(57)【要約】間に熱伝導性通路を提供するために第１熱伝達面（５４）と相対する第２熱伝達面（５６）との間に介在可能な積層状で、熱伝導性のインターフエース（１０）。該インターフエースは柔軟で、薄板状のグラフアイト又は錫箔材料で形成される第１層（２０）と、熱伝導性相変化材料で形成される第２層（２２）を含む。
2004518294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
間に熱伝導性通路を提供するために第１熱伝達面と相対する第２熱伝達面との間に介在可能な積層状の、熱伝導性インターフエースに於いて、前記インターフエースは該第１熱伝達面と熱伝達接触して配置可能な第１インターフエース面と、該第２熱伝達面と熱伝達接触して配置可能な相対する第２インターフエース面と、を具備しており、前記インターフエースが、
柔軟で、薄板状のグラフアイト材料で形成される第１層を具備しており、前記第１層は第１内面と、前記インターフエースの前記第１インターフエース面を規定する第１外面と、を備えており、そして前記インターフエースは又、
熱伝導性相変化材料で形成される第２層を具備しており、前記第２層は前記第１層の該第１内面と結合される第２内面と、前記インターフエースの前記第２インターフエース面を規定する第２インターフエース面と、を備えることを特徴とするインターフエース。
【請求項２】
前記相変化材料は第１相の普通の室温では形状安定的でありそして第２相では該第２インターフエース面に順応性があり、前記相変化材料は前記第１相から前記第２相への普通の室温より上の転移温度を有することを特徴とする請求項１の該インターフエース。
【請求項３】
該第１熱伝達面は普通の室温の上の動作温度範囲を有する熱発生源上に位置し、そして
前記相変化材料の前記転移温度は前記熱発生源の該動作温度内にあることを特徴とする請求項２の該インターフエース。
【請求項４】
前記相変化材料の前記転移温度は約４０から８０℃の間にあることを特徴とする請求項２の該インターフエース。
【請求項５】
前記熱発生源が電子部品であり、そして
該第２熱伝達面が熱放散部材の上に位置することを特徴とする請求項３の該インターフエース。
【請求項６】
該熱放散部材がヒートシンク又は回路基板であることを特徴とする請求項５の該インターフエース。
【請求項７】
前記インターフエースの該第１インターフエース面が該第１熱伝達面との熱伝達接触から実質的にクリーンにレリース可能であり、そして
前記インターフエースの該第２インターフエース面が該第２熱伝達面へボンド可能であることを特徴とする請求項１の該インターフエース。
【請求項８】
前記第２層の前記相変化材料は、その第２外面が前記相変化材料により該第２熱伝達面へ接着可能であるように、本来粘着性であることを特徴とする請求項７の該インターフエース。
【請求項９】
前記相変化材料がポリマー成分と１つ以上の熱伝導性フイラーとの混合物を含むことを特徴とする請求項１の該インターフエース。
【請求項１０】
前記ポリマー成分が１つ以上の樹脂、１つ以上のワックス、又は１つ以上のワックスと１つ以上の樹脂とのブレンドを含むことを特徴とする請求項９の該インターフエース。
【請求項１１】
前記樹脂又はワックスが熱可塑性物質、感圧接着剤、パラフインワックス、そしてそれらのブレンドから成るグループから選択されることを特徴とする請求項１０の該インターフエース。
【請求項１２】
前記１つ以上の熱伝導性フイラーが窒化ホウ素、二ホウ化チタン、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、グラフアイト、金属、金属酸化物、そしてそれらの混合物から成るグループから選択されることを特徴とする請求項９の該インターフエース。
【請求項１３】
前記相変化材料が重量で約２０から８０％の間の前記１つ以上の熱伝導性フイラーを含むことを特徴とする請求項９の該インターフエース。
【請求項１４】
前記相変化材料が約０．１から５．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の間の熱伝導率を有することを特徴とする請求項９の該インターフエース。
【請求項１５】
前記第１層が約５０から５００マイクロメートル（約２から２０ミル）の間の厚さを有し、前記第２層が約５０から５００マイクロメートル（約２から２０ミル）の間の厚さを有することを特徴とする請求項１の該インターフエース。
【請求項１６】
前記グラフアイト材料が、シートに形成される挿入されたグラフアイトフレークを含むことを特徴とする請求項１の該インターフエース。
【請求項１７】
前記インターフエースが約６℃−ｃｍ２／Ｗ（約１℃−インチ２／Ｗ）より小さい熱インピーダンスを有することを特徴とする請求項１の該インターフエース。
【請求項１８】
前記第１層が約０．１８から０．９℃−ｃｍ２／Ｗ（約０．０３から０．１５℃−インチ２／Ｗ）の間の熱インピーダンスを有することを特徴とする請求項１の該インターフエース。
【請求項１９】
前記第２層が約１．２℃−ｃｍ２／Ｗ（約０．２℃−インチ２／Ｗ）より小さい熱インピーダンスを有することを特徴とする請求項１の該インターフエース。
【請求項２０】
熱管理組立体に於いて、
第１熱伝達面と、
前記第１熱伝達面に相対する第２熱伝達面と、そして
間に熱伝導性通路を提供するために前記第１及び前記第２熱伝達面の間に介在する積層状の、熱伝導性インターフエースとを具備しており、前記インターフエースは前記第１熱伝達面と熱伝達接触して配置された第１インターフエース面と、前記第２熱伝達面と熱伝達接触して配置された相対する第２インターフエース面とを備えており、前記インターフエースが、
柔軟で、薄板状のグラフアイト材料で形成された第１層を備えており、前記第１層は第１内面と前記インターフエースの前記第１インターフエース面を規定する第１外面とを有しており、そして前記インターフエースは又、
熱伝導性相変化材料で形成された第２層を備えており、前記第２層は前記第１層の該第１内面と結合される第２内面と前記インターフエースの前記第２インターフエース面を規定する第２インターフエース面とを有することを特徴とする組立体。
【請求項２１】
前記相変化材料は第１相の普通の室温では形状安定的でありそして第２相では該第２インターフエース面に順応性があり、前記相変化材料は前記第１相から前記第２相への普通の室温より上の転移温度を有することを特徴とする請求項２０の該組立体。
【請求項２２】
前記第１熱伝達面は普通の室温の上の動作温度範囲を有する熱発生源上に位置し、そして
前記相変化材料の前記転移温度は前記熱発生源の該動作温度内にあることを特徴とする請求項２１の該組立体。
【請求項２３】
前記相変化材料の前記転移温度は約４０から８０℃の間にあることを特徴とする請求項２１の該組立体。
【請求項２４】
前記熱発生源が電子部品であり、そして
前記第２熱伝達面が熱放散部材の上に位置することを特徴とする請求項２２の該組立体。
【請求項２５】
該熱放散部材がヒートシンク又は回路基板であることを特徴とする請求項２４の該組立体。
【請求項２６】
前記インターフエースの前記第１インターフエース面が前記第１熱伝達面との熱伝達接触から実質的にクリーンにレリース可能であり、そして
前記インターフエースの前記第２インターフエース面が前記第２熱伝達面へボンド可能であることを特徴とする請求項２０の該組立体。
【請求項２７】
前記第２層の前記相変化材料は本来粘着性であり、それの前記第２外面を前記第２熱伝達面へ接着することを特徴とする請求項２６の該組立体。
【請求項２８】
前記相変化材料がポリマー成分と１つ以上の熱伝導性フイラーとの混合物を含むことを特徴とする請求項２０の該組立体。
【請求項２９】
前記ポリマー成分が１つ以上の樹脂、１つ以上のワックス、又は１つ以上のワックスと１つ以上の樹脂とのブレンドを含むことを特徴とする請求項２８の該組立体。
【請求項３０】
前記樹脂又はワックスが熱可塑性物質、感圧接着剤、パラフインワックス、そしてそれらのブレンドから成るグループから選択されることを特徴とする請求項２９の該組立体。
【請求項３１】
前記１つ以上の熱伝導性フイラーが窒化ホウ素、二ホウ化チタン、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、グラフアイト、金属、金属酸化物、そしてそれらの混合物から成るグループから選択されることを特徴とする請求項２８の該組立体。
【請求項３２】
前記相変化材料が重量で約２０から８０％の間の前記１つ以上の熱伝導性フイラーを含むことを特徴とする請求項２８の該組立体。
【請求項３３】
前記相変化材料が約０．１から５．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の間の熱伝導率を有することを特徴とする請求項２８の該組立体。
【請求項３４】
前記第１層が約５０から５００マイクロメートル（約２から２０ミル）の間の厚さを有し、前記第２層が約５０から５００マイクロメートル（約２から２０ミル）の間の厚さを有することを特徴とする請求項２０の該組立体。
【請求項３５】
前記グラフアイト材料が、シートに形成される挿入されたグラフアイトフレークを含むことを特徴とする請求項２０の該組立体。
【請求項３６】
前記インターフエースが約６℃−ｃｍ２／Ｗ（約１℃−インチ２／Ｗ）より小さい熱インピーダンスを有することを特徴とする請求項２０の該組立体。
【請求項３７】
前記第１層が約０．１８から０．９℃−ｃｍ２／Ｗ（約０．０３から０．１５℃−インチ２／Ｗ）の間の熱インピーダンスを有することを特徴とする請求項２０の該組立体。
【請求項３８】
前記第２層が約１．２℃−ｃｍ２／Ｗ（約０．２℃−インチ２／Ｗ）より小さい熱インピーダンスを有することを特徴とする請求項２０の該組立体。
【請求項３９】
間に熱伝導性通路を提供するために第１熱伝達面と相対する第２熱伝達面との間に介在可能な積層状の、熱伝導性インターフエースに於いて、前記インターフエースは該第１熱伝達面と熱伝達接触して配置される第１インターフエース面と、該第２熱伝達面と熱伝達接触して配置される相対する第２インターフエース面とを具備しており、前記インターフエースが、
柔軟な錫箔材料で形成される第１層を具備しており、前記第１層は第１内面と、前記インターフエースの前記第１インターフエース面を規定する第１外面と、を備えており、そして前記インターフエースは又、
熱伝導性相変化材料で形成される第２層を具備しており、前記第２層は前記第１層の該第１内面と結合される第２内面と、前記インターフエースの前記第２インターフエース面を規定する第２インターフエース面と、を備えることを特徴とするインターフエース。
【請求項４０】
前記相変化材料は第１相の普通の室温では形状安定的でありそして第２相では該第２インターフエース面に順応性があり、前記相変化材料は前記第１相から前記第２相への普通の室温より上の転移温度を有することを特徴とする請求項３９の該インターフエース。
【請求項４１】
該第１熱伝達面は普通の室温の上の動作温度範囲を有する熱発生源上に位置し、そして
前記相変化材料の前記転移温度は前記熱発生源の該動作温度内にあることを特徴とする請求項４０の該インターフエース。
【請求項４２】
前記相変化材料の前記転移温度は約４０から８０℃の間にあることを特徴とする請求項４０の該インターフエース。
【請求項４３】
前記熱発生源が電子部品であり、そして
該第２熱伝達面が熱放散部材の上に位置することを特徴とする請求項４１の該インターフエース。
【請求項４４】
該熱放散部材がヒートシンク又は回路基板であることを特徴とする請求項４３の該インターフエース。
【請求項４５】
前記インターフエースの該第１インターフエース面が該第１熱伝達面との熱伝達接触から実質的にクリーンにレリース可能であり、そして
前記インターフエースの該第２インターフエース面が該第２熱伝達面へボンド可能であることを特徴とする請求項３９の該インターフエース。
【請求項４６】
前記第２層の前記相変化材料は、その第２外面が前記相変化材料により該第２熱伝達面へ接着可能であるように、本来粘着性であることを特徴とする請求項４５の該インターフエース。
【請求項４７】
前記相変化材料がポリマー成分と１つ以上の熱伝導性フイラーとの混合物を含むことを特徴とする請求項３９の該インターフエース。
【請求項４８】
前記ポリマー成分が１つ以上の樹脂、１つ以上のワックス、又は１つ以上のワックスと１つ以上の樹脂とのブレンドを含むことを特徴とする請求項４７の該インターフエース。
【請求項４９】
前記樹脂又はワックスが熱可塑性物質、感圧接着剤、パラフインワックス、そしてそれらのブレンドから成るグループから選択されることを特徴とする請求項４８の該インターフエース。
【請求項５０】
前記１つ以上の熱伝導性フイラーが窒化ホウ素、二ホウ化チタン、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、グラフアイト、金属、金属酸化物、そしてそれらの混合物から成るグループから選択されることを特徴とする請求項４７の該インターフエース。
【請求項５１】
前記相変化材料が重量で約２０から８０％の間の前記１つ以上の熱伝導性フイラーを含むことを特徴とする請求項４７の該インターフエース。
【請求項５２】
前記相変化材料が約０．１から５．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の間の熱伝導率を有することを特徴とする請求項４７の該インターフエース。
【請求項５３】
前記第１層が約２５マイクロメートル（約１ミル）以下の厚さを有し、前記第２層が約５０から５００マイクロメートル（約２から２０ミル）の間の厚さを有することを特徴とする請求項３９の該インターフエース。
【請求項５４】
前記インターフエースが約６℃−ｃｍ２／Ｗ（約１℃−インチ２／Ｗ）より小さい熱インピーダンスを有することを特徴とする請求項３９の該インターフエース。
【請求項５５】
前記第１層が約６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率を有することを特徴とする請求項３９の該インターフエース。
【請求項５６】
前記第２層が約１．２℃−ｃｍ２／Ｗ（約０．２℃−インチ２／Ｗ）より小さい熱インピーダンスを有することを特徴とする請求項３９の該インターフエース。
【請求項５７】
熱管理組立体に於いて、
第１熱伝達面と、
前記第１熱伝達面に相対する第２熱伝達面と、そして
間に熱伝導性通路を提供するために前記第１及び前記第２熱伝達面の間に介在する積層状の、熱伝導性インターフエースとを具備しており、前記インターフエースは前記第１熱伝達面と熱伝達接触して配置された第１インターフエース面と、前記第２熱伝達面と熱伝達接触して配置された相対する第２インターフエース面とを備えており、前記インターフエースが、
柔軟な錫箔材料で形成された第１層を備えており、前記第１層は第１内面と、前記インターフエースの前記第１インターフエース面を規定する第１外面と、を有しており、そして前記インターフエースは又、
熱伝導性相変化材料で形成された第２層を備えており、前記第２層は前記第１層の該第１内面と結合される第２内面と、前記インターフエースの前記第２インターフエース面を規定する第２インターフエース面と、を有することを特徴とする組立体。
【請求項５８】
前記相変化材料は第１相の普通の室温では形状安定的でありそして第２相では該第２インターフエース面に順応性があり、前記相変化材料は前記第１相から前記第２相への普通の室温より上の転移温度を有することを特徴とする請求項５７の該組立体。
【請求項５９】
前記第１熱伝達面は普通の室温の上の動作温度範囲を有する熱発生源上に位置し、そして
前記相変化材料の前記転移温度は前記熱発生源の該動作温度内にあることを特徴とする請求項５８の該組立体。
【請求項６０】
前記相変化材料の前記転移温度は約４０から８０℃の間にあることを特徴とする請求項５８の該組立体。
【請求項６１】
前記熱発生源が電子部品であり、そして
該第２熱伝達面が熱放散部材の上に位置することを特徴とする請求項５９の該組立体。
【請求項６２】
該熱放散部材がヒートシンク又は回路基板であることを特徴とする請求項６１の該組立体。
【請求項６３】
前記インターフエースの前記第１インターフエース面が前記第１熱伝達面との熱伝達接触から実質的にクリーンにレリース可能であり、そして
前記インターフエースの前記第２インターフエース面が前記第２熱伝達面へボンド可能であることを特徴とする請求項５７の該組立体。
【請求項６４】
前記第２層の前記相変化材料は本来粘着性であり、それの前記第２外面を前記第２熱伝達面へ接着することを特徴とする請求項６３の該組立体。
【請求項６５】
前記相変化材料がポリマー成分と１つ以上の熱伝導性フイラーとの混合物を含むことを特徴とする請求項５７の該組立体。
【請求項６６】
前記ポリマー成分が１つ以上の樹脂、１つ以上のワックス、又は１つ以上のワックスと１つ以上の樹脂とのブレンドを含むことを特徴とする請求項６５の該組立体。
【請求項６７】
前記樹脂又はワックスが熱可塑性物質、感圧接着剤、パラフインワックス、そしてそれらのブレンドから成るグループから選択されることを特徴とする請求項６６の該組立体。
【請求項６８】
前記１つ以上の熱伝導性フイラーが窒化ホウ素、二ホウ化チタン、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、グラフアイト、金属、金属酸化物、そしてそれらの混合物から成るグループから選択されることを特徴とする請求項６５の該組立体。
【請求項６９】
前記相変化材料が重量で約２０から８０％の間の前記１つ以上の熱伝導性フイラーを含むことを特徴とする請求項６５の該組立体。
【請求項７０】
前記相変化材料が約０．１から５Ｗ／（ｍ・Ｋ）の間の熱伝導率を有することを特徴とする請求項６５の該組立体。
【請求項７１】
前記第１層が約２５マイクロメートル（約１ミル）以下の厚さを有し、前記第２層が約５０から５００マイクロメートル（約２から２０ミル）の間の厚さを有することを特徴とする請求項５７の該組立体。
【請求項７２】
前記インターフエースが約６℃−ｃｍ２／Ｗ（約１℃−インチ２／Ｗ）より小さい熱インピーダンスを有することを特徴とする請求項５７の該組立体。
【請求項７３】
前記第１層が約６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率を有することを特徴とする請求項５７の該組立体。
【請求項７４】
前記第２層が約１．２℃−ｃｍ２／Ｗ（約０．２℃−インチ２／Ｗ）より小さい熱インピーダンスを有することを特徴とする請求項５７の該組立体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［発明の背景］
本発明は広くは電子デバイス用熱管理材料（ｔｈｅｒｍａｌ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｄｅｖｉｃｅｓ）に関する。この様な材料は普通、例えば、集積回路｛アイシー（ＩＣ）｝チップの様な熱発生電子部品（ｈｅａｔ−ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ， ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）と、該電子部品の伝導的冷却（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｃｏｏｌｉｎｇ）用の、ヒートシンク又はスプレッダー（ｈｅａｔ ｓｉｎｋ ｏｒ ｓｐｒｅａｄｅｒ）の様な、熱放散部材（ｔｈｅｒｍａｌ ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ ｍｅｍｂｅｒ）との、メート（ｍａｔｉｎｇ）する熱伝達面（ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｓｕｒｆａｃｅｓ）間の熱伝達インターフエース（ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ）として使用される。特に、本発明は、第１層の順応性（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ）がある相変化材料（ｐｈａｓｅ−ｃｈａｎｇｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）と第２層の柔軟な、薄板のグラフアイト材料（ｆｌｅｘｉｂｌｅ， ｌａｍｅｌｌａｒ ｇｒａｐｈｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）又は、代替えの、錫薄材料（ｔｉｎ ｆｏｉｌ ｍａｔｅｒｉａｌ）との積層品（ｌａｍｉｎａｔｅ）として形成される、積層状（ｌａｍｉｎａｒ）で、熱伝導性のインターフエース（ｔｈｅｒｍａｌｌｙ−ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）に関する。該放散部材の熱伝達表面へと本来的に粘着性（ｔａｃｋｙ）の又は他の仕方で接着可能（ａｄｈｅｒａｂｌｅ）であるよう配合されてもよい該第１層は普通の室温では第１相（ｆｉｒｓｔ ｐｈａｓｅ）で形状安定的（ｆｏｒｍ ｓｔａｂｌｅ）であるが、該放散部材との低熱インピーダンスインターフエースを提供するために該電子部品の動作温度内の第２相（ｓｅｃｏｎｄ ｐｈａｓｅ）で該熱伝達表面に順応性がある。翻って、該第２層は比較的圧縮性であり、それにより該電子部品の熱伝達面に比較的順応性がありそれらと低熱インピーダンスインターフエースを提供する。しかしながら、該第２層は作り直し（ｒｅｗｏｒｋ）その他用に該部品の該表面からクリーンに（ｃｌｅａｎｌｙ）、すなわち実質的残留物（ｒｅｓｉｄｕｅ）無しに、取り外し可能である。
【０００２】
テレビジョン、ラジオ、コンピユータ、医学器具、事務機械、通信機器等の様な近代の電子デバイス用の回路設計は益々複雑になった。例えば、数十万のトランジスターの等化物を含む集積回路がこれら及び他のデバイス用に製造されて来た。設計の複雑性は増加したが、より小さい電子部品を製造し、これらの部品のより多くを益々小さい面積内にパックする能力の改良に伴い、該デバイスの寸法は縮小し続けている。
【０００３】
電子部品がより小さくなり、集積基板及びチップ上でより高密度でパックされるようになったので、設計者と製造者は今や、これら部品から抵抗により（ｏｈｍｉｃｌｙ）又は他の仕方で発生される熱を如何に放散するかの挑戦に面している。実際、多くの電子部品、そして特にトランジスター及びマイクロプロセサーの様な電力半導体部品（ｐｏｗｅｒ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｃｏｍｐｏｎｅｎｎｔｓ）は高温度で益々故障又は誤動作し勝ちである。かくして、熱を放散する能力は該部品の性能の限定要因であることが多い。
【０００４】
伝統的に、集積回路内の電子部品は該デバイスのハウジング内で空気の強制又は対流循環を介して冷却されて来た。これに関して、対流的に展開される空気流に露出される該パッケージの表面積を増加するために該部品パッケージの一体部分として又は別にそれに付着されたものとして冷却フイン（ｃｏｏｌｉｎｇ ｆｉｎｓ）が提供されて来た。該ハウジング内で循環される空気量を増やすために電気フアンが追加的に使われて来た。最近の電子的設計に典型的な高電力回路及びより小さいがより高密度にパックされた回路用には、しかしながら、簡単な空気循環は該回路部品を適当に冷却するには不充分と分かることが多い。
【０００５】
簡単な空気循環で得られるそれを超える熱放散は”コールドプレート（ｃｏｌｄ ｐｌａｔｅ）”又は他のヒートシンク又はスプレッダーの様な熱放散部材への該電子部品の直接設置によりもたらされてもよい。該放散部材は、専用の、熱伝導性のセラミック又は金属のプレート又はフイン付き構造体、又は簡単に該デバイスのシャシー又は回路基板（ｃｈａｓｓｉｓ ｏｒ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ）であってもよい。しかしながら、該電子部品と該放散部材の間の普通の温度勾配を超えて、可成りの温度勾配が該ボデイ間のインターフエースでの熱的インターフエースインピーダンス（ｔｈｅｒｍａｌ ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）又は接触抵抗（ｃｏｎｔａｃｔ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）として展開される。
【０００６】
すなわち、そして米国特許第４、８６９、９５４号で説明される様に、該部品とヒートシンクの嵌合する熱的インターフエース面は、グロスのスケールか又は顕微鏡的スケールか何れかで、典型的に不規則である。該インターフエース表面がメートすると、それら間にポケット又はボイド（ｐｏｃｋｅｔｓ ｏｒ ｖｏｉｄ）が展開され、そこでは空気がトラップ（ｅｎｔｒａｐｐｅｄ）される。これらのポケットは該インターフエース内の全体的表面積接触を減じるが、それは、今度は、該熱伝達面積を、そして該インターフエースを通しての熱伝達の全体的効率を減じる。更に、空気は比較的プア（ｐｏｏｒ）な熱伝導体であることは良く知られているので、該インターフエース内の空気ポケットの存在は該インターフエースを通しての熱伝達の割合（ｒａｔｅ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｔｒａｎｓｆｅｒ）を減じる。
【０００７】
該インターフエースを通しての熱伝達効率を改良するために、何等かの表面不規則性内を満たし空気ポケットを除去するように、熱伝導性の、電気的に絶縁性の材料のパッド又は他の層が、該ヒートシンクと電子部品の間に、介在させられる（ｉｎｔｅｒｐｏｓｅｄ）。初期には、この目的で、酸化アルミニウムの様な熱伝導性フイラー（ｔｈｅｒｍａｌｌｙ−ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｆｉｌｌｅｒ）を充填されたシリコーングリース（ｓｉｌｉｃｏｎｅ ｇｒｅａｓｅ）又はワックス（ｗａｘ）の様な材料が使われた。この様な材料は通常、普通の室温では半液体状（ｓｅｍｉ−ｌｉｑｕｉｄ）又は固体状（ｓｏｌｉｄ）であるが、上昇した温度では、液化（ｌｉｑｕｅｆｙ）又は軟化（ｓｏｆｔｅｎ）し、流れそして該インターフエース表面の該不規則部により良く順応（ｃｏｎｆｏｒｍ）する。
【０００８】
しかしながら、今までの当該技術で公知の、前記種類の該グリース及びワックスは一般に室温で自立的（ｓｅｌｆ−ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ）又は他の仕方で形状安定的ではなく、ヒートシンク又は他の電子部品のインターフエース面に適用するには汚損的（ｍｅｓｓｙ）であると考えられる。取扱の容易さのために好まれることが多いフイルムの形でこれらの材料を提供するためには、基盤（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）、ウエブ又は他のキャリアが提供されねばならず、それはその中又はそれら間に追加的空気ポケットが形成されるかも知れないもう１つのインターフエース層を導入する。更に、この様な材料の使用は典型的に電子機器組立者（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｓｓｅｍｂｌｅｒ）の手付け（ｈａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）又はレイアップ（ｌａｙ−ｕｐ）を含みそれは製造コストを増加する。
【０００９】
代わりに、もう１つの方策は該シリコングリース又はワックスの代わって硬化済みの、シート状材料と交換することである。この様な材料はポリマーバインダー内に分散された１つ以上の熱伝導性パーテキュレート（ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ）フイラーを含むように配合され、硬化済みシート、テープ、パッド又はフイルムの形で提供される。典型的バインダー材料は酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、窒化ホウ素、そして窒化アルミニウムを含む典型的フイラーを有するシリコーン、ウレタン、熱可塑性ゴム、そして他のエラストマーを含む。
【００１０】
前記インターフエース材料の例はニューハンプシャー州０３０５１，ハドソン市、１６フラグストンドライブ（１６ Ｆｌａｇｓｔｏｎｅ Ｄｒｉｖｅ， Ｈｕｄｓｏｎ， ＮＨ ０３０５１）の、パーカーハニフイン社のコメリックテーイーシーデビジョン（ｔｈｅ Ｃｈｏｍｅｒｉｃｓ ＴＥＣ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｏｆ Ｐａｒｋｅｒ−Ｈａｎｎｉｆｉｎ Ｃｏｒｐ．）によりシーエイチオーサームアール（ＣＨＯ−ＴＨＥＲＭ Ｒ）の名前で市販される、アルミナ又は窒化ホウ素充填のシリコーン又はウレタンエラストマー（ａｌｕｍｉｎａ ｏｒ ｂｏｒｏｎ ｎｉｔｒｉｄｅ−ｆｉｌｌｅｄ ｓｉｌｉｃｏｎｅ ｏｒ ｕｒｅｔｈａｎｅ ｅｌａｓｔｏｍｅｒ）である。加えて、米国特許第４、８６９、９５４号は熱エネルギー伝達用に硬化済み、形状安定的で、シート状の、熱伝導性材料（ｃｕｒｅｄ， ｆｏｒｍｓｔａｂｌｅ， ｓｈｅｅｔ−ｌｉｋｅ， ｔｈｅｒｍａｌｌｙ−ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）を開示している。該材料はウレタンバインダー、硬化剤（ｃｕｒｉｎｇ ａｇｅｎｔ）、そして１つ以上の熱伝導性フイラーから形成される。酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、酸化マグネシウム又は酸化亜鉛を含んでもよい該フイラーは粒子サイズで約１から５０マイクロメートル｛０．０５から２ミル（ｍｉｌｓ）｝に及ぶ。
【００１１】
上記説明の種類のシート、パッド、及びテープは、半導体チップすなわち米国特許第５、３５９、７６８号で説明されたダイ（ｄｉｅｓ）、の様な電子部品組立体の伝導性冷却のインターフエース材料、としての使用のための一般的受入れを得た。しかしながら、或る応用では効率的熱伝達に充分な表面を得るためにこれらの材料を該インターフエース面に順応させるのに充分な力を適用するために、ばね、クランプ等の様な重い締結要素（ｆａｓｔｅｎｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔｓ）が必要となる。実際或る応用品では、昇温された温度で液化、溶融、又は軟化するグリース又はワックスの様な材料が、比較的低いクランプ圧力下で該インターフエース面により良く適合するとして好まれ続けている。
【００１２】
最近、取扱の容易さのために室温で自立出来て、形状安定的であるが、該インターフエース面へより良く順応する粘性のある、チキソトロピック相（ｔｈｉｘｏｔｒｏｐｉｃ ｐｈａｓｅ）を形成するために電子部品の動作温度範囲内の温度で液化又は他の仕方で軟化する、相変化材料（ｐｈａｓｅ−ｃｈａｎｇｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）が導入された。独立したフイルムとして又は基板表面上に加熱スクリーンプリントされるものとして供給されてもよい、これらの相変化材料が３５ｋＰａ｛約５ピーエスアイ（ｐｓｉ）｝の比較的低いクランプ圧力で該部品の動作温度内で順応性のある流れで非常にグリース及びワックスの様に有利に機能する。この様な材料は共通に譲り渡された米国特許第６、０５４、１９８号で更に説明されており、ニューハンプシャー州０３０５１，ハドソン市、１６フラグストンドライブ（１６ Ｆｌａｇｓｔｏｎｅ Ｄｒｉｖｅ， Ｈｕｄｓｏｎ， ＮＨ ０３０５１）の、パーカーハニフイン社のコメリックテーイーシーデビジョン（ｔｈｅ Ｃｈｏｍｅｒｉｃｓ ＴＥＣ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｏｆ Ｐａｒｋｅｒ−Ｈａｎｎｉｆｉｎ Ｃｏｒｐ．）によりサームフローテーエムテー３１０，テー４４３，テー７０５，テー７１０，テー７２５，そしてエイ７２５（ＴＨＥＲＭＦＬＯＷＴＭ Ｔ３１０， Ｔ４４３， Ｔ７０５， Ｔ７１０， Ｔ７２５， ａｎｄ Ａ７２５）の名前で商業的に市販されている。他の相変化材料は、”ハイフローテーエム（ＨＩ−ＦＬＯＷＴＭ）”の商号でバーグクイスト社（ミネアポリス、ミネソタ州）｛Ｂｅｒｇｑｕｉｓｔ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ， ＭＮ）｝により、”テーピーシーエムテーエム（Ｔ−ＰＣＭＴＭ）”の商号でサーマゴン社（クリーブランド、オハイオ州）｛Ｔｈｅｒｍａｇｏｎ， Ｉｎｃ．（Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ， ＯＨ）｝によりそして”サーマフエーズ（ＴＨＥＲＭＡＰＨＡＳＥ）”の商号でオーカス社（スチルウエル、カンサス州）｛Ｏｒｃｕｓ， Ｉｎｃ．（Ｓｔｉｌｗｅｌｌ， ＫＳ）｝より商業的に市販されている。相変化材料／金属箔積層品（ｐｈａｓｅ−ｃｈａｎｇｅ ｍａｔｅｒｉａｌ／ ｍｅｔａｌ ｆｏｉｌ ｌａｍｉｎａｔｅ）は”テーメートテーエム（Ｔ−ＭＡＴＥＴＭ）”の商号でサーマゴン社（Ｔｈｅｒｍａｇｏｎ， Ｉｎｃ．）により市販されている。
【００１３】
典型的な商業的応用のためには、該熱的インターフエース材料は内側及び外側レリースライナーと熱的コンパウンドの中間層（ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ）とを有するテープ又はシートの形で供給されてもよい。該熱的コンパウンドが本来粘着性でないなら、該コンパウンド層の１つの側はヒートシンクの熱伝達表面への該コンパウンドの適用のために感圧接着剤（ｐｒｅｓｓｕｒｅ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ａｄｈｅｓｉｖｅ）｛ピーエスエイ（ＰＳＡ）｝の薄い層でコートされてもよい。自動化されたデイスペンス動作と適用を容易化するために、該テープ又はシートの外側レリースライナーとコンパウンド中間層は１連の個別の、予め寸法決めされたパッド（ｐｒｅ−ｓｉｚｅｄ ｐａｄｓ）を形成するようダイカット（ｄｉｅ ｃｕｔ）されてもよい。かくして、各パッドは、ヒートシンク製造者で典型的に行われる従来の”ピールアンドスチック（ｐｅｅｌ ａｎｄ ｓｔｉｃｋ）”適用での接着剤層（ａｄｈｅｓｉｖｅ ｌａｙｅｒ）を使用して、内側レリースライナーから外され該ヒートシンクにボンド（ｂｏｎｄｅｄ）されてもよい。
【００１４】
ヒートシンク又はスプレッダーの様な熱放散部材の熱伝達面に付着されたパッド、そして該コンパウンド層の外側面の保護カバーを形成するため位置する該外側ライナーを伴って、該放散部材とパッドが一体化された組立体として提供されてもよい。該組立体の設置の前に、該外側レリースライナーは該コンパウンド層から外され、該パッドは電子部品上に位置付けられる。該組立体を位置的に固着するためにクランプが使用されてもよい。
【００１５】
しかしながら、熱的インターフエースとそのための材料の更に進んだ改良は電子産業により歓迎されることは評価されるだろう。この点で、或応用品は、作り直し（ｒｅｗｏｒｋ）、再位置付け又は他の分解用に該インターフエースが該電子部品の表面からクリーンに、すなわちその構成材料の実質的残留無しに、取り外し可能であることを命ずるかも知れない。従って、低熱インピーダンスを提供するためにサービス時加熱された時順応性があるが、サービス後、作り直し、再位置付け又は他の分解用に該電子部品の表面からクリーンにレリース可能（ｃｌｅａｎｌｙ ｒｅｌｅａｓａｂｌｅ）でもある熱的インターフエースパッド、シート等が特に望まれる。
【００１６】
［本発明の概要］
本発明は、例えば、電子的チップ又は他の熱発生部品の様な熱源と間の熱伝導用に該電子部品と熱的に隣接して配置可能なヒートシンク又はスプレッダーの様な熱放散部材を含む熱管理組立体用の熱的インターフエースに向けられている。特に本発明は、該組立体間で低熱インピーダンスを提供するために電子部品とヒートシンク又はスプレッダーのインターフエースする面に順応異性があるが、又作り直し、再位置付け又は他の分解用に該電子部品からクリーンにレリース可能である、シート又はパッドの形の様な、インターフエースに向けられている。
【００１７】
今まで相変化の種類の材料で形成された、ここに含まれる種類のインターフエースは、一般に、電子部品からのクリーンな除去を命ずる応用のためには指定されなかった。この点で、該インターフエースが該電子部品の動作温度内の温度に加熱された時該相変化材料の流れの結果として、該インターフエースは該部品からクリーンにレリースされ得なかった。寧ろ、作り直し等用に該部品を清掃するために溶剤、又はスクレーピング（ｓｃｒａｐｉｎｇ）の様な機械的手段が使用される必要があった。
【００１８】
本発明のインターフエースは、電子部品の熱伝達面と熱伝達接触して配置可能な、柔軟な、薄板グラフアイト材料又は代わりの、錫箔材料で形成される第１層と、ヒートシンク又はスプレッダーの様な放散部材の熱伝達面と熱伝達接触して配置可能な相変化材料で形成される第２層との、積層品として形成される中で、該放散部材と該部品との双方に順応性がある。しかしながら、ここに含まれる温度と圧力で実質的に流動しないグラフアイト又は錫材料で形成される第１層の結果として、該インターフエースは従って化学的又は機械的手段に訴えることなく該電子部品の表面からクリーンに除去可能である。
【００１９】
有利なことに、本発明の該インターフエースは、該部品が冷えるのを待つ必要無しに、該電子部品との熱伝達接触から該ヒートシンク又はスプレッダーを取り除き、かくしてマイクロプロセサーの初期バーンインに伴う問題の場合に於ける様な製造及び作り直しを速める。更に、例え加熱後でも、該部品とヒートシンク又はスプレッダーは、さもないと該部品に掛かる何等の実質的応力の随伴を除去して少しの力で又は力が掛からずに容易に分離される。対照的に、従来のピーシーエムは該部品からクリーンにレリース出来ても、それにも拘わらず該ピーシーエムが該部品の表面を濡らす時展開される真空を破るために可成りの力を要する。
【００２０】
期待されてなかったが、非常に低い熱インピーダンスであるが、クリーンにレリース可能なインターフエースを提供するため、相変化材料｛ピーシーエム（ＰＣＭ）｝と連携して柔軟な、薄板のグラフアイト材料の層が使用されてもよいことが観察された。この点に関し、該柔軟なグラフアイト材料は、電子部品の表面により良く順応し、それにより金属−ピーシーエム積層品と比較して改良された熱伝達性能の全体的効果を伴って間の熱的接触抵抗を下げることを可能にする或る程度の圧縮性を示すことが推量される。
【００２１】
代わりに、錫箔材料の薄い層が該グラフアイト材料と置き換えられてもよい。従来のアルミニウム箔材料に基づいた金属−ピーシーエム積層品と比較して、本発明の錫−ピーシーエム積層品は著しく低い熱インピーダンスと対応して改良された熱伝達性能を示す。アルミニウム材料の熱伝導率は一般に公知であり錫材料に対するそれらより高く、例えば錫の６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）に対しアルミニウムについては約２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）、と報じられる限り、この様な改良された性能は驚くべきものと信じられる。かくして、アルミニウム−ピーシーエム積層品は一般にここに含まれる熱的インターフエース応用品で錫−ピーシーエム積層品をしのぐと期待される。しかしながら、実験のテストは反対が真実であることを表した（ｒｅｖｅａｌｅｄ ｔｈｅ ｏｐｐｏｓｉｔｅ ｔｏ ｂｅ ｔｒｕｅ）。追加的利点として、薄いゲージの錫箔を使用することにより、本発明の該錫−ピーシーエム積層品は比較的薄く柔軟なものとして提供されてもよく、製造するのにより容易であり、他の材料と比較して低コストで製造される。
【００２２】
図解される実施例では、該第２層の該ピーシーエムは普通の室温の第１相では形状安定的であるが、電子部品の動作温度内の上昇した温度又は温度範囲では、第２相内で、溶融するか又は他の仕方で軟化しているので、該熱伝達表面に順応性があり、例え比較的低いクランプ力下でも放散部材に低熱インピーダンス接触を提供する。特に、該ピーシーエムはポリマー成分と１つ以上の熱伝導性フイラーとの混合物として配合されてもよい。該ポリマー成分は感圧接着剤｛ピーエスエイ（ＰＳＡ）｝の様な樹脂又は熱可塑性の熱溶融液（ｈｏｔ−ｍｅｌｔ）、パラフイン又は他のワックス、１つ以上の樹脂又は１つ以上のワックスのブレンド、又は１つ以上の樹脂と１つ以上のワックスとのブレンドであってもよい。好ましくは、該ポリマー成分は、加熱又は別の感圧接着剤（ピーエスエイ）又は他の接着剤層の準備無しで該インターフエースを該ヒートシンク、スプレッダー等の面に室温でボンド可能（ｂｏｎｄａｂｌｅ）にさせるために本来的に粘着性（ｉｎｈｅｒｅｎｔｌｙ ｔａｃｋｙ）に配合されるのがよい。重量で２０から８０％の間で加えられるフレーク（ｆｌａｋｅｓ）、フアイバー（ｆｉｂｅｒｓ）、粒子（ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）又は他のパーテキュレート（ｏｔｈｅｒ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ）として提供されてもよい該熱伝導性フイラーは窒化ホウ素、二ホウ化チタン、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、グラフアイト、銀、アルミニウム又は銅の様な金属、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化ベリリウム、又は酸化アンチモンの様な金属酸化物、又はそれらの混合物であってもよい。翻って第１層の柔軟で、薄板（ｌａｍｅｌｌａｒ）のグラフアイト材料は、加熱され、次いでモールドされ、カレンダー（ｃａｌｅｎｄａｒｅｄ）されるか又は他の仕方でシートに形成された、挿入されたグラフアイトフレーク（ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｅｄ ｇｒａｐｈｉｔｅ ｆｌａｋｅｓ）であってもよい。該ピーシーエムはここに含まれる該グラフアイトのシート又は錫箔材料上にコートされても又は或いは上昇した熱及び／又は圧力の条件下で積層することによりそれらに他の仕方でボンドされてもよい。
【００２３】
従って、本発明は下記の詳細な開示で例示される要素の組合せと部品及び過程の配備とを含むものである。本発明の利点は、熱管理組立体（ｔｈｅｒｍａｌ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｓｓｅｍｂｌｙ）内で、例えば、電子部品と、ヒートシンク、スプレッダー又は他の放散部材（ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ ｍｅｍｂｅｒ）との間のより低い接触抵抗とより効率的な熱伝達用に順応性があるが、又、作り直し、再位置付け又は他の分解用に該電子部品の表面からクリーンにレリース可能（ｃｌｅａｎｌｙ ｒｅｌｅａｓａｂｌｅ）である様な、熱的インターフエースを含むことである。更に進んだ利点は、シート、テープ、又はパッドの形で供給されてもよく、そして取扱及び使用の容易さのために室温で形状が安定的なピーシーエムを含む熱的インターフエースを含むことである。なお他の利点は温度依存性無しに、該電子部品からのクリーンなブレーク（ｃｌｅａｎ ｂｒｅａｋ）の能力を有する熱的インターフエース材料を含むことである。これら及び他の利点はここに含まれる開示に基づけば当業者には容易に明らかになるであろう。
【００２４】
本発明の性質と目的のより完全な理解のために付属する図面と連携して行われる下記詳細説明を参考にすべきである。
【００２５】
図面は本発明の更に下記詳細説明と関連して説明される。
【００２６】
［本発明の詳細説明］
何等か限定するためよりも便宜のために下記説明では或る用語法が使われる。例えば、用語”前（ｆｏｒｗａｒｄ）”、”後ろ（ｒｅａｒｗａｒｄ）”、”右”、”左”、”上部（ｕｐｐｅｒ）”、”下部（ｌｏｗｅｒ）”は参照される図面での方向を称し、用語”内方（ｉｎｗａｒｄ）”、”内部（ｉｎｔｅｒｉｏｒ）”、”内部の（ｉｎｎｅｒ）”又は”器内（ｉｎｂｏａｒｄ）”そして”外方（ｏｕｔｗａｒｄ）”、”外部（ｅｘｔｅｒｉｏｒ）”、”外部の（ｏｕｔｅｒ）”又は”器外（ｏｕｔｂｏａｒｄ）”はそれぞれ参照される要素の中心に向かう及び該中心から離れる方向を称し、そして用語”半径方向（ｒａｄｉａｌ）”及び”軸方向（ａｘｉａｌ）”はそれぞれ参照される要素の中央長手軸線に直角及び平行な方向を称する。特に上記で述べた用語の他の同様な意味の用語は同様に何等限定する意味より便宜の目的で使用されると考えられるべきである。
【００２７】
図面で、英数字の呼称を有する要素は、文脈から明らかな様に、集合して又は代わりに、ここでは該呼称の数字部分のみで参照される。更に、図中の種々の要素の構成部分は別々の参照数字で呼称されるが、該数字は該要素のその構成部分を参照し、該要素の全体を参照するのではないことを理解すべきである。空間、表面、寸法、そして程度の参照と共に、一般的参照は矢印で呼称される。
【００２８】
下記の論文の図解目的で、ここに含まれる本発明のクリーンレリース（ｃｌｅａｎ ｒｅｌｅａｓｅ）のインターフエースは、電子部品のメート（ｍａｔｉｎｇ）する熱伝達面との熱伝達接触用のヒートシンクの様な熱放散部材の熱伝達面に接着される（ａｄｈｅｒｅｄ）パッドとしての熱管理組立体内でのその使用と関連して説明される。この様な組立体とそれ用の熱的インターフエース材料は他では米国特許第６、０９６、４１４号、第６、０５４、１９８号、第５、７９８、１７１号、第５、７６６、７４０号、第５、６７９、４５７号、第５、５４５、４７３号、第５、５３３、２５６号、第５、５１０、１７４号、第５、４７１、０２７号、第５、３５９、７６８号、第５、３２１、５８２号、第５、３０９、３２０号、第５、２９８、７９１号、第５、２５０、２０９号、第５、２１３、８６８号、第５、１９４、４８０号、第５、１３７、９５９号、第５、１６７、８５１号、第５、１５１、７７７号、第５、０６０、１１４号、第４、９７９、０７４号、第４、９７４、１１９号、第４、９６５、６９９号、第４、８６９、９５４号、第４、８４２、９１１号、第４、７８２、８９３号、第４、７６４、８４５号、第４、６８５、９８７号、第４、６５４、７５４号、第４、６０６、９６２号、第４、６０２、６７８号、第４、４７３、１１３号、第４、４６６、４８３号、第４、２９９、７１５号そして第３、９２８、９０７号で説明されている。しかしながら、代わりにテープ又はシートの形で提供されてもよい本発明の側面は他の熱管理応用品で使用を見出してもよい。従ってそれらのこの様な他の応用品での使用は明らかに本発明の範囲内にあると考えられるべきである。
【００２９】
幾つかの図を通して対応する要素を呼称するために対応する参照数字が使用される図面を参照すると、本発明の代表的熱伝導性インターフエースパッド（ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ ｔｈｅｒｍａｌ−ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｐａｄ ）が図１で斜視図でそして図２で断面図で１０として一般的に示される。熱管理組立体内では、間に低インピーダンスの、熱伝導性通路を提供するために、パッド１０は、例えば、ヒートシンク又はスプレッダー及び熱発生電子部品（図４参照）の様な、１対の相対する熱伝達面の間に介在可能（ｉｎｔｅｒｐｏｓａｂｌｅ）である。この点で、パッド１０の、総体的に１２で参照される、第１インターフエース面（ｆｉｒｓｔ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｓｕｒｆａｃｅ）は、該熱伝達面（ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｓｕｒｆａｃｅｓ）の１つと伝導熱伝達接触して（ｉｎ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｃｏｎｔａｃｔ）配置可能（ｄｉｓｐｏｓａｂｌｅ）であり、該パッド１０の、１４で総体的に参照される、相対する第２インターフエース面（ｓｅｃｏｎｄ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｓｕｒｆａｃｅ）は該熱伝達面のもう１つと伝導熱伝達接触して配置可能である。
【００３０】
約１００マイクロメートル（４ミル）以下と約１０００マイクロメートル（４０ミル）の間の、図２の断面図で、”Ｔ”で参照される全体的厚さを有する、パッド１０はシート、ロール（ｒｏｌｌ）、テープ、ダイカット部品（ｄｉｅ−ｃｕｔ ｐａｒｔ）等の形で、又はそれらから形成されたものとして、提供されてもよい。基本的構造では、パッド１０は熱伝導性で、柔軟で、薄板のグラフアイト又は錫箔材料（ｔｉｎ ｆｏｉｌ ｍａｔｅｒｉａｌ）で形成される、第１層、２０と、熱伝導性の、ピーシーエムで形成される、第２層、２２と、の積層品（ｌａｍｉｎａｔｅ）である。
【００３１】
大抵の応用品用には、第１層２０は、約２５マイクロメートル（１ミル）以下と約５００マイクロメートル（２０ミル）の間の、図２の”ｔ１”で参照される厚さを有し、第２層は、大抵の応用品用には約５０マイクロメートル（２ミル）から５００マイクロメートル（２０ミル）の間の図２の”ｔ２”で参照される厚さを有する。この様な構成で、一般にパッド１０は、約６℃−ｃｍ２／Ｗ（約１℃−インチ２／Ｗ）より小さい、そして典型的には約１．２℃−ｃｍ２／Ｗより小さい（約０．２℃−インチ２／Ｗ）そして好ましくは０．６℃−ｃｍ２／Ｗ（約０．１℃−インチ２／Ｗ）より大きくないのがよい、エイエステーエムデー５４７０（ＡＳＴＭ Ｄ５４７０）に依る様な、熱インピーダンス（ｔｈｅｒｍａｌ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）を表すであろう。
【００３２】
図１及び２の異なる図面で示される様に、第１層２０は第１内面（ｆｉｒｓｔ ｉｎｔｅｒｉｏｒ ｓｕｒｆａｃｅ）、２４と、該第１インターフエース面１２を規定する、相対する第１外面（ｆｉｒｓｔ ｅｘｔｅｒｉｏｒ ｓｕｒｆａｃｅ）２６と、を有する。第１外面２６は、本発明の指針に従って、該管理組立体（図４）の熱伝達面の１つとの接触用に順応性がありなおクリーンにレリース可能な表面として提供される。パッド１０の層状構造を提供するために該第１層２０のシート上にコートされるか、それにボンドされるか又は他の仕方で結合（ｊｏｉｎｅｄ）されそして不可欠にされてもよい第２層２２は、該第１内面２４に結合される第２内面、２８と相対する第２外層（ｓｅｃｏｎｄ ｅｘｔｅｒｉｏｒ ｌａｙｅｒ）３０とを有する。第２外層３０はパッド１０の第２インターフエース面１４を規定し、そして図３に関連して後で詳述されるように該管理組立体の熱伝達面のもう１つに接着可能（ａｄｈｅｒａｂｌｅ）であるか又は他の仕方でボンド可能（ｂｏｎｄａｂｌｅ）である。
【００３３】
該第１層２０の薄板の、柔軟なグラフアイト材料は、バインダーの使用無しにシートを形成するためにロールされるか、カレンダーされるか、モールドされるか又は他の仕方で圧縮される挿入されるグラフアイトフレーク（ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｅｄ ｇｒａｐｈｉｔｅ ｆｌａｋｅ）で形成されたものとして提供されてもよい。有利なことに、この様な材料は熱的安定性、化学的耐久性（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）、低いクリープ緩和（ｌｏｗ ｃｒｅｅｐ ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ）、そして約７Ｗ／（ｍ・）Ｋより大きい”ｚ”又は”スルーシート（ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｈｅｅｔ）”方向での比較的高い熱伝導率そして約１２５マイクロメートル（５ミル）から５００マイクロメートル（２０ミル）の間の厚さでの約０．１８から０．９℃−ｃｍ２／Ｗ（０．０３から０．１５℃−インチ２／Ｗ）の間の対応して低い熱インピーダンスを示す。更に、柔軟で、弾力性があり、そして圧縮性があることで、この様な材料はそれにより、該インターフエースを通しての低い熱的接触抵抗とより効率で速い熱伝達用に、表面の不規則形に順応出来る。ここに含まれる種類の薄板の、柔軟なグラフアイトシート材料は更に米国特許第３、４０４、０６１号で説明され、オハイオ州、クリーブランド市、グラフテック社（Ｇｒａｆｔｅｃｈ， Ｉｎｃ．， Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ， ＯＨ．）により、グラフオイルアール（Ｇｒａｆｏｉｌ Ｒ）の商号で商業的に市販されている。１つの好適な材料は約１２５マイクロメートル（５ミル）の厚さを有するグラフオイルアールグレードテー７０５（Ｇｒａｆｏｉｌ Ｒ Ｇｒａｄｅ Ｔ７０５）である。
【００３４】
代わりの、該第１層２０の薄い、柔軟な錫材料は、例えば、約２５マイクロメートル（１ミル）以下と約１２５マイクロメートル（５ミル）の間、好ましくは約２５マイクロメートル（１ミル）以下、の厚さを有する比較的薄いゲージの錫箔のテープ、シート又は他の層で形成されたものとして提供されてもよい。この様な材料は典型的に約６０ｗ／（ｍ・Ｋ）の”ｚ”又は”スルーシート（ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｈｅｅｔ）”方向での熱伝導率を示す。
【００３５】
該第２層の熱伝導性ピーシーエムはポリマー成分と熱伝導性フイラーのブレンドとして配合されてもよい。”相変化（ｐｈａｓｅ−ｃｈａｎｇｅ）”により、該材料は、固体状で、半固体状で、ガラス状又は結晶状の、第１相では、普通の室温、すなわち約２５℃で形状安定的であるが、液体状、半液体状、又は他の仕方で粘性があり、概ねチキソトロピックな第２相では、上昇した温度又は温度範囲で実質的に順応性がある、ことを意味する。従来のグリース又はワックスと異なり、ピーシーエム層２２は有利なことに、普通の室温では形状安定的であるので、パッド１０は、該ピーシーエムにスランプ（ｓｌｕｍｐ）、サグ（ｓａｇ）又はラン（ｒｕｎ）させることなく出荷され、取り扱われてもよい。
【００３６】
形状安定的な第１相から流動可能な第２相へのその溶融又はガラス転移温度であってもよい、該材料の相転移温度（ｐｈａｓｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）は好ましくは約４０から８０℃の間にあるのがよく、大抵の電子部品の動作温度内に入るよう誂えられる。特に、該ポリマー成分は、アクリル（ａｃｒｙｌｉｃ）、アクリルアミド（ａｃｒｙｌａｍｉｄｅ）、又はそのコーポリマー又はブレンドの様な樹脂、感圧接着剤（ｐｒｅｓｓｕｒｅ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ａｄｈｅｓｉｖｅ）｛ピーエスエイ（ＰＳＡ）｝、又はポリオレフイン（ｐｏｌｙｏｌｅｆｉｎ）、ポリアミド（ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）、ポリカーボネート（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ポリエステル（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）、エチレンビニルアセテート（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｖｉｎｙｌ ａｃｅｔａｔｅ）、ポリビニルアセテート（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｃｅｔａｔｅ）、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）又はそのコーポリマー又はブレンドの様な熱可塑性物質（ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ）熱溶融液 （ｈｏｔ−ｍｅｌｔ）、パラフイン又は他のワックス、１つ以上のこの様な樹脂又は１つ以上のこの様なワックスのブレンド、又は１つ以上の樹脂と１つ以上のワックスのブレンドであってもよい。好ましくは、該ポリマー成分は、加熱の必要性、又は別の感圧接着剤｛ピーエスエイ（ＰＳＡ）｝又は他の接着剤層の準備、無しに、室温で、約３５から３５０ｋＰａ（約５から５０ｐｓｉ）の間の中程度の印加圧力下で、該ヒートシンク、スプレッダー他の表面に該インターフエース１０をボンド可能にさせるために、ガラス転移温度、表面エネルギー、粘性、又は他の物理的又は化学的特性の制御に依るようにして、本来粘着性であるよう、配合されるのがよい。
【００３７】
該ポリマー成分は一般に該熱伝導性フイラーが分散されるバインダーを形成する。該フイラーは、意図された応用のために望まれる熱伝導率を提供するのに充分な比率で該バインダー内に含まれ、一般に該ピーシーエムの全重量により約２０から８０％の間で加えられる。該フイラーのサイズと形は本発明の目的には重要でない。この点で、該フイラーは球形、フレーク（ｆｌａｋｅ）状、小板（ｐｌａｔｅｌｅｔ）状、不規則形、又はチョップ（ｃｈｏｐｐｅｄ）された又はミル（ｍｉｌｌｅｄ）されたフアイバー（ｆｉｂｅｒｓ）のようなフアイバー状を含むどんな一般的形であってもよいが、好ましくは均一な分散と均質な機械的及び熱的特性を保証するために粉又は他のパーテキュレート（ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ）であるのがよい。該フイラーの粒子サイズ又は分布は典型的に約０．２５から２５０マイクロメートル（０．０１から１０ミル）の間に及ぶが、更に、層２２の厚さに左右されて変わってもよい。電子部品と熱放散部材の間に介在した時層２２が誘電的又は電気的に絶縁性であるが熱伝導性のバリヤ（ｂａｒｒｉｅｒ）を提供するように該フイラーは好ましくは電気的に非導電性であるように選択されるのがよい。代わって、該フイラーは電気的分離を要しない応用品では導電性であってもよい。
【００３８】
好適な熱伝導性フイラーは、窒化ホウ素、二ホウ化チタン、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、グラフアイト、銀、アルミニウム、及び銅の様な金属、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化ベリリウム、及び酸化アンチモンの様な金属酸化物、そしてそれらの混合物を含む、この様なフイラーは特性的に約２５−５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率を示す。経済的理由で、酸化アルミニウム、すなわちアルミナが使われてもよいが、改善される熱伝導率の理由で窒化ホウ素がより好ましいと考えられる。該熱伝導性フイラーを加えられると、該ピーシーエムは典型的に約０．１から５Ｗ／（ｍ・Ｋ）の間の、エイエステーエムデー５４７０による、熱伝導率と、約６℃−ｃｍ２／Ｗ（約１℃−インチ２／Ｗ）より小さい、これ又エイエステーエムデー５４７０による、熱的インピーダンスを示す。
【００３９】
与えられた特定の応用の要求により、追加的フイラーと添加剤が該ピーシーエム配合に含まれてもよい。この様なフイラーと添加剤は、従来の加湿剤又は界面活性剤、不透明化又は消泡剤、連鎖延長オイル（ｃｈａｉｎ ｅｘｔｅｎｄｉｎｇ ｏｉｌｓ）、粘着付与剤、顔料、潤滑剤、安定剤（ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒｓ）、酸化デカブロモデイフエニル（ｄｅｃａｂｒｏｍｏｄｉｐｈｅｎｙｌ ｏｘｉｄｅ）の様な難燃剤、及び酸化防止剤を含んでもよい。該ピーシーエム配合は従来の混合装置で配合されてもよい。
【００４０】
図解の実施例では、層２２の該ピーシーエムは、（ａ）約９０−１００℃の間の溶融温度を有する感圧接着剤（ピーエスエイ）成分の重量で約２５から５０％の間での；（ｂ）約３０から６０℃の間の溶融温度を有するα−オレフイン系、熱可塑性成分（α−ｏｌｅｆｉｎｉｃ， ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）の重量で約５０％と約７５％の間での；アルミナ又は窒化ホウ素粒子の重量で約２０から８０％の間での、形状安定的なブレンドとして配合されてもよい。”溶融温度（Ｍｅｌｔｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）”はここでは、その広い意味で使用され、形状安定的で結晶状又はガラス状の固相（ｓｏｌｉｄ ｐｈａｓｅ）から、流動可能な液体状、半液体状、又は他の仕方で粘性のある、チキソトロピックな相又は分子間連鎖回転（ｉｎｔｅｒｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｃｈａｉｎ ｒｏｔａｔｉｏｎ）を示すとして一般に特徴付けられる溶融（ｍｅｌｔ）への、転移を示すために、”溶融点（ｍｅｌｔｉｎｇ ｐｏｉｎｔ）”、”軟化温度（ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）”、そして”軟化点（ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ ｐｏｉｎｔ）”と互換性を持って使用される。この点で、指定された成分は典型的に、示差走査熱量測定（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ）｛デーエスシー（ＤＳＣ）｝又は示差熱分析（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｔｈｅｒｍａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ）｛デーテーエイ（ＤＴＡ）｝により決定されたものとして述べられた軟化又は溶融点を示すであろう。明確に規定される溶融ピーク（ｍｅｌｔｉｎｇ ｐｅａｋ）を有しないアモルフアス材料については、該用語溶融温度は又、この様な材料が分子間連鎖回転を示すと特徴付けられるガラス遷移点と互換性を持って使用される。
【００４１】
ピーエスエイ成分は一般的に、アクリル又は（メタ）アクリル酸｛ａｃｒｙｌｉｃ ｏｒ （ｍａｔｈ）ａｃｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ｝、ブチルアクリレート（ｂｕｔｙｌ ａｃｒｙｌａｔｅ）の様なアクリレート（ａｃｒｙｌａｔｅ）又は他のアルコールエステル、及び／又はアクリルアミドの様なアミドの、ホモポリマー（ｈｏｍｏｐｏｌｙｍｅｒ）、コーポリマー、ターポリマー（ｔｅｒｐｏｌｙｍｅｒ）、相互浸透性ネットワーク（ｉｎｔｅｒｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ ｎｅｔｗｏｒｋ）、又はブレンドの様なアクリルベースの（ａｃｒｙｌｉｃ−ｂａｓｅｄ）、熱溶融液の種類（ｈｏｔ−ｍｅｌｔ ｖａｒｉｅｔｙ）であってもよい。用語”ピーエスエイ（ＰＳＡ）”はここではその従来の意味で、該成分が、それが普通の室温で或る程度の粘着性（ｔａｃｋ）を示す様に、ガラス転移温度、表面エネルギー、及び他の特性、を有するように配合されている、ことを意味するように使用される。この種のアクリルの熱溶融液のピーエスエイエス（ＰＳＡｓ）は”エイチ６００（Ｈ６００）”及び”エイチ２５１（Ｈ２５１）”の商号で、ウイスコンシン州ジャーマンタウンのハートランドアドヒーシブ（Ｈｅａｒｔｌａｎｄ Ａｄｈｅｓｉｖｅｓ， Ｇｅｒｍａｎｔｏｗｎ， ＷＩ）、により商業的に市販されている。
【００４２】
該α−オレフイン熱可塑性成分は好ましくは”ローメルト（ｌｏｗ ｍｅｌｔ）”組成として特徴付けられてもよいポリオレフインである。好ましい種類の代表的材料はＣ１０以上のアルキーン（ａｌｋｅｎｅ）のアモルフアスポリマーであり、それは”バイバーアール２６０（ＶＹＢＡＲ Ｒ ２６０）”の商号で、オクラホマ州ツルサのペトロライト社（Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ， Ｔｕｒｓａ， ＯＫ）、により商業的に市販されている。
【００４３】
指定された限度内で該熱可塑性成分に対する該ピーエスエイの比を変えることにより、該ピーシーエム配合の熱的及び粘度計的特性は管理される熱的及び粘度計的特性を提供するよう誂えられてもよい。特に、該配合物の相転移温度及びメルトフローインデックス又は粘性（ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ）は、熱発生電子部品の動作温度、何等かの印加外圧の大きさ、そして該インターフエースの構成の様な変数に対して最適熱的性能用に選択されてもよい。一般に、約４０から８０℃の間の相転移温度が本発明のインターフエース材料用に好ましく考えられる。
【００４４】
代わりの実施例では、約６０−７０℃の溶融温度（ｍｅｌｔｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）を有する長鎖（ｌｏｎｇ−ｃｈａｉｎ）（Ｃ１６以上）のカルボキシル酸（ｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ ａｃｉｄ）及びアルコールのパラフインワックス又は他の天然又は合成エステルが、該配合物の重量の約２０−８０％を含むように該熱可塑性及びピーエスエイ成分と置き換えられてもよい。好ましいワックスは”ウルトラフレックスアールアンバー（Ｕｌｔｒａｆｌｅｘ Ｒ Ａｍｂｅｒ）”の商号で、サウスカロライナ州ロックヒルのバレコプロダクト（Ｂａｒｅｃｏ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｏｆ Ｒｏｃｋ Ｈｉｌｌ， ＳＣ）、により商業的に市販されており、クレイ処理された微結晶及びアモルフアス構成成分のブレンド（ｂｌｅｎｄ ｏｆ ｃｌａｙ−ｔｒｅａｔｅｄ ｍｉｃｒｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ａｎｄ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔｓ）として配合される。代わりの、非相変化の実施例では、該バインダー成分が硬化されたシリコン、ウレタン又はアクリル材料として提供される。
【００４５】
パッド１０の商業的量の生産では、層２２の該ピーシーエムはロールミル又は他のミキサーでの高い剪断力（ｈｉｇｈ ｓｈｅａｒ）の条件下でポリマー成分と熱伝導性フイラーとの混合物（ａｄｍｉｘｔｕｒｅ）として配合されてもよい。配合後、該混合物は溶剤又は他の希釈剤で薄められるか、又は”熱溶融液”配合の場合は該配合の溶融又はガラス転移温度より上の温度に加熱される。その後、該ピーシーエム材料は、例えば、スプレイング（ｓｐｒａｙｉｎｇ）、ナイフコーテイング（ｋｎｉｆｅ ｃｏａｔｉｎｇ）、ローラーコーテイング、キャステイング（ｃａｓｔｉｎｇ）、ドラムコーテイング、デイッピング、デイスペンシング（ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ）、押し出し、スクリーンプリンテイング等の様な直接過程、又は間接転写過程（ｉｎｄｉｒｅｃｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｐｒｏｃｅｓｓ）による様な従来の仕方で第１層２０の内面２４上にコートされてもよい。コーテイング後、該最終材料は溶剤をフラッシュするために乾燥されるか又はさもなければ該第１層２０上の第２層２２の粘着性のフイルム（ａｄｈｅｒｅｎｔ ｆｉｌｍ）、コーテイング又は他の残留物（ｏｔｈｅｒ ｒｅｓｉｄｕｅ）を創り出すために硬化又は冷却される。該ピーシーエムの本来的な粘着性又はそのフロー（ｆｌｏｗ）の結果として、パッド１０の必須の、積層構造を形成するために該第１及び第２層２０及び２２の間に接着剤の及び／又は機械的なボンドが創り出されてもよい。代わりに、該第２層２２は別に形成され、上昇した温度及び／又は圧力の条件下で別の作業で該第１層２０へ積層されてもよい。
【００４６】
必要ではないが、増加した引き裂き（ｔｅａｒ）抵抗を提供するためにそれらの中に又は層２０と２２の間に中間層（ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ）としてキャリア又は補強部材（図１及び２には示さず）がオプション的に層２２内に組み入れられてもよい。従来、この様な部材は、ポリイミド又はポリエーテルエーテルケトン｛ピーイーイーケー（ＰＥＥＫ）｝の様な熱可塑性材料製のフイルム、織物層又は不織布層、例えば、ニードルド（ｎｅｅｄｌｅｄ）、ガラスフアイバー織物、クロス、ウエブ、又はマット、又はアルミニウム又は他の金属箔、スクリーン、又はエキスパンデッドメッシュ（ｅｘｐａｎｄｅｄ ｍｅｓｈ）として提供されてもよい。この様な強化物はより高い周囲温度での取扱と種々の形状へのダイカッテイング（ｄｉｅ ｃｕｔｔｉｎｇ）をより良く実現するために該層２２とパッド１０の物理的強度を改善する。該強化部材は典型的に約１２．５から１２５マイクロメートル（約０．５から５ミル）の間の厚さを有し、５０マイクロメートル（約２ミル）の厚さが金属箔用には好ましい。
【００４７】
該第２層２２の該ピーシーエムが実質的に非粘着性、すなわち室温で乾いた又は死んだ粘着性を有する程度に、別のピーエスエイ層（図１及び２には示さず）が、例えば、約１．２５から５０マイクロメートル（約０．０５から２ミル）の間の厚さを有するコーテイング等として、その外面３０上に提供されてもよい。パッド１０が付けられるべき熱伝達面の組成又は表面エネルギーに依って、この様なピーエスエイ層は、オプション的に熱伝導性フイラーとブレンドされたシリコーン又はアクリルベースのピーエスエイ成分又は樹脂として配合されてもよい。用語”ピーエスエイ”はここでは、その組成が、それが普通の室温で或る程度の粘着性を示す様なガラス転移温度、表面エネルギー、及び他の特性を有するよう配合されていることを意味するようその従来の意味で使用されている。一般に、該ピーエスエイ材料は、エイエステーエムデー１００２（ＡＳＴＭ Ｄ１００２）又はコメリックテスト手順５４番（Ｃｈｏｍｅｒｉｃｓ Ｔｅａｔ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ Ｎｏ．５４）｛マサチューセッツ州ウオバーンのパーカーコメリックデビジョン（Ｐａｒｋｅｒ Ｃｈｏｍｅｒｉｃｓ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ， Ｗｏｂｕｒｎ， ＭＡ）｝により、該基盤へそれぞれ少なくとも０．７ＭＰａ（約１００ｐｓｉ）のラップ又はダイ剪断接着力（ｌａｐ ｏｒ ｄｉｅ ｓｈｅａｒ ａｄｈｅｓｉｏｎ）を示すよう選択される。この様な接着力は原子価力（ｖａｌｅｎｃｅ ｆｏｒｃｅｓ）、機械的インターロック作用（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｉｎｔｅｒｌｏｃｋｉｎｇ ａｃｔｉｏｎ）、又はその組合せで創り出される。
【００４８】
アクリルベースのピーエスエイ成分はアクリル又は（メタ）アクリル酸、ブチルアクリレートの様なアクリレート又は他のアルコールエステル、及び／又はアクリルアミドの様なアミドのホモポリマー、コーポリマー、ターポリマー、相互浸透性ネットワーク、又はブレンドであってもよい。該シリコーンベースのピーエスエイ成分は乾燥した又は湿ったフイルムシリコーン樹脂又はゴムを含んでもよい。該配合により、それぞれのアクリル又はシリコーンベースのピーエスエイ成分は、中へ該熱伝導性フイラーが分散されるバインダーを形成する。一般に該フイラーは該意図された応用のために望まれる熱伝導率を提供するのに充分な比率で該バインダー内に加えられ、そしてピーシーエム層２２と関連して前に説明した種類であってもよい。
【００４９】
図１及び２を続けて参照して、取扱の容易さのためそして出荷用の保護層として、レリースライナー（ｒｅｌｅａｓｅ ｌｉｎｅｒ）、４０が該ピーエスエイ層の上に、又は、本来粘着性のピーシーエムの場合は、第２層２２の外面３０上に、提供されてもよい。例示的レリースライナーは、ポリオレフイン、プラスチック化ポリ塩化ビニル、ポリエステル、セルロース系誘導体、金属箔、複合材料、そしてワックス塗布、シリコーン塗布、又は他の塗布されたペーパー又は該第１層２０から該第２層を可成りの引き上げ力無しに取り外せるよう比較的低表面エネルギーを有するプラスチックの面素材（ｆａｃｅ ｓｔｏｃｋ）又は他のフイルムを含む。意図された応用に依り又はさもなければ自動デイスペンシング（ａｕｔｏｍａｔｅｄ ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ）用に、個々にプリカットされたパッド１０が該ライナー４０のテープ上に担われたロール形で提供されてもよい。代わりに自動化された応用のために、パッド１０の連続テープがその長さへライナー４０のテープを接着させるか他の仕方で積層することにより供給されてもよい。
【００５０】
図３及び４に戻ると、本発明のパッド１０の使用が図４の５０で全体的に参照される熱管理組立体と関連して図解されるが、該組立体は、付随するプリント回路基板｛ピーシービー（ＰＣＢ）｝又は他の基盤、５９、上に支持された熱を発生するアナログ、デジタル、又は他の電子部品、５８、の相対する熱伝達表面、５６、と伝導熱伝達的に隣接して配置される熱伝達面、５４，を有する熱放散部材、５２、を含む。図解の目的で、熱放散部材５２は、その１つが６２で参照される複数の冷却フインが延びる概ね平面のベース部分、６０、を有するプレートフインの種類であってもよいヒートシンクとして示されている。代わりに、熱放散部材５２は、ピンフイン（ｐｉｎ ｆｉｎ）又は他のヒートシンク、熱交換器、コールドプレート（ｃｏｌｄ ｐｌａｔｅ）、又は熱スプレッダー構造、又はプリント回路基板、ハウジング、又はシャシーであっても、それとして提供されてもよい。放散部材５２は典型的に、アルミナの様なセラミック、又はそれから伝導又は他の仕方で伝達される熱エネルギーを放散するのに有効であるように部品５８のそれに比して熱容量を有するアルミニウム又は銅の様な金属材料、で形成されるであろう。
【００５１】
図４を参照すると、電子部品５８は、集積されたマイクロチップ、マイクロプロセサー、トランジスター、又は他の電力半導体デバイス、ダイオード、リレー、抵抗器、変圧器、増幅器、ダイアック（ｄｉａｃ）、又はキャパシターの様な抵抗性の（ｏｈｍｉｃ）又は他の熱発生部分組立体、又は、代わって、もう１つの熱発生源であってもよい。典型的に、部品５８は約６０から１００℃の動作温度範囲を有する。基板５９への部品５８の電気的接続用に、その１対が７０ａ−ｂで参照される１対以上の半田ボール、リード、又はピンが、部品５８から基板５０との半田又は他の接続部に延びるよう提供される。加えてリード７０は、約７５マイクロメートル（３ミル）の、７２で表される、ギャップを間に規定するために基板５９上に部品５８を支持してもよい。代わりに、部品５８は基板５９上に直接受けられてもよい。
【００５２】
図３に再び戻ると、本来粘着性のピーシーエムの場合、第２層２２の外面３０を露出するようライナー４０（図１及び２）が除去されて、パッド１０は、該放散部材５２の熱伝達表面５４に、室温でそして約３５から３５０ｋＰａ（約５−５０ｐｓｉ）の間の中位の印加圧力下で、又は他の仕方で、ボンドされるか又は取付られてもよい。この点で、そして前記の様に、パッド１０はより大きいシートから又はテープ素材のロール又は他の長さから寸法決めするためダイカット（ｄｉｅ ｃｕｔ）又は他の仕方でカットされてもよい。
【００５３】
付けられたパッド１０を有して、放散部材５２はパッケージされ。電子機器製造者、組立者、又は他のユーザーへ集積化ユニットとして出荷されてもよい。次いで該ユーザーは電子部品５８の熱伝達面５６上に第１層２０の露出された外面２６を位置付け、そして該放散部材５２を図４に示す様に部品５８に熱的に隣接して配置するために最後にクリップ、クランプ、ねじ、又は他のもう１つの外部圧力の手段（示されてない）を適用する。
【００５４】
続いて図４を参照すると、組立体５０内で、パッド１０は部品５０から放散部材５２への熱伝達用の低インピーダンス伝導通路（ｌｏｗ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｐａｔｈｗａｙ）を提供する。この様な通路は、部品５８の冷却をもたらすためそしてその動作温度が指定限界の下に保たれることを保証するために、対流空気循環無しに又はそれと連携して使われてもよい。熱放散部材５２は別のヒートシンク部材である様に示されるが、代わりにパッド１０を、その基板面８０と電子部品５８の相対する面８２との間のギャップ７２内に介在させることにより、基板５９自身がこの様な目的に使用されてもよい。
【００５５】
述べた様に、第２層２２の該熱伝導性ピーシーエムは、固体状か、半固体状か、ガラス状か又は結晶状である第１相の、普通の室温、すなわち約２５℃では形状安定的であるが、液体状か、半液体状か、又はさもなければ粘性があり、概ねチキソトロピックな溶融状態である第２相でのサービスでは、放散部材５２の熱伝達表面５４に対し実質的に順応性がある。その溶融する又はガラス転移温度であってもよい該ピーシーエムの相転移温度は、好ましくは約４０から８０℃の間にあるのがよく、そして一般に電子部品５８の動作温度内に入るよう誂えられる。
【００５６】
この点で更に、図５を参照するが、そこでは第２層２２を形成する該ピーシーエムの相転移温度以上の温度まで該パッド１０の加熱をもたらす電子部品５８へのエネルギー付与の間のその形態状況（ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ）を詳述するため、図４で９０で参照されるパッド１０の１部分の拡大図が示される。従って、第２層２２は形状安定的な固体又は半固体相から、相対的分子間連鎖運動（ｒｅｌａｔｉｖｅ ｉｎｔｅｒｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｃｈａｉｎ  ｍｏｖｅｍｅｎｔ）を示す流動可能か又は他の仕方で順応性がある液体状又は半液体状の粘性のある相へ溶融か他の仕方で軟化させられたように示される。この様な粘性相（ｖｉｓｃｏｕｓ ｐｈａｓｅ）はそこからの空気ポケット又は他のボイドの排除と該パッド１０を通しての熱伝達の効率及び速度（ｔｈｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｒａｔｅ）の両者での最終的改善のために放散部材５２の該熱伝達面５４との増加した表面面積の接触を提供する。更に、例えば、該ピーシーエムのメルトフローインデックス又は粘性及びクランプ又はクリップからの様な何等かの外部印加圧力の大きさに左右される様にして該熱伝達面５４と５６の間のインターフエースギャップは、それら間の熱伝達の効率を更に改善するため狭められてもよい。第２層２２を形成する該ピーシーエムの層変化に付随する何等かの潜熱は追加的に部品５８の冷却に貢献する。しかしながら、第１層２０の薄板グラフアイト又は錫箔材料は該パッド１０の加熱により実質的には影響されないので、該第１層２０の外面２６は、該組立体５０の作り直し又は他の分解用に該部品５８の熱伝達面５６から、クリーンに、すなわち実質的に残留物無しにレリースされることが有利である。
【００５７】
他に、明らかに示されない限り、全てのパーセンテージ及び比率は重さに依っている、下記の例はここに含まれる本発明の実施を図解しているが、それらは何等かの限定する意味で解釈されるべきでない。
【００５８】
例
例１
約５８℃の相変化温度と、約３５０ｋＰａ（５０ｐｓｉ）で約０．１８℃−ｃｍ２／Ｗ（０．０３℃−インチ２／Ｗ）の熱インピーダンスと、そして約０．７Ｗ／（ｍ・Ｋ）の見掛け熱伝導率（ａｐｐａｒｅｎｔ ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）とを有する窒化ホウ素充填ピーシーエムコンパウンド｛サームフローテーエムテー７２５、クロメリックステーイーシーデビジョン、パーカーハニフイン社、ハドソン、ニューハンプシャー州（ＴｈｅｒｍｆｌｏｗＴＭ Ｔ７２５， Ｃｈｏｍｅｒｉｃｓ ＴＥＣ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ， Ｐａｒｋｅｒ Ｈａｎｎｉｆｉｎ Ｄｏｒｐ．， Ｈｕｄｓｏｎ， ＮＨ）｝の１２５マイクロメートル（５ミル）厚さの層が約３５０ｋＰａ（５０ｐｓｉ）で約０．１８℃−ｃｍ２／Ｗ（０．０３℃−インチ２／Ｗ）の熱インピーダンスと、そして”ｚ”又は”スルーシート（ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｈｅｅｔ）”方向で約７Ｗ／（ｍ・Ｋ）より大きい見掛け熱伝導率を有する柔軟なグラフアイト材料｛グラフオイルアールテー７０５、グラフテック社、クリーブランド、オハイオ州（Ｇｒａｆｏｉｌ Ｒ Ｔ７０５， Ｇｒａｆｔｅｃｈ Ｉｎｃ． ， Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ， ＯＨ）｝の１２５マイクロメートル（５ミル）厚さのシートの１表面に積層された。
【００５９】
その様に用意されたインターフエース材料のサンプルの熱インピーダンスが修正エイエステーエムデー５４７０手順（ｍｏｄｉｆｉｅｄ ＡＳＴＭ Ｄ５４７０ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）を使用して決定された。０．５４６℃−ｃｍ２／Ｗ（０．０９１℃−インチ２／Ｗ）の熱インピーダンスが測定され、それは約０．７２から１．９８℃−ｃｍ２／Ｗ（０．１２から０．３３℃−インチ２／Ｗ）の間の商業的金属箔−ピーシーエム積層品の報告された値に良く（ｆａｖｏｒａｂｌｙ）匹敵する。
【００６０】
例２
例１で使用された該サーモフローテーエムテー７２５ピーシーエムの層が柔軟な錫箔の２５マイクロメートル（１ミル）の厚さのシートの１表面に積層された。この積層品の熱インピーダンスが修正エイエステーエムデー５４７０の手順を使って決定された。又比較する積層品サンプルが種々の厚さのアルミニウム及び銅の箔の上と例１で使用した該グラフオイルアールテー７０５材料の上に、該テー７２５ピーシーエムを塗布することにより用意された。結果を下記の表１に示す。
【００６１】
【表１】
2004518294.tif 000003
【００６２】
これらのデータは、該金属及びピーシーエム層の同様な厚さに対して、本発明の錫箔−ピーシーエム積層品は従来のアルミニウム箔−ピーシーエム積層品より改良された熱特性を表すことを示している。
【００６３】
ここに含まれる指針から離れることなく或る種の変更が本発明に行われ得ることは予想されるが、前記説明に含まれる全ての事項は図解用であり限定する意味で解釈されるべきでないよう意図されている。ここに引用された全ての参考文献は引用により組み入れられていることを示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の代表的な熱的インターフエースパッドの斜視図である。
【図２】
図１の線２−２で取られた図１の熱的インターフエースパッドの断面図である。
【図３】
代表的な熱管理組立体で使用するためのプレートフインヒートシンクにボンドされた図１の熱的インターフエースを示す斜視図である。
【図４】
代表的な熱管理組立体の断面図であり、図３の該ヒートシンクとインターフエースが熱を発生する電子部品と熱伝達的に隣接して配置され、間に低熱インピーダンス通路を提供するために該インターフエースは該ヒートシンク及び部品と伝導熱伝達接触して介在している。
【図５】
高度に詳細にそれのピーシーエムの形態を示す図４の該インターフエースパッドの部分の拡大図である。
【国際公開パンフレット】
2004518294.tif 000004
2004518294.tif 000005
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2004518294.tif 000007
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【手続補正書】
【提出日】平成15年1月20日(2003.1.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
間に熱伝導性通路を提供するために第１熱伝達面（５６）と相対する第２熱伝達面（５４）との間に介在可能な積層状の、熱伝導性インターフエース（１０）であるが、前記インターフエース（１０）は該第１熱伝達面（５６）と熱伝達接触して配置可能な第１インターフエース面（１２）と、該第２熱伝達面（５４）と熱伝達接触して配置可能な相対する第２インターフエース面（１４）と、を具備しており、又前記インターフエース（１０）は第１内面（２４）と、前記インターフエース（１０）の前記第１インターフエース面（１２）を規定する第１外面（２６）と、を備える第１層（２０）と、熱伝導性相変化材料で形成される第２層（２２）と、を具備しており、前記第２層（２２）は前記第１層（２０）の該第１内面（２４）に結合された第２内面（２８）と前記インターフエース（１０）の前記第２インターフエース面（１４）を規定する第２外面（３０）とを備えている、前記インターフエース（１０）に於いて、
該第１層（２０）が柔軟な、薄板状のグラフアイト材料で形成されることを特徴とするインターフエース。
【請求項２】
前記相変化材料は第１相の普通の室温では形状安定的でありそして第２相では該第２インターフエース面（５４）に順応性があり、前記相変化材料は前記第１相から前記第２相への普通の室温より上の転移温度を有することを特徴とする請求項１の該インターフエース（１０）。
【請求項３】
該第１熱伝達面（５６）は普通の室温の上の動作温度範囲を有する熱発生源（５８）上に位置し、そして
前記相変化材料の前記転移温度は前記熱発生源（５８）の該動作温度内にあることを特徴とする請求項２の該インターフエース（１０）。
【請求項４】
前記相変化材料の前記転移温度は約４０から８０℃の間にあることを特徴とする請求項２の該インターフエース（１０）。
【請求項５】
前記熱発生源（５８）が電子部品であり、そして
該第２熱伝達面（５４）が熱放散部材（５２）の上に位置することを特徴とする請求項３の該インターフエース（１０）。
【請求項６】
該熱放散部材（５２）がヒートシンク又は回路基板であることを特徴とする請求項５の該インターフエース（１０）。
【請求項７】
前記インターフエース（１０）の該第１インターフエース面（１２）が該第１熱伝達面（５６）との熱伝達接触から実質的にクリーンにレリース可能であり、そして
前記インターフエース（１０）の該第２インターフエース面（１４）が該第２熱伝達面（５４）へボンド可能であることを特徴とする請求項１の該インターフエース（１０）。
【請求項８】
前記第２層（２２）の前記相変化材料は、その第２外面（３０）が前記相変化材料により該第２熱伝達面（５４）へ接着可能であるように、本来粘着性であることを特徴とする請求項７の該インターフエース（１０）。
【請求項９】
前記相変化材料がポリマー成分と１つ以上の熱伝導性フイラーとの混合物を含むことを特徴とする請求項１の該インターフエース（１０）。
【請求項１０】
前記ポリマー成分が１つ以上の樹脂、１つ以上のワックス、又は１つ以上のワックスと１つ以上の樹脂とのブレンドを含むことを特徴とする請求項９の該インターフエース（１０）。
【請求項１１】
前記樹脂又はワックスが熱可塑性物質、感圧接着剤、パラフインワックス、そしてそれらのブレンドから成るグループから選択されることを特徴とする請求項１０の該インターフエース（１０）。
【請求項１２】
前記１つ以上の熱伝導性フイラーが窒化ホウ素、二ホウ化チタン、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、グラフアイト、金属、金属酸化物、そしてそれらの混合物から成るグループから選択されることを特徴とする請求項９の該インターフエース（１０）。
【請求項１３】
前記相変化材料が重量で約２０から８０％の間の前記１つ以上の熱伝導性フイラーを含むことを特徴とする請求項９の該インターフエース（１０）。
【請求項１４】
前記相変化材料が約０．１から５．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の間の熱伝導率を有することを特徴とする請求項９の該インターフエース（１０）。
【請求項１５】
前記第１層（２０）が約５０から５００マイクロメートル（約２から２０ミル）の間の厚さ（ｔ１）を有し、前記第２層（２２）が約５０から５００マイクロメートル（約２から２０ミル）の間の厚さ（ｔ２）を有することを特徴とする請求項１の該インターフエース（１０）。
【請求項１６】
前記グラフアイト材料が、シートに形成される挿入されたグラフアイトフレークを含むことを特徴とする請求項１の該インターフエース（１０）。
【請求項１７】
前記インターフエース（１０）が約６℃−ｃｍ２／Ｗ（約１℃−インチ２／Ｗ）より小さい熱インピーダンスを有することを特徴とする請求項１の該インターフエース（１０）。
【請求項１８】
前記第１層（２０）が約０．１８から０．９℃−ｃｍ２／Ｗ（約０．０３から０．１５℃−インチ２／Ｗ）の間の熱インピーダンスを有することを特徴とする請求項１の該インターフエース（１０）。
【請求項１９】
前記第２層（２２）が約１．２℃−ｃｍ２／Ｗ（約０．２℃−インチ２／Ｗ）より小さい熱インピーダンスを有することを特徴とする請求項１の該インターフエース（１０）。
【請求項２０】
間に熱伝導性通路を提供するために第１熱伝達面（５６）と相対する第２熱伝達面（５４）との間に介在可能な積層状の、熱伝導性インターフエース（１０）であるが、前記インターフエース（１０）は該第１熱伝達面（５６）と熱伝達接触して配置される第１インターフエース面（１２）と、該第２熱伝達面（５４）と熱伝達接触して配置される相対する第２インターフエース面（１４）とを具備しており、又前記インターフエース（１０）は第１内面（２４）と、前記インターフエース（１０）の前記第１インターフエース面（１２）を規定する第１外面（２６）と、を備える第１層（２０）と、そして熱伝導性相変化材料で形成される第２層（２２）と、を具備しており、前記第２層（２２）は前記第１層（２０）の該第１内面（２４）と結合される第２内面（２８）と、前記インターフエース（１０）の前記第２インターフエース面（１４）を規定する第２外面（３０）と、を備える、前記インターフエース（１０）に於いて、
該第１層（２０）が柔軟な錫箔材料で形成されることを特徴とするインターフエース。
【請求項２１】
前記相変化材料は第１相の普通の室温では形状安定的でありそして第２相では該第２熱伝達面（５４）に順応性があり、前記相変化材料は前記第１相から前記第２相への普通の室温より上の転移温度を有することを特徴とする請求項２０の該インターフエース（１０）。
【請求項２２】
該第１熱伝達面（５６）は普通の室温の上の動作温度範囲を有する熱発生源（５８）上に位置し、そして
前記相変化材料の前記転移温度は前記熱発生源（５８）の該動作温度内にあることを特徴とする請求項４０の該インターフエース（１０）。
【請求項２３】
前記相変化材料の前記転移温度は約４０から８０℃の間にあることを特徴とする請求項２１の該インターフエース（１０）。
【請求項２４】
前記熱発生源（５８）が電子部品であり、そして
該第２熱伝達面（５４）が熱放散部材（５２）の上に位置することを特徴とする請求項２２の該インターフエース（１０）。
【請求項２５】
該熱放散部材（５２）がヒートシンク又は回路基板であることを特徴とする請求項２４の該インターフエース（１０）。
【請求項２６】
前記インターフエース（１０）の該第１インターフエース面（１２）が該第１熱伝達面（５６）との熱伝達接触から実質的にクリーンにレリース可能であり、そして
前記インターフエース（１０）の該第２インターフエース面（１４）が該第２熱伝達面（５４）へボンド可能であることを特徴とする請求項２０の該インターフエース（１０）。
【請求項２】
前記第２層（２２）の前記相変化材料は、その第２外面（３０）が前記相変化材料により該第２熱伝達面（５４）へ接着可能であるように、本来粘着性であることを特徴とする請求項２６の該インターフエース（１０）。
【請求項２８】
前記相変化材料がポリマー成分と１つ以上の熱伝導性フイラーとの混合物を含むことを特徴とする請求項２０の該インターフエース（１０）。
【請求項２９】
前記ポリマー成分が１つ以上の樹脂、１つ以上のワックス、又は１つ以上のワックスと１つ以上の樹脂とのブレンドを含むことを特徴とする請求項２８の該インターフエース（１０）。
【請求項３０】
前記樹脂又はワックスが熱可塑性物質、感圧接着剤、パラフインワックス、そしてそれらのブレンドから成るグループから選択されることを特徴とする請求項２９の該インターフエース（１０）。
【請求項３１】
前記１つ以上の熱伝導性フイラーが窒化ホウ素、二ホウ化チタン、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、グラフアイト、金属、金属酸化物、そしてそれらの混合物から成るグループから選択されることを特徴とする請求項２８の該インターフエース（１０）。
【請求項３２】
前記相変化材料が重量で約２０から８０％の間の前記１つ以上の熱伝導性フイラーを含むことを特徴とする請求項２８の該インターフエース（１０）。
【請求項３３】
前記相変化材料が約０．１から５．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の間の熱伝導率を有することを特徴とする請求項２８の該インターフエース（１０）。
【請求項３４】
前記第１層（２０）が約２５マイクロメートル（約１ミル）以下の厚さ（ｔ１）を有し、前記第２層（２２）が約５０から５００マイクロメートル（約２から２０ミル）の間の厚さ（ｔ２）を有することを特徴とする請求項２０の該インターフエース（１０）。
【請求項３５】
前記インターフエース（１０）が約６℃−ｃｍ２／Ｗ（約１℃−インチ２／Ｗ）より小さい熱インピーダンスを有することを特徴とする請求項２０の該インターフエース（１０）。
【請求項３６】
前記第１層（２０）が約６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率を有することを特徴とする請求項２０の該インターフエース（１０）。
【請求項３】
前記第２層（２２）が約１．２℃−ｃｍ２／Ｗ（約０．２℃−インチ２／Ｗ）より小さい熱インピーダンスを有することを特徴とする請求項２０の該インターフエース（１０）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
ヒートシンク又はスプレッダーの様な熱放散部材の熱伝達面に付着されたパッド、そして該コンパウンド層の外側面の保護カバーを形成するため位置する該外側ライナーを伴って、該放散部材とパッドが一体化された組立体として提供されてもよい。該組立体の設置の前に、該外側レリースライナーは該コンパウンド層から外され、該パッドは電子部品上に位置付けられる。該組立体を位置的に固着するためにクランプが使用されてもよい。
刊行物欧州特許出願第ＥＰ−Ａ−１０６７１６４号は金属フイルム及び熱伝導性相変化材料層であってもよい補強層を含む積層状のインターフエースを説明している。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
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【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
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【国際調査報告】
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