(57)【要約】本明細書で想定される熱伝達材料３２０を含む構成要素および材料は、少なくもと１つの熱スプレッダ構成要素、少なくもと１つの熱界面構成要素、およびいくつかの想定される実施形態における少なくとも１つの粘着材料３２５を含む。熱スプレッダ構成要素３１０は、頂部表面、底部表面、および少なくとも１つの熱スプレッダ材料を含む。熱界面材料は、熱スプレッダ構成要素の底部表面の少なくとも一部に直接堆積される。層状熱界面材料および熱伝達材料を形成する方法は、ａ）頂部表面、底部表面、および少なくとも１つの熱スプレッダ材料を含む熱スプレッダ構成要素を提供することと、ｂ）熱スプレッダ構成要素の底部表面に直接堆積される、少なくとも１つの熱界面材料を提供することと、ｃ）熱スプレッダ構成要素の底部表面に少なくとも１つの熱界面材料を堆積することとを含む。熱溶液／パッケージおよび／またはＩＣパッケージを形成する方法は、ａ）本明細書に記載される熱伝達材料を提供することと、ｂ）少なくとも１つの粘着構成要素を提供することと、ｃ）少なくとも１つの表面または基板を提供することと、ｄ）粘着ユニットを形成するために、少なくとも１つの熱伝達材料および／または材料を少なくとも１つの粘着構成要素に結合することと、ｅ）熱パッケージを形成するために、粘着ユニットを少なくとも１つの表面または基板に結合することと、ｆ）任意に、追加の層または構成要素を熱パッケージに結合することとを含む。
2006522491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
頂部表面、底部表面、および少なくとも１つの熱スプレッダ材料を含む熱スプレッダ構成要素と、
熱スプレッダ構成要素の底部表面の少なくとも一部に直接堆積される少なくとも１つの熱界面材料とを含む、熱伝達材料。
【請求項２】
熱材料が、さらに基板に結合される、請求項１に記載の熱伝達材料。
【請求項３】
基板が、シリコンを含む、請求項２に記載の熱伝達材料。
【請求項４】
熱伝達材料が、さらに少なくとも１つの粘着構成要素を含む、請求項１に記載の熱伝達材料。
【請求項５】
少なくとも１つの粘着構成要素が、熱スプレッダ構成要素に結合される、請求項４に記載の熱伝達材料。
【請求項６】
少なくとも１つの粘着構成要素が、熱界面材料に結合される、請求項４に記載の熱伝達材料。
【請求項７】
少なくとも１つの粘着構成要素が、少なくともある熱界面材料に混合される、請求項４に記載の熱伝達材料。
【請求項８】
熱スプレッダ構成要素が、金属、金属ベースの材料、高い伝導率の非金属、またはそれらの組合せを含む、請求項１に記載の熱伝達材料。
【請求項９】
熱スプレッダ構成要素が、ニッケル、アルミニウム、銅、またはそれらの組合せを含む、請求項８に記載の熱伝達材料。
【請求項１０】
金属ベースの材料または高い伝導率の非金属が、シリコン、炭素、銅、グラファイト、ダイヤモンド、またはそれらの組合せを含む、請求項９に記載の熱伝達材料。
【請求項１１】
熱スプレッダ構成要素が、約０．２５ｍｍから約６ｍｍの厚みを有する、請求項１０に記載の熱伝達材料。
【請求項１２】
厚みが、約０．５ｍｍから約５ｍｍである、請求項１１に記載の熱伝達材料。
【請求項１３】
熱界面材料が、架橋可能な熱界面材料を含む、請求項１に記載の熱伝達材料。
【請求項１４】
熱界面材料が、相変化材料を含む、請求項１に記載の熱伝達材料。
【請求項１５】
熱界面材料が、ポリマーはんだ材料、ポリマーはんだハイブリッド材料、またはそれらの組合せを含む、請求項１に記載の熱伝達材料。
【請求項１６】
熱界面材料が、伝導フィラー、金属材料、はんだ合金、およびそれらの組合せを含む、請求項１に記載の熱伝達材料。
【請求項１７】
熱伝達材料を形成する方法であって、
頂部表面、底部表面、および少なくとも１つの熱スプレッダ材料を含む熱スプレッダ構成要素を提供することと、
熱スプレッダ構成要素の底部表面に直接堆積される、少なくとも１つの熱界面材料を提供することと、
熱スプレッダ構成要素の底部表面上に少なくとも１つの熱界面材料を堆積することとを含む方法。
【請求項１８】
熱伝達材料が、さらに少なくとも１つの粘着構成要素を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
少なくとも１つの粘着構成要素が、熱スプレッダ構成要素に結合される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
少なくとも１つの粘着構成要素が、熱界面材料に結合される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
少なくとも１つの粘着構成要素が、少なくとも熱界面材料に混合される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
熱スプレッダ構成要素が、金属、金属ベースの材料、高い伝導率の非金属、またはそれらの組合せを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２３】
熱スプレッダ構成要素が、ニッケル、アルミニウム、銅、またはそれらの組合せを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
金属ベースの材料または高い伝導率の非金属が、シリコン、炭素、銅、グラファイト、ダイヤモンド、またはそれらの組合せを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
熱スプレッダ構成要素が、約０．２５ｍｍから約６ｍｍの厚みを有する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２６】
厚みが、約０．５ｍｍから約５ｍｍである、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
熱界面材料が、架橋可能な熱界面材料を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２８】
熱界面材料が、相変化材料を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２９】
熱界面材料が、ポリマーはんだ材料を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項３０】
伝導フィラー、金属材料、はんだ合金、およびそれらの組合せを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項３１】
ＩＣパッケージを形成する方法であって、
熱伝達材料を提供することと、
少なくとも１つの粘着構成要素を提供することと、
少なくとも１つの表面または基板を提供することと、
粘着ユニットを形成するために、少なくとも１つの熱伝達材料を少なくとも１つの粘着構成要素に結合することと、
熱パッケージを形成するために、粘着ユニットを少なくとも１つの表面または基板に結合することとを含む方法。
【請求項３２】
追加の層または構成要素を熱パッケージに結合することをさらに含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
熱伝達材料が、請求項１に記載の熱伝達材料を含む請求項３１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、共通に所有されかつその全体が本明細書に組み込まれる、２００３年４月２日に出願された米国特許仮出願第６０／４５９７１６号の優先権を主張する。
【０００２】
本発明の分野は、熱相互接続システム、熱界面システム、および電子構成要素、半導体構成要素、および他の関連する層状材料適用における界面材料である。
【背景技術】
【０００３】
電子構成要素は、消費者および市販電子製品において使用される数が常に増加している。これら消費者および市販製品のいくつかの例は、テレビ、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、ページャ、パームタイプオーガナイザ、携帯ラジオ、カーステレオ、または遠隔制御装置である。これらの消費者および市販電子装置の要求が増大するので、これら製品が、消費者およびビジネスに関して、より小さく、より機能的に、より可搬型になる要求も存在する。
【０００４】
これらの製品におけるサイズ減少の結果として、製品を構成する構成要素も、より小さくならなければならない。サイズが低減しまたはスケールダウンされる必要があるこれら構成要素のいくつかの例は、印刷回路またはワイヤリングボード、抵抗器、ワイヤリング、キーボード、タッチパッド、およびチップパッケージングである。製品および構成要素は、製品および／または構成要素が、いくつかの関連するまたは関連しない機能およびタスクを実行できるように、パッケージングされる必要もある。これら「トータルソリューション」の構成要素および製品のいくつかの例は、全て共通に所有されかつその全体が本明細書に組み込まれる、２００２年７月１５日に出願された米国特許出願第６０／３９６２９４号、２００１年５月３０日に出願された米国特許出願第６０／２９４４３３号、および２００２年５月３０日に出願されたＰＣＴ／ＵＳ０２／１７３３１に見出される構成要素および製品などの、層状材料、マザーボード、携帯および無線電話、および通信装置、ならびに他の構成要素および製品である。
【０００５】
したがって、構成要素は、構成要素がスケールダウンされることを可能にし、かつ／またはより小さい電子構成要素に関する要求に適応するように組み合わされることを可能にする、より良好な構築材料および方法が存在するかどうかを決定するために、分析されかつ研究される。層状構成要素において、１つの目標は、層の数を低減し、一方、同時に残る層の機能性および耐久性を増加することであると思われる。このタスクは、いくつかの層および層の構成要素が、装置を動作するために一般に存在しなければならないことを仮定すれば、困難であり得る。
【０００６】
また、電子装置は、より小さくなり、かつより速い速度で動作し、熱の形態で放出されるエネルギーは、劇的に増大する。工業における一般的な実施は、放散された過剰な熱を物理的界面を横切って伝達するために、そのような装置だけでまたはそのような装置のキャリア上で、熱グリースまたはグリース状材料を使用する。熱界面材料の最も一般的なタイプは、熱グリース、相変化材料、およびエラストマーテープである。熱グリースまたは相変化材料は、非常に薄い層に広げられる能力のために、エラストマーテープより低い熱抵抗を有し、かつ隣接する表面間の密な接触を提供する。一般的な熱インピーダンス値は、０．０５℃・ｃｍ２／Ｗから１．６℃・ｃｍ２／Ｗの間の範囲である。しかし熱グリースの重大な問題は、熱性能が、−６５℃から１５０℃などの熱サイクリングの後で、またはＶＬＳＩチップで使用されるときのパワーサイクリングの後で著しく劣化することである。これら材料の性能は、表面平坦性からの大きな逸脱が、間隔を電子装置におけるかみ合い表面間に形成させるときに、またはかみ合い表面間の大きな間隔が、製造公差などの他の理由で存在するときに、劣化することも見出された。これらの材料の熱伝達性が分析されたとき、それらが使用される電子装置の性能は、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】
したがって、ａ）装置のサイズおよび層数を最小化しながら消費者の仕様を満たす、熱相互接続および熱界面材料、層状材料、構成要素、および製品を設計しかつ製造することと、ｂ）材料、構成要素、または仕上げられた製品の適合性要件に関して、より効率的でありかつより良好に設計された材料、製品、および／または構成要素を製造することと、ｃ）所望の熱相互接続材料、熱界面材料および層状材料、ならびに想定される熱界面および層状材料を含む構成要素／製品を製造する信頼性がある方法を開発することと、ｄ）高い熱伝導率および高い機械コンプライアンスを有する材料を開発することと、ｅ）パッケージアセンブリに必要な製造ステップの数を有効に低減し、次に他の従来の層状材料およびプロセスに対する所有のより低いコストを結果として生じることとに対する継続する必要が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書で想定される、熱伝達材料を含む構成要素および材料は、少なくとも１つの熱スプレッダ構成要素、少なくとも１つの熱界面材料、およびある想定される実施形態において少なくとも１つの粘着材料を含む。熱スプレッダ構成要素は、頂部表面、底部表面、および少なくとも１つの熱スプレッダ材料を含む。熱界面材料は、熱スプレッダ構成要素の底部表面の少なくとも一部に直接堆積される。
【０００９】
層状熱界面材料および熱伝達材料を形成する方法は、ａ）頂部表面、底部表面、および少なくとも１つの熱スプレッダ材料を含む熱スプレッダ構成要素を提供することと、ｂ）熱スプレッダ構成要素の底部表面に直接堆積される、少なくとも１つの熱界面材料を提供することと、ｃ）熱スプレッダ構成要素の底部表面の少なくとも一部上に少なくとも１つの熱界面材料を堆積することとを含む。
【００１０】
熱溶液／パッケージおよび／またはＩＣパッケージを形成する方法は、ａ）本明細書に記載される熱伝達材料を提供することと、ｂ）少なくとも１つの粘着構成要素を提供することと、ｃ）少なくとも１つの表面または基板を提供することと、ｄ）粘着ユニットを形成するために、少なくとも１つの熱伝達材料および／または材料を少なくとも１つの粘着構成要素に結合することと、ｅ）熱パッケージを形成するために、粘着ユニットを少なくとも１つの表面または基板に結合することと、ｆ）任意に、追加の層または構成要素を熱パッケージに結合することとを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
適切な界面材料または構成要素は、かみ合い表面（表面を「濡らす」）に従い、低いバルク熱抵抗を有し、かつ低い接触抵抗を有さなければならない。バルク熱抵抗は、材料または構成要素の厚み、熱伝導率、および面積の関数として表現されることができる。接触抵抗は、材料または構成要素が、どれだけ十分に、かみ合い表面、層、または基板と接触することができるかの基準である。界面材料または構成要素の熱抵抗は、以下のように示されることができる。
Θｉｎｔｅｒｆａｃｅ＝ｔ／ｋＡ＋２Θｃｏｎｔａｃｔ      式１
ここで、Θは熱抵抗であり、
ｔは材料厚みであり、
ｋは材料の熱伝導率であり、
Ａは界面の面積である。
【００１２】
項「ｔ／ｋＡ」は、バルク材料の熱抵抗を表し、「２Θｃｏｎｔａｃｔ」は、２つの表面で熱接触抵抗を表す。適切な界面材料または構成要素は、低いバルク抵抗および低い接触抵抗を有さなければならず、すなわちかみ合い表面で有さなければならない。
【００１３】
多くの電子および半導体適用は、界面材料または構成要素が、製造の結果としての表面平坦性からの逸脱、および／または熱膨張係数（ＣＴＥ）が適合しないことによる構成要素の反りに適応することを必要とする。
【００１４】
熱グリースなどのｋに関して低い値を有する材料は、界面が薄いなら、すなわち「ｔ」値が低いなら、十分に作用する。界面厚みが約０．０５ｍｍ（約０．００２インチ）だけわずかに増加するなら、熱性能は劇的に低下することがある。また、そのような適用に関して、かみ合う構成要素間のＣＴＥにおける差異が、各温度またはパワーサイクルとともに、間隔を拡張させかつ収縮させる。界面厚さのこの変動は、流体界面材料（グリースなどの）を界面から離して押し出すことがある。
【００１５】
大きな面積を有する界面は、製造されたとき表面平坦性から逸脱する傾向がよりある。熱性能を最適化するために、界面材料は、平坦ではない表面に従うことができなければならず、したがってより低い接触抵抗でなければならない。
【００１６】
最適な界面材料および／または構成要素は、高い熱伝導率および高い機械コンプライアンスを有し、例えば力が加えられたときに弾性を生じる。高い熱伝導率は、式１の第１項を低減し、一方、高い機械コンプライアンスは、第２項を低減する。本明細書に記載される層状界面材料および層状界面材料の個々の構成要素は、これらの目標を達成する。適切に作られたとき、本明細書に記載される熱界面構成要素は、熱スプレッダ材料のかみ合い表面とシリコンダイ構成要素との間の距離に及び、それによって、一方の表面から他方の表面への連続する高い伝導率の経路を可能にする。
【００１７】
前述のように、本明細書に記載される層状界面材料および個々の構成要素のいくつかの目標は、ａ）装置のサイズおよび層数を最小化しながら消費者の仕様を満たす、熱相互接続および熱界面材料、層状材料、構成要素および製品を設計しかつ製造することと、ｂ）材料、構成要素、または仕上げられた製品の適合性要件に関して、より効率的でありかつより良好に設計された材料、製品、および／または構成要素を製造することと、ｃ）所望の熱相互接続材料、熱界面材料および層状材料、ならびに想定される熱界面および層状材料を含む構成要素／製品を製造する信頼性がある方法を開発することと、ｄ）高い熱伝導率および高い機械コンプライアンスを有する材料を開発することと、ｅ）パッケージアセンブリに必要な製造ステップの数を有効に低減し、次に他の従来の層状材料およびプロセスにわたる所有のより低いコストを結果として生じることとである。
【００１８】
非常に広範な界面条件および要求に関して低い熱抵抗を示す一組の熱界面材料の１つまたは複数の構成要素を含む、事前に取り付けられ／事前にアセンブリされた熱溶液および／またはＩＣ（相互接続）パッケージが、本明細書で提供される。熱界面材料は、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｃ．によって製造された高伝導率の相変化材料であるＰＣＭ４５、または熱スプレッダまたは熱を散逸するように作用するこれら材料として分類される、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、ＡｌＳｉＣ、銅複合物、ＣｕＷ、ダイヤモンド、グラファイト、ＳｉＣ、炭素複合物、およびダイヤモンド複合物に接続された、はんだなど同様にＨｏｎｅｙｗｅｌｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｃ．によって製造された金属または金属に基づくベース材料を含むことができる。
【００１９】
本明細書に記載される層状界面材料および層状界面材料の個々の構成要素は、これらの目標を達成する。適切に作られたとき、本明細書に記載される熱スプレッダ構成要素は、熱界面材料および熱スプレッダ構成要素のかみ合い表面間の距離に及び、それによって、一方の表面から他方の表面への連続する高い伝導率の経路を可能にする。
【００２０】
本明細書で想定される熱伝達材料を含む構成要素および材料は、少なくとも１つの熱スプレッダ構成要素と、少なくとも１つの熱界面材料と、ある想定された実施形態において少なくとも１つの粘着構成要素とを含む。熱スプレッダ構成要素は、頂部表面、底部表面、および少なくとも１つの熱スプレッダ材料を含む。熱界面材料は、熱スプレッダ構成要素の底部表面の少なくとも一部に直接堆積される。熱界面材料は、熱界面材料と基板との間の結合の形成によって、または熱界面材料へのあるいは熱界面材料上へのさらなる粘着構成要素の組み込みによって、それが基板表面への改善された粘着性を有するように、合わせられることができる。
【００２１】
想定される実施形態において、熱界面材料は、熱スプレッダ構成要素の底部側に直接堆積される。いくつかの想定される実施形態において、はんだ材料は、熱スプレッダ上にシルクスクリーニングされ、またはジェッティング、熱スプレー、液体成形、または粉末スプレーなどの方法によって熱スプレッダ上に直接分与される。さらに他の想定される実施形態において、熱界面材料のフィルムは、プレフォームの直接取り付けまたは熱界面材料ペーストのシルクスクリーニングを含む、適切な熱界面材料厚みを構築する他の方法で堆積されかつ他の方法と組み合わされる。
【００２２】
層状熱界面材料および熱伝達材料を形成する方法は、ａ）頂部表面、底部表面、および少なくとも１つの熱スプレッダ材料を含む熱スプレッダ構成要素を提供することと、ｂ）熱スプレッダ構成要素の底部表面上に直接堆積される、少なくとも１つの熱界面材料を提供することと、ｃ）熱スプレッダ構成要素の底部表面の少なくとも一部上に少なくとも１つの熱界面材料を堆積することとを含む。一旦堆積されると、熱界面材料層は、熱スプレッダ材料に直接結合された部分と、雰囲気に晒され、または熱スプレッダ構成要素の設置の直前に取り除かれることができる保護層またはフィルムによって覆われる部分とを備える。さらなる方法は、少なくとも１つの粘着構成要素を提供することと、少なくとも１つの粘着構成要素を、少なくとも１つの熱スプレッダ材料の底部表面の少なくとも一部に、および／または熱界面材料の少なくとも一部にまたは熱界面材料の少なくとも一部内に結合することとを含む。
【００２３】
本明細書で記載される他の層状界面材料は、少なくとも１つの架橋可能な熱界面構成要素と、熱界面構成要素に結合される少なくとも１つの熱スプレッダ構成要素とを含む。想定される層状界面材料を形成する方法は、ａ）架橋可能な熱界面構成要素を提供することと、ｂ）熱スプレッダ構成要素を提供することと、ｃ）熱界面構成要素と熱スプレッダ構成要素とを物理的に結合することとを含む。基板層を含む少なくとも１つの追加層は、層状界面材料に結合されることができる。
【００２４】
いくつかの方法および多くの熱界面材料は、これら事前に取り付けられ／事前にアセンブリされた熱溶液構成要素を形成するために使用されることができる。熱溶液／パッケージおよび／またはＩＣパッケージを形成する方法は、ａ）本明細書に記載される熱伝達材料を提供することと、ｂ）少なくとも１つの粘着構成要素を提供することと、ｃ）少なくとも１つの表面または基板を提供することと、ｄ）粘着ユニットを形成するために、少なくとも１つの熱伝達材料および／または材料を少なくとも１つの粘着構成要素に結合することと、ｅ）熱パッケージを形成するために、粘着ユニットを少なくとも１つの表面または基板に結合することと、ｆ）任意に追加の層または構成要素を熱パッケージに結合することとを含む。
【００２５】
本明細書に記載されるように、最適な界面材料および／または構成要素は、高い熱伝導率および高い機械コンプライアンスを有し、例えば力が加えられたときに弾性を生じる。高い熱伝導率は、式１の第１項を低減し、一方、高い機械コンプライアンスは、第２項を低減する。本明細書に記載される層状界面材料および層状界面材料の個々の構成要素は、これらの目標を達成する。適切に作られたとき、本明細書に記載される熱スプレッダ構成要素は、熱界面材料のかみ合い表面と熱スプレッダ構成要素との間の距離に及び、それによって、一方の表面から他方の表面への連続する高い伝導率の経路を可能にする。適切な熱界面構成要素は、かみ合い表面（表面を「濡らす」）に従うことができ、低いバルク熱抵抗を有し、かつ低い接触抵抗を有するこれら材料を含む。
【００２６】
想定される架橋可能な熱界面構成要素は、少なくとも１つのゴム化合物、少なくとも１つのアミン樹脂、および少なくとも１つの熱伝導フィラーを組み合わせることによって作られる。この想定される界面材料は、液体または「ソフトゲル」の形態をとる。本明細書で使用されるとき、「ソフトゲル」は、分散相が、粘性の「ゼリー状」製品を作るために連続相と組み合わされるコロイドを意味する。熱界面構成要素のゲル状態またはソフトゲル状態は、少なくとも１つのゴム化合物組成と少なくとも１つのアミン樹脂組成との間の架橋反応を介してもたらさせる。より詳細には、アミン樹脂は、ゴム化合物に第１水酸基を架橋するためにゴム組成に組み込まれ、したがってソフトゲル相を形成する。したがって、少なくともいくつかのゴム化合物は、少なくとも１つの末端水酸基を含むことが想定される。本明細書で使用されるとき、用語「水酸基」は、ＯＨラジカルを生じるために溶液においてイオン化する多くの無機および有機化合物で生じる一価の−ＯＨ基を意味する。また「水酸基」は、アルコールを特徴付ける基である。本明細書で使用されるとき、用語「第１水酸基」は、水酸基が、分子または化合物の末端位置にあることを意味する。本明細書で想定されるゴム化合物は、アミン樹脂との架橋反応を同様に受けることができる追加の第２、第３、または他の内部水酸基も含む。この追加の架橋は、ゲルが組み込まれるべき製品または構成要素に必要な最終的なゲル状態に応じて、望ましいことがある。
【００２７】
本明細書で開示される架橋可能な熱界面構成要素を形成する１つの方法は、ａ）少なくとも１つの飽和ゴム化合物を提供することと、ｂ）少なくとも１つのアミン樹脂を提供することと、ｃ）架橋されたゴム樹脂混合物を形成するために、少なくとも１つの飽和ゴム化合物と少なくとも１つのアミン樹脂とを架橋することと、ｄ）少なくとも１つの熱伝導フィラーを架橋されたゴム樹脂混合物に添加することと、ｅ）濡れ剤を架橋されたゴム樹脂混合物に添加することとを含む。この方法は、少なくとも１つの相変化材料を架橋されたゴム樹脂混合物に添加することをさらに含むことができる。
【００２８】
ゴム混合物は、それらが、他の化合物の組成に応じて、他のゴム化合物と分子間またはそれら自身と分子内で架橋可能である、「自己架橋可能」であることができる。ゴム化合物が、アミン樹脂化合物によって架橋されることができ、かつ自身または他のゴム化合物とのある自己架橋の活性を実行することも想定される。
【００２９】
好ましい実施形態において、使用されるゴム組成または化合物は、飽和または不飽和のいずれかであることができる。飽和ゴム化合物が、熱酸化の劣化に対して感受性が低いので、この適用に好ましい。使用されることができる飽和ゴムの例は、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である。しかしながら、化合物が不飽和であれば、化合物は、少なくともいくつかの二重結合を切断しまたは取り除くために水素化処理を受けることが最も好ましい。本明細書で使用されるとき、用語「水素化処理」は、不飽和の有機化合物が、飽和製品を結果として生じるいくつかの二重結合または全ての二重結合に直接水素を添加することによって（追加の水素化）、または二重結合全体を切断することによって水素と反応し、それによって断片は、さらに水素と反応する（水素化）。不飽和ゴムおよびゴム化合物の例は、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／組合せである。
【００３０】
本明細書で使用されるとき、用語「コンプライアント」は、室温で堅固でありかつたわまないものとは対照的に、特にほぼ室温でたわみかつ変形可能な材料または構成要素の特性を包含する。本明細書で使用されるとき、用語「架橋可能な」は、まだ架橋されていないそれらの材料または化合物を参照する。
【００３１】
本明細書で使用されるとき、用語「架橋」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、化学相互作用によってともに結合されるプロセスを参照する。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、または静電相互作用を含む、多くの様々な方法で生じることができる。さらに、分子相互作用は、分子と自身との間、または２つ以上の分子間の少なくとも一時的な物理接続によっても特徴付けられることができる。
【００３２】
各タイプの２つ以上のゴム化合物は、架橋可能な熱界面化合物を生成するために組み合わせることができる。しかしながら、好ましい熱界面構成要素において、少なくとも１つのゴム化合物または成分は、飽和化合物であると考えられる。適切な熱フィラーを有する、オレフィンを含むまたは不飽和熱界面構成要素は、０．５℃・ｃｍ２／Ｗより小さい熱容量を示す。熱グリースとは異なり、熱界面構成要素の熱性能は、液体オレフィンおよび液体オレフィン混合物（アミン樹脂を含むものなど）が、熱活性化したときにソフトゲルを形成するように架橋するので、ＩＣ装置における熱サイクリングまたはフローサイクリングの後で劣化しない。さらに、熱界面構成要素として適用されたとき、使用のさいに熱グリースのように「絞り出」されず、熱サイクリングの間に界面剥離を示さない。
【００３３】
アミンまたはアミンベースの樹脂は、アミン樹脂と、少なくとも１つのゴム化合物の第１または末端の水酸基との間の架橋反応を主に容易にするために、ゴム組成またはゴム化合物の混合物に添加されまたは組み込まれる。アミン樹脂とゴム化合物との間の架橋反応は、液体状態の代わりに、混合物における「ソフトゲル」相を作る。アミン樹脂とゴム組成との間および／またはゴム化合物自体間の架橋の程度は、ソフトゲルの濃度を決定する。例えば、アミン樹脂とゴム化合物が、最小量の架橋を受けるなら（架橋に利用可能なサイトの１０％が、実際に架橋反応に使用される）、ソフトゲルは、より「液状」になる。しかしながら、アミン樹脂とゴム化合物が、十分な量の架橋を受けるなら（架橋に利用可能なサイトの４０〜６０％が、実際に架橋反応に使用され、ゴム化合物自体間の分子間または分子内の架橋の測定可能な程度が存在する可能性が存在する）、ゲルは、より濃くなりかつより「固体状」になる。
【００３４】
アミンおよびアミノ樹脂は、樹脂バックボーンの任意の部分に少なくとも１つ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、また、ウレア、チオウレア、メラミンまたは関連化合物とアルデヒド、特にホルムアルデヒドとの反応により生じる合成樹脂である。一般的なおよび想定されるアミン樹脂は、第１アミン樹脂、第２アミン樹脂、第３アミン樹脂、グリシジルアミンエポキシ樹脂、アルコシキベンジルアミン樹脂、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、特に有用であり、かつ本明細書に記載されるいくつかの想定される実施形態に好ましい。なぜなら、ａ）それらは、リングベースの化合物であり、それによって、リングは、３つの炭素および３つの窒素原子を含み、ｂ）それらは、凝縮反応を介して他の化合物および分子と容易に結合することができ、ｃ）それらは、鎖成長および架橋を容易にするために他の分子および化合物と容易に結合することができ、ｄ）それらは、ウレア樹脂より耐水性および耐熱性であり、ｅ）それらは、水溶解可能なシロップとして、または水に分散可能な溶解不能な粉末として使用されることができ、およびｆ）それらは、高い溶融点を有する（３２５℃より高く、比較的不燃性である）。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、樹脂形成の間にアルキルアルコールを組み込むことによって形成される。これらの樹脂は、塗料およびエナメル溶剤、および表面被覆に溶解可能である。
【００３５】
熱界面構成要素または混合物に分散されるべき熱フィラー粒子は、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は、銀、銅、アルミニウム、およびそれらの合金などの金属、ならびに窒化ボロン、窒化アルミニウム、銀で被覆された銅、銀で被覆されたアルミニウム、導電ポリマー、およびカーボンファイバなどの他の化合物を含む。窒化ボロンと銀、または窒化ボロンと銀／銅の組合せも、高められた熱伝導率を提供する。少なくとも２０重量％の量の窒化ボロン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２０Ｗ／ｍ℃より大きい熱伝導率、および最も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が使用されることができる。任意に、約８０Ｗ／ｍ℃以上の熱伝導率を有するフィラーを有することが望ましい。
【００３６】
本明細書で使用されるとき、用語「金属」は、シリコンおよびゲルマニウムなどの金属に似た特性を有する元素とともに、元素の周期律表のｄブロックおよびｆブロックにある元素を意味する。本明細書で使用されるとき、用語「ｄブロック」は、元素の原子核を囲む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。本明細書で使用されるとき、用語「ｆブロック」は、ランタン系列元素およびアクチニド系列元素を含む、元素の原子核を囲む４ｆおよび５ｆ軌道を満たす電子を有する元素を意味する。好ましい金属は、インジウム、銀、銅、アルミニウム、すず、ビスマス、鉛、ガリウムおよびその合金、銀で被覆された銅、および銀で被覆されたアルミニウムを含む。用語「金属」は、合金、金属／金属化合物、金属セラミック化合物、金属ポリマー化合物、ならびに他の金属化合物も含む。本明細書で使用されるとき、用語「化合物」は、化学プロセスによって要素に分解されることができる一定組成を有する物質を意味する。
【００３７】
熱処理により高度にグラファイト化されたタイプである、Ｃｅｄａｒｖｉｌｌｅ、ＯｈｉｏのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ  Ｉｎｃ．から市販されている「ｖａｐｏｒ  ｇｒｏｗｎ  ｃａｒｂｏｎ  ｆｉｂｅｒ」（ＶＧＣＦ）などのＶＧＣＦ、または「ｃａｒｂｏｎ  ｍｉｃｒｏ  ｆｉｂｅｒｓ」と呼ばれる特定の形態のカーボンファイバを含むフィラーが、特に効果的である。約０．５重量％カーボンマイクロファイバの添加が、著しい増加した熱伝導率を提供する。そのようなファイバは、様々な長さおよび径で入手でき、すなわち、０．０５ｍｍから数十ｃｍの長さ、および０．１μｍ以下から１００μｍを超える径である。ＶＧＣＦの１つの有用な形態は、約１μｍ以下の径、および５０μｍから１００μｍの長さを有し、５μｍより大きな径を有する他の一般的なカーボンファイバの熱伝導率より約２倍または約３倍大きい熱伝導率を有する。
【００３８】
前述された水素添加されたゴムおよび樹脂の組合せなどのポリマーシステムおよび界面化合物ならびにシステムに、大量のＶＧＣＦを組み入れることは困難である。例えば約１μｍ以下のカーボンマイクロファイバがポリマーに添加されるとき、それらは、良好に混合されない。その主な理由は、大量のファイバが、熱伝導率における著しく有用な改善を得るためにポリマーに添加されなければならないからである。しかしながら、比較的多量なカーボンマイクロファイバは、比較的多量な他の従来のフィラーを有するポリマーシステムに添加され得ることが見出された。多量なカーボンマイクロファイバは、ポリマーに単独で添加されることができる他のファイバが添加されることができる、他のポリマーに添加されるとき、ポリマーに添加されることができ、したがって、熱界面化合物の熱伝導率の改善に関してより大きな利点を提供する。望ましくは、ポリマーに対するカーボンマイクロファイバの比率は、重量で０．０５から０．５０の範囲である。
【００３９】
少なくとも１つのゴム化合物、少なくとも１つのアミン樹脂、および少なくとも１つの熱伝導フィラーを含む熱界面化合物が準備されると、組成は、追加の相変化材料が組成のある物理特性を変更する必要があるかどうかを決定するために、電子構成要素、ベンダ、または電子製品の必要性と比較されなければならない。特に、構成要素または製品の必要性が、組成または界面材料が「ソフトゲル」形態またはいくぶん液体形態であることを要求するなら、追加の相変化材料が、添加される必要が無い可能性がある。しかしながら、構成要素、層状材料、または製品が、組成または材料がより固体に似ている必要があるなら、少なくとも１つの追加の相変化材料が、添加されなければならない。
【００４０】
本明細書で想定される相変化材料は、ワックス、ポリマーワックス、またはパラフィンワックスなどのそれらの混合物を含む。パラフィンワックスは一般式ＣｎＨ２ｎ＋２を有し、約２０℃から１００℃の範囲の融点を有する固体の炭化水素の混合物である。ある想定される融点の例は、約４５℃および６０℃である。この範囲の融点を有する熱界面構成要素は、ＰＣＭ４５およびＰＣＭ６０ＨＤであり、これらは両方ともＨｏｎｅｙｗｅｌｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｃ．によって製造される。ポリマーワックスは、一般的にはポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスであり、約４０℃から１６０℃の範囲の融点を有する。
【００４１】
ＰＣＭ４５は、約３．０Ｗ／ｍＫの熱導電率を有し、約０．２５℃・ｃｍ２／Ｗの熱抵抗率は、一般に約０．００１５インチ（０．０４ｍｍ）の厚みに与えられ、約５ｐｓｉから３０ｐｓｉの圧力印加の下で容易に流動する柔軟な材料を有する。ＰＣＭ４５の一般的な特徴は、ａ）８０％を超える非常に高いパッケージング密度、ｂ）導電フィラー、ｃ）非常に低い熱抵抗率、および前述のようなｄ）約４５℃の相変化温度である。ＰＣＭ６０ＨＤは、約５．０Ｗ／ｍＫの熱導電率を有し、約０．１７℃・ｃｍ２／Ｗの熱抵抗率は、一般に約０．００１５インチ（０．０４ｍｍ）の厚みに与えられ、約５ｐｓｉから３０ｐｓｉの圧力印加の下で容易に流動する柔軟な材料を有する。ＰＣＭ６０ＨＤの一般的な特徴は、ａ）８０％を超える非常に高いパッケージング密度、ｂ）導電フィラー、ｃ）非常に低い熱抵抗率、および前述のようなｄ）約６０℃の相変化温度である。ＴＭ３５０（相変化材料を有さず、かつＨｏｎｅｙｗｅｌｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｃ．に製造された熱界面構成要素）は、約３．０Ｗ／ｍＫの熱導電率を有し、約０．２５℃・ｃｍ２／Ｗの熱抵抗率は、一般に約０．００１５インチ（０．０４ｍｍ）の厚みに与えられ、ソフトゲルに熱硬化されることができるペーストを含む。ＴＭ３５０の一般的な特徴は、ａ）８０％を超える非常に高いパッケージング密度、ｂ）導電フィラー、ｃ）非常に低い熱抵抗率、ｄ）１２５℃の硬化温度、およびｅ）分散可能な非シリコーンベースの熱ゲルである。
【００４２】
相変化材料は、熱界面構成要素の適用に有用である。なぜなら、それら相変化材料は、室温で固体であり、熱管理構成要素に対して容易に事前付着されることができる。相変化温度より上の動作温度で、材料は、液体であり熱グリースのように振舞う。相変化温度は、熱吸収および排除が行われる溶融温度である。
【００４３】
しかしながら、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。それだけで、それらパラフィンベースの相変化材料は、非常にもろくかつ取り扱いが困難であり得る。それらは、非常にグリースに類似して、熱サイクリングの間に付着される装置から間隔から外に搾り出される傾向もある。本明細書に記載されるゴム樹脂で修正されたパラフィンポリマーワックスシステムは、これら問題を回避し、著しく改善された取り扱いの容易性を提供し、可撓性テープまたは固体層形態で生成されることができ、かつ圧力下でポンプアウトされまたは滲み出されない。ゴム樹脂ワックス混合物は、同一またはほぼ同一の温度を有することができるが、それらの溶融粘度は、非常に高く、それらは容易に移動しない。さらに、ゴム樹脂ワックス混合物は、所定の適用においてポンプアウトの問題を確実に取り除く自己架橋であるように構成されることができる。想定される相変化材料の例は、マレイン化されたパラフィンワックス、ポリエチレンマレイン無水ワックス、およびポリプロピレンマレイン無水ワックスである。ゴム樹脂ワックス混合物は、架橋されたゴム樹脂ネットワークを形成するために、約５０℃から１５０℃の温度で機能的に形成される。
【００４４】
熱界面構成要素に、追加のフィラー、フィラー粒子などの物質または粒子、濡れ剤、または酸化防止剤を組み込むことも有利である。実質的に球形のフィラー粒子は、パッキング密度を最大化するために熱界面構成要素に添加されることができる。さらに、実質的な球形形状または類似する形状は、圧縮間に厚みのある程度の制御を提供する。ゴム材料におけるフィラーに有用な一般的な粒子サイズは、約１μｍから２０μｍの範囲、約２１μｍから４０μｍの範囲、約４１μｍから６０μｍの範囲、約６１μｍから８０μｍの範囲、約１００μｍの最大値を有する約８１μｍから１００μｍの範囲であることができる。
【００４５】
フィラー粒子の分散は、オルガノシラン、オルガノチタネート、オルガノジルコニウムなどの機能性の有機金属結合剤または「濡れ」剤を添加することによって容易にされることができる。オルガノチタネートは、ペースト粘性を低減しかつフィラー充填を増大するように濡れ増強剤として作用する。使用されることができるオルガノチタネートは、イソプロピルトリイソステアリルチタネートである。オルガノチタネートの一般構造は、ＲＯ−Ｔｉ（ＯＸＲＹ）であり、ここでＲＯは、加水分解可能な基であり、ＸおよびＹは、結合剤の機能基である。
【００４６】
酸化防止剤は、硬化されたゴムゲルまたは固体熱界面構成要素の酸化および熱劣化を防止するように添加されることもできる。一般的に有用な酸化防止剤は、Ｈａｗｔｈｏｒｎｅ、Ｎ．Ｙ．のＣｉｂａ  Ｇｉｅｇｙより入手可能な、Ｉｒｇａｎｏｘ１０７６、フェノールタイプまたはＩｒｇａｎｏｘ５６５、アミンタイプ（約重量１％に対して０．０１％で）を含む。一般的な硬化加速剤は、ジデキシランエチルアミンなどの第三アミンを含む（５０ｐｐｍから０．５重量％）。
【００４７】
少なくとも１つの触媒が、少なくとも１つのゴム化合物間、少なくとも１つのアミン樹脂間、少なくとも１つの相変化材料間、またはそれら３つの全ての間での架橋または鎖反応を促進するために、熱界面材料に添加されることもできる。本明細書で使用されるとき、用語「触媒」は、自身が消費されることなくまたは化学変化を受けることなく、化学反応の速度に著しい影響を及ぼす物質または状態を意味する。触媒は、無機、有機、または有機基およびハロゲン金属の組合せであることができる。それらは物質ではないが、光および熱は、触媒として作用することもできる。想定される実施形態において、触媒は酸である。好ましい実施形態において、触媒は、カルボキシル酸、酢酸、蟻酸、安息香酸、サリチル酸、ジカルボン酸、蓚酸、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、アミノ酸、およびスルホン酸などの有機酸である。
【００４８】
想定される熱界面構成要素は、分与方法（スクリーン印刷またはステンシルなど）によって加えられるべき分与可能な液体ペーストとして提供されることができ、その後、所望なように硬化されることができる。ヒートシンクなどの界面表面上への事前適用のための非常にコンプライアントであり硬化されたエラストマーフィルムまたはシートとして提供されることもできる。さらに、スクリーン印刷またはインクジェット印刷などの任意の適切な分与方法によって、表面に加えられることができるソフトゲルまたは液体として提供されかつ製造されることができる。よりさらに、熱界面構成要素は、界面表面または電子構成要素に直接に加えられることができるテープとして提供されることができる。
【００４９】
熱界面構成要素のいくつかの実施形態を例示するために、多数の例が、以下の構成要素を混合することによって準備される。すなわち、５重量％から２０重量％の水素化ポリブチレンモノオール、０重量％から５重量％の水素化ポリブタジエンモノオール、０重量％から５重量％のパラフィンワックス、０重量％から５重量％のアルキル化メラミン樹脂（ブチル化）、１重量％から１０重量％のオルガノチタネート、０重量％から１重量％のスルホン酸触媒、０重量％から１重量％のフェノール酸化防止剤、０重量％から９０重量％のアルミニウム（金属ベース）粉末、および０重量％から８０重量％の窒化ボロンである。これらの構成要素は、テープ、ペースト、分与可能なペースト、および液体形態に形成されることができる。これらの構成要素は、全て共通に所有され、かつ参照によって本明細書にそれらの全体が組み込まれる、米国特許第６６７３４３４号、ＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ０３／０１０９４号、ＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ０３／１９６６５号、および２００２年９月９日に出願された米国特許出願第１０／２４２１３９号に記載される。
【００５０】
これらの化合物は、例えば、酸化防止剤、濡れ性増強剤、硬化加速剤、減粘剤、および架橋補助剤などの、１つ以上の任意の添加物を含むこともできる。そのような添加剤の量は、変わることができるが、一般にそれら添加剤は、ほぼ以下の量（重量％）で存在することが有用であることができる。すなわち、全体の９５％までのフィラー（フィラーおよびゴム）、０．１％から１％（全体で）の濡れ性増強剤、０．０１％から１％（全体で）の酸化防止剤、０．５％（全体で）硬化加速剤、０．２％から１５％の減粘剤、０．１％から２％の架橋補助剤である。少なくとも約０．５％のカーボンファイバを添加することは、著しく熱伝導率を増大することに留意されたい。
【００５１】
樹脂混合物および少なくとも１つのはんだ材料を含む他の適切な熱界面材料が、製造され／準備されることもできる。この樹脂材料は、任意の適切な樹脂材料を含むことができるが、シリコーンベースである樹脂材料は、ビニルシリコーン、ビニルＱ樹脂、水素化物の機能性シロキサン、および白金ビニルシロキサンなどの１つ以上の化合物を含むことが好ましい。はんだ材料は、インジウム、銀、銅、アルミニウム、すず、ビスマス、鉛、ガリウムおよびその合金、銀で被覆された銅、および銀で被覆されたアルミニウムなどの任意の適切なはんだ材料または金属を含むことができるが、はんだ材料が、インジウム、またはインジウムベースの合金を含むことが好ましい。
【００５２】
本明細書で記載されるような、ポリマーはんだ材料、ポリマーはんだハイブリッド材料、および他のはんだベースの界面材料などのはんだベースの界面材料は、以下などの使用および構成要素エンジニアリングに直接関連するいくつかの利点を有する。すなわち、ａ）界面材料／ポリマーはんだ材料は、２ｍｍ以下程度の小さな間隔を充填するために使用されることができ、ｂ）界面材料／ポリマーはんだ材料は、従来の最も使用されるはんだ材料とは異なり、これら非常に小さな間隔ならびにより大きな間隔における熱を効果的に散逸することができ、および、ｃ）界面材料／ポリマーはんだ材料は、マイクロ構成要素、衛星に関して使用される構成要素、および小さな電子構成要素に容易に組み込まれることができる。
【００５３】
樹脂を含む界面材料およびはんだ材料、特にまた適切な熱フィラーを有することができるシリコーン樹脂を含むこれら材料は、０．５℃・ｃｍ２／Ｗより小さい熱容量を示すことがある。熱グリースとは異なり、材料の熱性能は、ＩＣ装置における熱サイクリングまたはフローサイクリングの後で劣化しない。なぜなら、液体シリコーン樹脂が、熱活性化のときにソフトゲルを形成するように架橋するからである。
【００５４】
シリコーン樹脂などの樹脂を含む界面材料およびポリマーはんだは、熱グリースが、使用されるように「搾り出」されず、かつ熱サイクリング中に界面剥離を示さない。新たな材料が、分与方法によって加えられるべき分与可能な液体ペーストとして提供されることができ、その後、所望なように硬化されることができる。ヒートシンクなどの界面表面上への事前適用のための非常にコンプライアントであり硬化され、恐らく架橋可能なエラストマーフィルムまたはシートとして提供されることもできる。有利には、約２０Ｗ／ｍ℃より大きな熱伝導率、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が使用される。任意に、約１００Ｗ／ｍ℃以上の熱伝導率のフィラーを有することが望ましい。界面材料は、高いパワーの半導体装置の熱散逸を強化する。ペーストは、機能性シリコーン樹脂および熱フィラーの混合物として定式化されることができる。
【００５５】
ビニルＱ樹脂は、以下のベースポリマー構造を有する活性化硬化された特定のシリコーンゴムである。
【化１】
2006522491.tif 000003
【００５６】
ビニルＱ樹脂は、添加硬化エラストマーのための純粋な強化添加剤でもある。少なくとも２０％のＱ樹脂を有するビニルＱ樹脂分散剤の例は、ＶＱＭ−１３５（ＤＭＳ−Ｖ４１  Ｂａｓｅ）、ＶＱＭ−１４６（ＤＭＳ−Ｖ４６  Ｂａｓｅ）、およびＶＱＸ−２２１（キシレンＢａｓｅにおける５０％）である。
【００５７】
一例として、想定されるシリコーン樹脂混合物は、以下のように形成されることができる。
【表１】
2006522491.tif 000004
【００５８】
樹脂混合物は、コンプライアントエラストマーを形成するために、室温または高温のいずれかで硬化されることができる。反応は、白金複合物またはニッケル複合物などの触媒の存在の下での、水素化機能性シロキサンによってビニル機能性シロキサンのハイドロシリレーション（添加硬化）を介する。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。
【００５９】
ビニルシロキサンの想定される例は、約１００００から５００００の分子量を有するビニル終端ポリジメチルシロキサンを含む。水素化機能性シロキサンの想定される例は、約５００から５０００の分子量を有するメチルハイドロシロキサンジメチルシロキサンコポリマーを含む。物理特性は、非常に低い架橋密度での非常にソフトなゲル材料から、より高い架橋密度の強固なエラストマーネットワークへ変わることができる。
【００６０】
樹脂混合物内に分散されるはんだ材料は、所望の適用に関して任意の適切なはんだ材料であると想定される。好ましいはんだ材料は、インジウムすず（ＩｎＳｎ）合金、インジウム銀（ＩｎＡｇ）合金、インジウムビスマス（ＩｎＢｉ）合金、インジウムベースの合金、すず銀銅合金（ＳｎＡｇＣｕ）、すずビスマスおよび合金（ＳｎＢｉ）、およびアルミニウムベースの化合物ならびに合金である。特に好ましいはんだ材料は、インジウムを含む材料である。はんだは、熱スプレッダまたはダイ後方表面に対する濡れを促進するために、追加の元素でドープされることができ、またはドープされないことができる。
【００６１】
前述された熱界面材料および構成要素のように、熱フィラー粒子は、樹脂混合物内に分散されることができる。熱フィラー粒子が樹脂混合物内に存在するなら、これらフィラー粒子は、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は、銀、銅、アルミニウム、およびそれらの合金、窒化ボロン、アルミニウム球、窒化アルミニウム、銀で被覆された銅、銀で被覆されたアルミニウム、カーボンファイバ、および金属で被覆されたカーボンファイバ、金属合金、導電ポリマー、または他の化合物材料を含む。窒化ボロンと銀、または窒化ボロンと銀／銅の組合せも、高められた熱伝導率を提供する。少なくとも２０重量％の量の窒化ボロン、少なくとも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％の量の銀が特に有用である。これらの材料は、金属フレークまたは焼結された金属フレークを含むこともできる。
【００６２】
前述のような気相成長されたカーボンファイバ、および実質的に球状のフィラー粒子などの他のフィラーは、組み込まれることができる。さらに実質的に球状または類似する形状は、圧縮の間に厚みのある程度の制御も提供する。フィラー粒子の分散は、オルガノシラン、オルガノチタネート、オルガノジルコニウムなどの機能性の有機金属結合剤または濡れ剤を添加することによって容易にすることができる。有機金属結合剤、特にオルガノチタネートは、適用プロセスの間にはんだ材料の溶融を容易にするために使用されることもできる。樹脂材料におけるフィラーの有用な一般的な粒子サイズは、約１００μｍの最大値を有する約１μｍから２０μｍの範囲にあることができる。
【００６３】
これらの化合物は、以下の少なくともいくつかを含むことができる。すなわち、１重量％から２０重量％の少なくとも１つのシリコーン化合物、０重量％から１０重量％のオルガノチタネート、５重量％から９５重量％の少なくとも１つのはんだ材料である。これらの化合物は、例えば濡れ性増強剤などの１つ以上の任意の添加剤を含むことができる。そのような添加剤の量は、変わることができるが、一般にそれら添加剤は、ほぼ以下の量（重量％）で存在することが有用であることができる。すなわち、全体で９５％までのフィラー（フィラーおよび樹脂）、０．１％から５％（全体で）の濡れ性増強剤、０．０１％から１％（全体で）の粘着促進剤である。少なくとも約０．５％のカーボンファイバを添加することは、著しく熱伝導率を増大することに留意されたい。これらの構成要素は、全て共通に所有され、かつ参照によって本明細書にそれらの全体が組み込まれる、米国特許第６７０６２１９号、２００４年２月９日に出願された米国特許出願第１０／７７５９８９号、およびＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ０２／１４６１３号に記載される。
【００６４】
想定されるはんだ組成は、以下の通りである。すなわち、ＩｎＳｎ＝１１８℃の融点を有する５２％のＩｎ（重量）および４８％のＳｎ（重量）、ＩｎＡｇ＝１４３℃の融点を有する９７％のＩｎ（重量）および３％のＡｇ（重量）、Ｉｎ＝１５７℃の融点を有する１００％のＩｎ（重量）、ＳｎＡｇＣｕ＝２１７℃の融点を有する９４．５％のすず（重量）、３．５％の銀（重量）、および２％の銅（重量）、ＳｎＢｉ＝１７０℃の融点を有する６０％のすず（重量）および４０％のビスマス（重量）である。異なる構成要素パーセンテージを含む他の組成が、本明細書に含まれる主題から逸脱することがあることは理解されるべきである。
【００６５】
はんだ材料を含む他の適切な熱界面材料が、製造され／準備されることもできる。はんだ材料は、インジウム、銀、銅、アルミニウム、すず、ビスマス、鉛、ガリウムおよびその合金、銀で被覆された銅、および銀で被覆されたアルミニウムなどの任意の適切なはんだ材料または金属を含むことができるが、はんだ材料が、インジウム、またはインジウムベースの合金を含むことが好ましい。適切な界面材料は、導電フィラー、金属材料、はんだ合金、およびそれらの組合せを含むことができる。
【００６６】
本明細書に記載されるようなはんだベースの界面材料は、以下などの使用および構成要素エンジニアリングに直接関連するいくつかの利点を有する。すなわち、ａ）高いバルク熱伝導率、ｂ）金属結合が、より低い接触抵抗率を接合表面に形成されることができ、および、ｃ）界面はんだ材料は、マイクロ構成要素、衛星に関して使用される構成要素、および小さな電子構成要素に容易に組み込まれることができる。
【００６７】
低い係数の金属被覆されたポリマー球またはマイクロ球などの追加の構成要素は、はんだのバルク弾性係数を低減するためにはんだ材料に添加されることができる。
【００６８】
追加の構成要素は、ダイおよび／または熱スプレッダ表面に対する濡れ性を促進するためにはんだに添加されることもできる。これらの添加剤は、シリコンよりも大きな酸素または窒素に関する親和力を有する、シリサイドフォーマまたは元素であると想定される。添加剤は、全ての要件を満足する１つの元素、またはそれぞれ１つの利点を有する複数の元素であり得る。さらに、インジウムまたははんだマトリクスにおけるドーパント元素の溶融性を増大する合金元素が、添加されることができる。
【００６９】
熱スプレッダ構成要素または熱スプレディング構成要素（熱スプレッダまたは熱スプレディングは、本明細書において交換可能に使用され、かつ同じ共通の意味を有する）は、一般に、ニッケル、アルミニウム、銅、銅タングステン、ＣｕＳｉＣ、ダイヤモンド、窒化シリコン、グラファイトなどの、金属、金属ベースのベース材料、高伝導率の非金属またはそれらの組合せ、銅合成物、炭素合成物、およびダイヤモンド合成物またはＡｌＳｉＣ、および／または金属を含まないことがある他の適切な高い伝導率の材料などの合成物材料を含む。任意の適切な金属または金属ベースのベース材料は、任意の適切な金属または金属ベースのベース材料が、電子構成要素によって生成される熱のいくらかまたは全てを散逸できる限り、熱スプレッダとして本明細書において使用されることができる。特定の想定される熱スプレッダ構成要素の例は、以下の例の部分で示される。
【００７０】
熱スプレッダ構成要素は、熱スプレッダ構成要素が、周囲の電子構成要素から生成される熱のいくらかまたは全てを散逸する作業を十分に実行できる限り、電子構成要素およびベンダの必要性に応じて、任意の適切な厚みにされることができる。想定される厚みは、約０．２５ｍｍから約６ｍｍの範囲の厚みを含む。いくつかの実施形態において、熱スプレッダ構成要素の想定される厚みは、約０．５ｍｍから約５ｍｍの範囲内である。他の実施形態において、熱スプレッダ構成要素の想定される厚みは、約１ｍｍから約４ｍｍの範囲内である。
【００７１】
大部分のポリマーシステムと比較して高い弾性係数を有する、はんだの様な金属熱界面材料を使用するとき、ダイのクラックを防止するために、半導体ダイに伝達される生成された機械応力の熱膨張係数のミスマッチを低減する必要があり得る。この応力伝達は、金属熱界面材料の結合ラインを増大し、熱スプレッダの熱膨張の係数を低減することに最小化にされることができ、または応力伝達を最小化するために熱スプレッダの幾何形状を変更することができる。熱膨張（ＣＴＥ）のより低い係数の材料例は、ＡｌＳｉＣ、ＣｕＳｉＣ、銅グラファイト合成物、炭素−炭素合成物、ダイヤモンド、ＣｕＭｏＣｕ積層体などである。幾何形状変化の例は、より低い応力に対して切られた方形ベースの反転されたミラミッド形状を形成するスプレッダ厚みを減少し、かつ半導体ダイ近くにより低いスプレッダ断面を有する堅さを減少することによって、スプレッダに対するスロットを部分的にまたはスロットを通して追加する。
【００７２】
本明細書に記載される、想定される熱溶液、ＩＣパッケージ、層状の界面材料、熱界面構成要素、および熱スプレッダ構成要素の適用は、材料を、層状材料、層状構成要素、電子構成要素、半導体構成要素、完成電子製品、または完成半導体製品に組み込むことを含む。
【００７３】
事前取り付けられ／事前組み立てられた熱溶液および／またはＩＣ（相互接続）パッケージは、本明細書に記載される熱界面材料の１つ以上の構成要素、および少なくとも１つの粘着構成要素を含む。想定される事前取り付けられ／事前組み立てられた熱溶液／ＩＣパッケージのいくつかは、図１、図５、図７、図９、および図１１から図１８に示され、かつ例の部分で詳細に議論される。想定され、かつ与えられる本明細書に示される開示に集められることができる、多くの他の実施形態が存在することは理解されるべきである。これらの熱界面材料は、様々に広範な界面条件および要求に対する低い熱抵抗率を示す。本明細書で使用されるとき、用語「粘着構成要素」は、表面取り付けによってともに他の物質を結合することができる、任意の物質、無機または有機、天然または合成物質を意味する。いくつかの実施形態において、粘着構成要素は、熱界面材料に添加されまたは熱界面材料と混合されることができ、実際に熱界面材料であることができ、または熱界面材料と結合されるが熱界面材料と混合されないことができる。いくつかの想定される粘着構成要素の例は、ＳＯＮＹ  Ｔ４４１１、３Ｍ  Ｆ９４６０ＰＣ、またはＳＯＮＹ  Ｔ４１００Ｄ２０３などのＳＯＮＹからの両面テープを含む。他の実施形態において、粘着剤は、図１１に示されるように、熱界面材料とは無関係に、パッケージ基板に対する熱スプレッダ構成要素の取り付け追加の機能を作用することができる。
【００７４】
熱界面材料、架橋可能な熱界面材料、および熱スプレッダ構成要素は、本明細書に前述された方法を使用することによって、個別に準備されかつ提供されることができる。２つの構成要素が、次に層状界面材料を生成するために物理的に結合される。本明細書で使用されるとき、用語「界面」は、物質の２つの部分間の共通境界または間隔を形成する結びつきまたは結合を意味する。界面は、共有結合またはイオン結合などの結合力、およびファンデアワールス、静電、クーロン、水素結合、および／または磁気引き付けなどの非結合力を含む、物質の２つの部分または構成要素の物理的取り付けまたは物理的結合、または物質の２つの部分または構成要素の物理的引き付けを含むことができる。本明細書で記載される２つの構成要素は、１つの構成要素を他の構成要素の表面に加える作用によって物理的に結合されることもできる。
【００７５】
層状界面材料は、次に基板、他の表面、または他の層状材料に加えられることができる。電子構成要素は、層状界面材料、基板層、または追加の層を含む。層状界面材料は、熱スプレッダ構成要素および熱界面構成要素を含む。本明細書で想定される基板は、所望の実質的に固体材料を含むことができる。特定の望ましい基板層は、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、または合成物材料を含む。好ましい実施形態において、基板は、シリコンまたは砒化ゲルマニウムダイまたはウエハ表面、銅、銀、ニッケル、または金めっきされたリードフレームで見出されるようなパッケージング表面、回路板またはパッケージ相互接続トレースに見出されるような銅表面、ビア壁またはスティフナ界面（むき出しの銅およびその酸化物を考慮することを含む「銅」）、ポリイミドベースの柔軟なパッケージで見出されるようなポリマーベースのパッケージングまたはボード界面、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。「基板」は、粘着界面を考慮するとき、他のポリマー材料として規定されることさえできる。より好ましい実施形態において、基板は、シリコン、銅、ガラス、および他のポリマーなどのパッケージングおよび回路板工業において一般的な材料を含む。
【００７６】
材料の追加の層は、層状の構成要素または印刷回路板を連続的に構築するために、層状界面材料に結合されることができる。追加の層は、金属、金属合金、合成物材料、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、粘着剤、および光波ガイド材料を含む、本明細書で既に記載された材料に類似する材料を含むことが想定される。
【００７７】
積層材料またはクラディング材料の層は、構成要素によって必要な仕様に応じて層状界面材料に結合されることができる。積層体は、一般にファイバ強化樹脂誘電体材料と考えられる。クラディング材料は、銅などの金属または他の材料が、積層体に組み込まれるときに、生成される積層体のサブセットである。（Ｈａｒｐｅｒ、Ｃｈａｒｌｅｓ  Ａ．、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｐａｃｋａｇｉｎｇ  ａｎｄ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ、Ｓｅｃｏｎｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ、ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ（Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ）、１９９７）。
【００７８】
スピンオン層および材料は、層状界面材料または以降の層に追加されることもできる。スピンオン積層されたフィルムは、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる、Ｍｉｃｈａｅｌ  Ｅ．  Ｔｈｏｍａｓによる「Ｓｐｉｎ−Ｏｎ  Ｓｔａｃｋｅｄ  Ｆｉｌｍｓ  ｆｏｒ  Ｌｏｗ  ｋｅｆｆ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓ」、Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｊｕｌｙ  ２００１）に教示されている。
【００７９】
本明細書に記載される、想定される熱溶液、ＩＣパッケージ、熱界面構成要素、層状界面材料、および熱スプレッダ構成要素の適用は、材料および／または構成要素を、他の層状材料、電子構成要素、または完成電子製品への組み込みを含む。本明細書で想定される電子構成要素は、電子ベースの製品で使用されることができる任意の層状構成要素を含むことが一般に考えられる。想定される電子構成要素は、回路板、チップパッケージング、セパレータシート、回路板の誘電体構成要素、印刷ワイヤリング板、およびコンデンサ、インダクタ、および抵抗器などの回路板の他の構成要素を含む。
【００８０】
電子ベースの製品は、それらが、工業において既に使用される、または他の消費者によって既に使用される意味において「完成」されていることができる。完成した消費者製品の例は、テレビ、コンピュータ、携帯電話、ページャ、パームタイプオーガナイザ、携帯ラジオ、カーステレオ、および遠隔制御装置である。また、完成製品に使用される可能性がある、回路板、チップパッケージング、およびキーボードなどの「中間」製品も想定される。
【００８１】
電子製品は、最終的にスケールアップ／モックアップするために、概念モデルからの任意の開発段階でのプロトタイプ構成要素を含むこともできる。プロトタイプは、完成製品で意図される実際の構成要素の全てを含むことができ、または実際の構成要素の全てを含まないことができ、プロトタイプは、初期的に試験される間に、他の構成要素に対する初期影響を取り除くために、合成物材料を除いて構成されたある構成要素を有することができる。
【００８２】
例
以下の例は、本明細書に開示される主題にしたがって、熱界面材料および層状材料を事前に組み立てるための基本手順および試験機構を示し、試験パラメータおよび議論は、熱スプレッダ構成要素としてニッケルめっきされた銅を使用する。しかしながら、任意の適切な熱スプレッダ構成要素が、この適用および層状材料のために使用されることができることは理解されるべきである。また、ＰＣＭ４５は、代表的な熱界面材料構成要素として例において本明細書で使用されるが、任意の適切な相変化材料構成要素が、本明細書に開示される主題にしたがって使用されることができることは理解されるべきである。
【００８３】
例１
組み立てのための基本手順
材料
熱スプレッダ構成要素、
ベンダおよび／または製造業者の仕様毎に適切な相変化材料、
固定剤（構成要素およびＰＣＭ材料のための好ましくはナイロンの特定の固定剤）。
【００８４】
指示
ＰＣＭ材料を適用する前に、出荷検査のために３２個の構成要素の無作為のサンプルを取る。
室温でＰＣＭ４５などの相変化材料を開始する。頂部と底部の両方のリリースライナが、早期に落下するなら、ＰＣＭ材料を３０℃で０．５時間以上暖める。
基板温度が２１℃より高いことを確実にする。
以下の指示毎に、相変化材料を構成要素に加える。
図２のように構成要素２００に材料２２０を加えるように相変化材料２２０を露出するために、リリースライナ２１０を取り除く。
位置合わせジグを構成要素に配置し、相変化材料２２０を、図３および図４のような軽いフィンガ圧力で構成要素２００に加える。
組合せ部分を４８℃から６０℃の間の出口温度にするように、加熱トンネルを通過する。滞在時間は、３０秒間から６０秒間であることができる。
完全な取り付けを確実にするために、ＰＣＭ４５に軽いフィンガ圧力を印加する。
１分間より長く−１０℃より低く冷却する。
頂部ライナを取り除く。
欠陥に関して組合せ部分を目視検査する。
トレイ内に装填する。
【００８５】
寸法および熱スプレッダ構成要素（ニッケル）厚みの基準
サンプルサイズ：１５００個毎から１つ（寸法およびＸ線蛍光（ＸＲＦ）測定）ＣＭＭ＝座標測定機械
０．１０ＡＱＬ、Ｃ＝０（可視）
【表２】
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【００８６】
保管状態および貯蔵寿命
最終部品は、ほぼ室温で（２５℃±５℃）密封されたバッグ内で保持される。過剰な加熱（４０℃より高い）、および直接の太陽露光または過度な低温（５℃より低い）を避ける。相変化材料（ＰＣＭ）表面を露出するために、約５ｐｓｉより高い圧力を印加しない。貯蔵寿命は、製品製造から約１年である。
【００８７】
本明細書で記載されたように、熱相互接続システム、熱界面および界面材料は、多くの理由で有用である。１つの理由は、熱スプレッダ構成要素および界面材料が、熱スプレッダ構成要素と界面材料との間の界面で優れた濡れ性を有し、この界面濡れ性が、最も極端な状態に耐えることができることである。第２の理由は、本明細書に開示されかつ議論される熱スプレッダ構成要素／熱界面材料の組合せが、顧客がそれを受け取る前に、それが事前に組み立てられかつ品質チェックされるなら、顧客によってパッケージ組み立てのために必要なステップ数を低減することである。構成要素の事前組み立ては、顧客の部品に対する関連する価格も低減する。第３の理由は、熱スプレッダ構成要素および熱界面材料が、「ともに作用する」ように構成されることができ、界面熱抵抗値は、熱スプレッダ構成要素および熱界面材料の特定の組合せに対して最小化されることである。
【００８８】
例２
前述されたように、事前取り付けられ／事前組み立てられた熱溶液および／またはＩＣ（相互接続）パッケージは、本明細書に記載される熱界面材料の１つ以上の構成要素、および任意に少なくとも１つの粘着構成要素を含む。想定される事前取り付けられ／事前組み立てられた熱溶液が、図１に示される。図１は、熱スプレッダ構成要素１１０、熱界面構成要素１２０、および基板１３０を含む、熱伝達材料１００を示す。熱界面構成要素１２０は、熱界面材料、および／または粘着材料と結合されまたは粘着材料と組み合わせられた熱界面材料を含むことができる。前述のように、熱界面構成要素１２０は、テープ、ペースト、分散可能なペースト、または液体の形態であることができる。これらの図に記載される粘着構成要素は、１０ｍｍ×１０ｍｍに切断され、基板／表面と熱スプレッダとの間に配置される。テープの粘着強度が、事前調整前および事前調整後に測定される。
【００８９】
その１つが図１に示される、想定されるいくつかの粘着構成要素の組み込みを示すデータが、図５および図６に示される。これらの図において、引っ張り強度は、テープの形態で熱界面構成要素を使用するいくつかの状態に関して示される。両方の図において、「硬化」は、硬化後を表し、「ＴＨ」は、特定の温度および事前に規定された時間期間に関する特定の相対湿度で材料を保持することを含む（例えば、１６８時間にわたって８５℃で８５％の相対湿度）、温度および湿度の後を表し、「ＨＴＳ」は、特定の温度または規定された時間期間で材料を貯蔵することを含む（例えば、５００時間にわたって１２５℃）、高温貯蔵の後を表し、「ＨＡＳＴ」は、特定の高い温度および事前に規定された時間期間に関する特定の相対湿度で材料を保持することを含む（例えば、９６時間にわたって１３０℃で８５％の相対湿度）、高い温度および湿度の後を表し、「ＴＣ５００」は、５００回のサイクルに関する温度サイクリングの後を表し、「ＴＣ１０００」は、１０００回のサイクルに関する温度サイクリングの後を表す。これらの略語は、他の図面においても使用され、前述のものと同様であると考えられるべきである。
【００９０】
図７は、想定される他の事前取り付けられ／事前組み立てられた熱溶液および／または材料を示す。図７は、熱スプレッダ構成要素３１０、熱界面構成要素３２０、粘着構成要素３２５、および基板３３０を含む、熱伝達材料３００を示す。熱界面構成要素３２０は、熱界面材料、および／または粘着材料と結合されまたは粘着材料と組み合わせられた熱界面材料を含むことができる。前述のように、熱界面構成要素３２０は、テープ、ペースト、分散可能なペースト、または液体の形態であることができる。この想定される実施形態において、ダイ３４０および充填されていない材料３５０も、熱伝達材料３００に含まれる。粘着構成要素の粘着強度は、事前調整される前に評価される。この実施形態における粘着構成要素は、熱スプレッダ構成要素３１０の外側リングを覆うように切断されたテープの形態である。図８は、この想定される実施形態から収集されたデータを示す。
【００９１】
図９は、さらに他の想定される他の事前取り付けられ／事前組み立てられた熱溶液の実施形態を示す。図９は、熱スプレッダ構成要素４１０、熱界面構成要素４２０、粘着構成要素４２５、および基板４３０を含む、熱伝達材料４００を示す。熱界面構成要素４２０は、熱界面材料、および／または粘着材料と結合されまたは粘着材料と組み合わせられた熱界面材料を含むことができる。前述のように、熱界面構成要素４２０は、テープ、ペースト、分散可能なペースト、または液体の形態であることができる。各粘着構成要素は、熱スプレッダの外側リングを覆うように切断される。各粘着および／または構成要素の粘着強度は、事前調整される前および事前調整された後で測定される。図１０は、これらの想定される実施形態から収集されたデータを示す。
【００９２】
図１１から図１８は、少なくもと１つの熱スプレッダ構成要素、少なくもと１つの熱界面構成要素、基板、およびある場合には少なくとも１つの粘着構成要素を含む、いくつかのタイプのこれら想定される層状の材料を示す。図１１において、熱スプレッダ構成要素５１０、テープの形態である熱界面構成要素５２０、ダイ５４０、およびはんだボール５５５を含む充填されていない材料５５０を含む、熱伝達材料５００が示される。熱伝達材料は、さらに基板５３０を含む。図１２は、熱スプレッダ構成要素６１０、およびテープの形態である熱界面構成要素６２０を含む、ＩＣパッケージ６００で使用される熱伝達材料の他の想定される実施形態を示す。この熱伝達材料６００は、図１１の熱伝達材料５００に組み込まれることができる。
【００９３】
図１３および図１４は、熱伝達材料７００の他の想定される実施形態を示し、それが、ＩＣパッケージ８００でどのように使用されるかを示す。図１３は、熱スプレッダ構成要素７１０、および相変化材料、テープ、ゲル、または任意の他の適切な熱界面材料を含むことがある熱界面構成要素７２０を含む熱伝達材料７００を示す。この実施形態は、この場合、高温粘着テープであることができる粘着構成要素７２５も含む。図１４において、熱伝達材料７００は、ダイ８４０、はんだ材料８５５を含む充填されていない材料８５０、および基板８３０に結合される。
【００９４】
図１５および図１６は、熱伝達材料９００の他の想定される実施形態を示し、それが、ＩＣパッケージ１０００でどのように使用されるかを示す。図１５は、熱スプレッダ構成要素９１０、および相変化材料、テープ、ゲル、または任意の他の適切な熱界面材料を含むことがある熱界面構成要素９２０を含む熱伝達材料９００を示す。この実施形態は、この場合、高温粘着テープまたは構造テープであることができる粘着構成要素９２５も含むが、粘着構成要素は、熱スプレッダ構成要素／熱界面構成要素結合９００の一部ではない。図１６において、熱伝達材料９００は、ダイ９４０、はんだ材料９５５を含む充填されていない材料９５０、および基板９３０に結合される。この実施形態における粘着構成要素９２５は、基板９３０上に位置する。
【００９５】
図１７および図１８は、熱伝達材料１１００の他の想定される実施形態を示し、それが、ＩＣパッケージ１２００でどのように使用されるかを示す。図１７は、熱スプレッダ構成要素１１１０、および相変化材料、テープ、ゲル、または任意の他の適切な熱界面材料を含むことがある熱界面構成要素１１２０を含む熱伝達材料１１００を示す。この実施形態は、この場合、高温粘着テープまたは構造テープであることができる粘着構成要素１１２５も含むが、粘着構成要素は、熱スプレッダ構成要素／熱界面構成要素結合１１００の一部ではない。図１８において、熱伝達材料１１００は、ダイ１１４０、はんだ材料１１５５を含む充填されていない材料１１５０、および基板１１３０に結合される。この実施形態において粘着構成要素１１２５は、基板１１３０上に配置される。
【００９６】
このように、熱溶液、ＩＣパッケージング、熱相互接続、および界面材料の特定の実施形態および適用が開示された。しかしながら、前述された変形形態の他により多くの変形形態が、本明細書の発明概念から逸脱することなく可能であることは、当業者には明らかであろう。したがって、発明の主題は、開示の精神を除いて限定されるべきではない。さらに、開示を解釈する際に、全ての用語は、内容と一致する可能な限り最も広範な方法で解釈されるべきである。特に、用語「含む」および「含んでいる」は、参照された素子、構成要素、またはステップが、存在し、または使用され、または明示して参照されていない他の素子、構成要素、またはステップと組み合わせられることができることを示す、非排他的な方法で素子、構成要素、またはステップとして解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】想定される熱伝達構成要素を示す図である。
【図２】想定される熱伝達構成要素を作るためのプロセスにおける中間構成要素を示す図である。
【図３】想定される熱伝達構成要素を作るためのプロセスにおける中間構成要素を示す図である。
【図４】想定される熱伝達構成要素を作るためのプロセスにおける中間構成要素を示す図である。
【図５】想定される熱伝達構成要素に想定される粘着剤を使用するときの結果を示す図である。
【図６】想定される熱伝達構成要素に想定される粘着剤を使用するときの結果を示す図である。
【図７】想定される熱伝達構成要素を示す図である。
【図８】想定される熱伝達構成要素に想定される粘着剤を使用するときの結果を示す図である。
【図９】想定される熱伝達構成要素を示す図である。
【図１０】想定される熱伝達構成要素に想定される粘着剤を使用するときの結果を示す図である。
【図１１】想定される熱伝達構成要素を示す図である。
【図１２】想定される熱伝達構成要素を示す図である。
【図１３】想定される熱伝達構成要素を示す図である。
【図１４】想定される熱伝達構成要素を示す図である。
【図１５】想定される熱伝達構成要素を示す図である。
【図１６】想定される熱伝達構成要素を示す図である。
【図１７】想定される熱伝達構成要素を示す図である。
【図１８】想定される熱伝達構成要素を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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