
【００６８】
（実施例１８−インジウムの膜における酸化アルミニウムで改質されたシリコーンゴム粒子）
実施例１に示される同様の方法によって調製したシリコーンゴム粒子を、反応前駆体としてのアルミニウムイソプロポキシドを用いて、ゾル・ゲルの化学的性質によって調製した０．８重量％の酸化アルミニウムで改質した。その改質したシリコーン粒子とインジウムとの混合物を１７０℃まで加熱し、３分間、超音波で混合した。室温まで冷却した後、その得られた混合物を１００℃で膜に圧縮した。その膜を熱伝導率測定のために小さいサイズまで分けた。厚さ０．０．１３０ｍｍを有する膜は、４０ｐｓｉ（２７５７９０．２９２パスカル）の圧力荷重状況下において、０．４１０℃・ｃｍ２／Ｗの熱抵抗、および３．２４８Ｗ／ｍＫの見かけの熱伝導率を有した。
【００６９】
（実施例１９−インジウム膜における重合体で改質したシリコーンゴム粒子）
実施例１に示された同様の方法によって調製したシリコーンゴム粒子を、溶液混合によって、１６．２重量％のポリ（ジメチルシロキサン）エーテルイミドで改質した。改質したシリコーン粒子とインジウムとの混合物を１７０℃まで加熱し、３分間、超音波で混合した。室温まで冷却した後、その得られた混合物を１００℃で膜に圧縮した。その膜を熱伝導率測定のために小さいサイズまで分けた。厚さ０．４４０ｍｍの積層膜は、４０ｐｓｉ（２７５７９０．２９２パスカル）の圧力荷重状況下において、１．０２３℃・ｃｍ２／Ｗの熱抵抗、および４．３００Ｗ／ｍＫの見かけの熱伝導率を有した。
【００７０】
（実施例２０−インジウム膜−２における重合体で改質したシリコーンゴム粒子）
実施例１に示される同様の方法によって調製したシリコーンゴム粒子を、溶液混合によって９．３重量％のポリ（ビスフェノールＡ炭酸塩）で改質した。改質したシリコーン粒子とインジウムとの混合物を１７０℃まで加熱し、３分間、超音波で混合した。室温まで冷却した後、その得られた混合物を１００℃で膜に圧縮した。その膜を熱伝導率測定のために小さいサイズまで分けた。厚さ０．４２０ｍｍの積層膜は、４０ｐｓｉ（２７５７９０．２９２パスカル）の圧力荷重状況下において、０．５７６℃・ｃｍ２／Ｗの熱抵抗、および７．２９６Ｗ／ｍＫの見かけの熱伝導率を有した。
【００７１】
（実施例２１−インジウム膜−３における重合体で改質したシリコーンゴム粒子）
上述の実施例１に示される同様の方法によって調製したシリコーンゴム粒子を、溶液混合により、９．２重量％の熱可塑性ポリウレタン（Ｅｓｔａｎｅ  ５８２３８、ポリエステル  ポリウレタン−７５Ａ、Ｎｅｖｅｏｎ  Ｉｎｃ，ＯＨ）で改質した。改質したシリコーン粒子とインジウムとの混合物を１７０℃まで加熱し、３分間、超音波で混合した。室温まで冷却した後、その得られた混合物を１００℃で膜に圧縮した。その膜を熱伝導率測定のために小さいサイズまで分けた。厚さ０．３２３ｍｍの膜は、４０ｐｓｉ（２７５７９０．２９２パスカル）の圧力荷重状況下において、０．６２２℃・ｃｍ２／Ｗの熱抵抗、および５．２２４Ｗ／ｍＫの見かけの熱伝導率を有した。
【００７２】
（実施例２２−インジウム膜−４における重合体で改質したシリコーンゴム粒子）
上述の実施例１に示される同様の方法によって調製したシリコーンゴム粒子を、溶液混合により、９．４重量％のポリ［ジ（エチレングリコール）／シクロヘキサンジメタノール−ａｌｔ−イソフタル（ｉｓｏｐｈｔｈａｌｕｃ）酸、スルホン酸化した］で、Ｔｇ５２℃（４５８７１６、Ａｌｄｒｉｃｈ）で、改質した。改質したシリコーン粒子とインジウムとの混合物を１７０℃まで加熱し、３分間、超音波で混合した。室温まで冷却した後、その得られた混合物を１００℃で膜に圧縮した。その膜を熱伝導率測定のために小さいサイズまで分けた。厚さ０．４４３ｍｍの膜は、４０ｐｓｉ（２７５７９０．２９２パスカル）の圧力荷重状況下において、０．７１７℃・ｃｍ２／Ｗの熱抵抗、および６．１８１Ｗ／ｍＫの見かけの熱伝導率を有した。
【００７３】
（比較実施例２３−インジウムの複合材料の膜におけるシリカゲル粒子）
１９．３％の体積分率において、Ｍｅｒｃｋ  Ｇｒａｄｅ９３８５から、粒子直径４０〜６３ミクロンにて、２３０−４００メッシュのシリカゲル粒子を、インジウムと混合した。その混合物を１７０℃まで加熱し、３分間、超音波で混合した。室温で冷却した後、その得られた混合物を１００℃で膜に圧縮した。その膜を熱伝導率測定のために小さいサイズまで分けた。厚さ０．５５３ｍｍの膜は、４０ｐｓｉ（２７５７９０．２９２パスカル）の圧力荷重状況下において、１．７６３℃・ｃｍ２／Ｗの熱抵抗、および３．１３６Ｗ／ｍＫの見かけの熱伝導率を有した。実施例１０におけるシリコーンゴム粒子を、このＴＩＭ含有のシリカゲル粒子よりも、より低い熱抵抗およびより高い熱伝導率を有するＴＩＭを製造するために用いた。
【００７４】
（実施例２４−低融点を有する合金の複合材料における、プラズマによって改質したシリコーンゴム粒子）
シリコーンゴム粒子、６．２３μメートルの粒子直径Ｄ（ｖ、０．５）を有するダウコーニング  ＤＹ３３−７１９を、表面上において、ＣＯ２プラズマで改質し、Ｉｎ５１Ｂｉ３２．５Ｓｎ１６．５と混合した。その混合物を７０℃まで加熱し、２分間、激しく混合した。室温まで冷却した後、その得られた混合物を６０℃で膜に圧縮した。その膜を熱伝導率測定のために小さいサイズまで分けた。その複合材料の膜に対して、３６．２ｐｓｉ（２４９５９０．２１４パスカル）の圧力荷重状況下における見かけの熱伝導率のデータは、厚さ０．２００ｍｍおよび２９．７容量％のこれらのシリコーン粒子を有する試料に対して、２．１７３Ｗ／ｍＫである。任意の表面改質のないシリコーン粒子を有する複合材料の膜は、厚さ０．１７２ｍｍおよび２９．７容量％のこれらのシリコーン粒子を有する試料に対して、１．１５８Ｗ／ｍＫを有した。
【００７５】
（実施例２５−低融点−２を有する合金の複合材料における、プラズマによって改質されたシリコーンゴム粒子）
シリコーンゴム粒子、６．２３μメートルの粒子直径Ｄ（ｖ、０．５）を有するダウコーニング  ＤＹ３３−７１９を、表面上において、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）プラズマで改質し、Ｉｎ５１Ｂｉ３２．５Ｓｎ１６．５と混合した。その混合物を７０℃まで加熱し、２分間、激しく混合した。室温まで冷却した後、その得られた混合物を６０℃で膜に圧縮した。その膜を熱伝導率測定のために小さいサイズまで分けた。その複合材料の膜に対して、３６．２ｐｓｉ（２４９５９０．２１４パスカル）の圧力荷重状況下における見かけの熱伝導率のデータは、厚さ０．１６８ｍｍおよび２８．７容量％のこれらのシリコーン粒子を有する試料に対して、１．７２４Ｗ／ｍＫである。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本明細書に記載された複合材料は、ＴＩＭ１およびＴＩＭ２の両方の用途において有用である。この複合材料は、ＴＩＭ用途における使用のための熱伝導性金属のコストを低減するという利点を提供し得る。熱伝導性金属として有用である合金は高価であり、特に、インジウムを含有する合金は高価であり得る。理論によって拘束されることを望まないのであれば、そのシリコーン粒子はまた、シリコーン粒子を含有せず、または、アルミナ粒子等の適合性に乏しい材料の粒子を含む熱伝導性金属と比較した場合、適合性および柔軟性を改善し得ることが想定される。適合性および柔軟性を改善することによって、合金中のインジウムに対する必要性を低減または除去し得、かつ接着ラインの厚さを低減することが可能となり得る。さらに、増加した適合性および柔軟性により、フラックス、はんだリフロー、またはそれら両方の必要性を低減し得る。それゆえ、コストの低減は、いくつかの方法、すなわち、まず接着ラインの厚さを低減し、一部の合金をシリコーン粒子と取り替えることによって、必要とされる合金の量を低減することによって、より安価な元素を含むように合金の組成を変化させることによって、および、加工の間、フラックスおよび／またははんだリフローの工程の必要性を低減することによって達成されてもよい。さらに、増加した適合性および柔軟性により、複合材料の熱伝導性も改善し得る。
【００７７】
理論によって拘束されることを望まないのであれば、本発明の複合材料は、その複合材料でできたＴＩＭの力学的耐久性（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ）を改善し得ることが想定される。理論によって拘束されることを望まないのであれば、増加した見かけの熱伝導率は、ＴＩＭの適合性も増加することを意味することが想定される。理論によって拘束されることを望まないのであれば、そのシリコーン粒子は、その複合材料の適合性を改善し得、それにより、細かい粒子を含有する複合材料と比較した場合に、界面接触を改善する。
【００７８】
理論によって拘束されることを望まないのであれば、図３に示されるＴＩＭは、より高い融点の熱伝導性金属を有するＴＩＭが基板と接触する場合と比較した場合、ＴＩＭが接触する基板上において改善されたギャップ充填（ｇａｐ  ｆｉｌｌｉｎｇ）の追加された利点を提供し得ると想定される。
【符号の説明】
【００７９】
１００  ＴＩＭ
１０１  基板
１０２  複合材料
１０３  離型紙
２００  電子デバイス
２０１  ＩＣチップ
２０２  基板
２０３  ダイ取付け接着剤
２０４  スペーサ
２０５  はんだボール
２０６  パッド
２０７  ＴＩＭ１
２０８  金属カバー
２０９  ヒートシンク
２１０  ＴＩＭ２
２１１  熱経路
３００  ＴＩＭ
３０１  熱伝導性金属
３０２  複合材料
【図１】
2010539683.tif 000004
【図２】
2010539683.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年3月16日(2010.3.16)
【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】
（ａ）融点を有する熱伝導性金属と、
（ｂ）前記熱伝導性金属中に分散されたシリコーン粒子と
を有する放熱材料であって、
前記熱伝導性金属は、電子デバイスの正常動作温度よりも高い融点を有する、放熱材料。
【請求項２】
前記放熱材料は厚さを有し、前記シリコーン粒子は、前記放熱材料の厚さの１０％から１００％の範囲の平均直径を有する、請求項１に記載の放熱材料。
【請求項３】
前記放熱材料の第１の表面上に第１の伝導性材料をさらに備える、請求項１または請求項２に記載の放熱材料。
【請求項４】
前記放熱材料の第２の表面上に第２の伝導性材料をさらに備える、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の放熱材料。
【請求項５】
前記第１の熱伝導性材料および前記第２の熱伝導性材料は各々、第２の融点を有する第２の熱伝導性金属である、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の放熱材料。
【請求項６】
前記第２の熱伝導性金属は、前記第２の融点が、前記（ａ）の融点よりも少なくとも５℃低いように選択される、請求項５に記載の放熱材料。
【請求項７】
前記（ａ）は、銀、ビスマス、ガリウム、インジウム、スズ、鉛、およびそれらの合金からなる群より選択される、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の放熱材料。
【請求項８】
前記シリコーン粒子は、１〜５０容量％の範囲の量で存在する、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の放熱材料。
【請求項９】
前記シリコーン粒子は、少なくとも１５マイクロメートルの平均直径を有する、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の放熱材料。
【請求項１０】
前記シリコーン粒子は、前記シリコーン粒子の表面上に提供される金属または金属酸化物を有する、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の放熱材料。
【請求項１１】
前記シリコーン粒子は、表面処理を有する、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の放熱材料。
【請求項１２】
前記シリコーン粒子は、ＳｉＨ官能性を有する、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の放熱材料。
【請求項１３】
（ｉ）第１の電子部品と、
（ｉｉ）第２の電子部品と、
（ｉｉｉ）請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の放熱材料と
を含む、電子デバイス。
【請求項１４】
ＴＩＭ１用途、ＴＩＭ２用途、またはそれらの両方において、請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の放熱材料の使用。
【請求項１５】
電子デバイスを製造する方法であって、
（ｉ）請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の放熱材料を、第１の電子部品の第１の表面に接触させる工程と、
（ｉｉ）前記熱伝導性金属の融点より上の温度まで前記放熱材料を加熱する工程と
を含む、方法。
【請求項１６】
フラックス剤の層は、前記放熱材料と、前記第１および第２の電子部品との間で用いられる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
（ｉ）第１の電子部品および第２の電子部品を備える電子デバイスにおける熱経路に沿って、請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の放熱材料を置く工程と、
（ｉｉ）前記電子デバイスを作動して、前記第１の電子部品から前記第２の電子部品へ熱を放散させる工程と
を含む、方法。
【請求項１８】
（１）熱伝導性金属とシリコーン粒子とを合わせて、前記熱伝導性金属中の前記シリコーン粒子を有する複合材料を形成する工程と、
必要に応じて、（２）前記複合材料を所望の厚さに製造する工程と、
必要に応じて、（３）前記複合材料を所望の形状に形成する工程と、
必要に応じて、（４）前記複合材料の表面上に第２の熱伝導性金属を適用する工程と、
必要に応じて、（５）第２の表面上に第３の熱伝導性金属を適用する工程と
を含む、方法。
【請求項１９】
前記工程（１）は、
（ｉ）熱伝導性金属粒子を前記シリコーン粒子と混合する工程と、
その後で、（ｉｉ）前記熱伝導性金属粒子をそれらの融点より高い温度まで加熱する工程と
を含む処理によって実行される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記工程（１）は、
（ｉ）前記熱伝導性金属をその融点より高い温度まで加熱する工程と、
（ｉｉ）前記シリコーン粒子を前記工程（ｉ）での生成物と混合させる工程と
を含む処理によって実行される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記工程（１）は、
（ｉ）前記熱伝導性金属のシートまたは箔に、前記シリコーン粒子を包む工程と、
その後で、（ｉｉ）前記熱伝導性金属をリフローさせる工程と
を含む処理によって実行される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記工程（１）は、
（ｉ）前記シリコーン粒子および熱伝導性金属粒子を基板に適用する工程と、
その後に、（ｉｉ）前記熱伝導性金属をリフローさせる工程と
を含む処理によって実行される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記工程（２）が行われる場合、前記工程（２）は、
（ａ）必要に応じて加熱する工程と共に、圧縮する工程、
（ｂ）押出しプレス工程、または、
（ｃ）圧延工程
より選択される処理によって実行される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
前記工程（３）が行われる場合、前記工程（３）は、
（ａ）前記工程（１）または前記工程（２）の生成物を前記所望の形状に切断する工程、または
（ｂ）前記工程（１）の生成物を前記所望の形状に成型する工程
より選択される処理によって実行される、請求項１８に記載の方法。
【国際調査報告】
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