(57)【要約】  本発明は、キャリアオイル、分散剤、スチレンポリオレフィンコポリマー及び熱伝導性粒子を含有する熱伝導性クレイである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアオイル、
分散剤、
スチレンポリオレフィンコポリマー、及び
熱伝導性粒子を含有する、熱伝導性クレイ。
【請求項２】
前記キャリアオイルは、炭化水素系キャリアオイル及びシリコーン油のうちの１種である、請求項１に記載の熱伝導性クレイ。
【請求項３】
前記キャリアオイルが炭化水素系キャリアオイルであるとき、前記キャリアオイルは、ポリオールエステル、エポキシド及びポリオレフィン、又はそれらの組合せからなる群から選択される、請求項１に記載の熱伝導性クレイ。
【請求項４】
チキソトロープ剤を更に含有する、請求項１に記載の熱伝導性クレイ。
【請求項５】
前記熱伝導性粒子は、ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンド、炭化ケイ素、アルミナ、窒化ホウ素（六方晶又は立方晶）、炭化ホウ素、シリカ、グラファイト、非晶質炭素、窒化アルミニウム、アルミニウム、酸化亜鉛、ニッケル、タングステン、銀、及びそれらの組合せからなる群から選択される材料を含む、請求項１に記載の熱伝導性クレイ。
【請求項６】
最も大きい熱伝導性粒子が、約３０〜約７０マイクロメートルのＤ５０（体積平均）粒径を有する、請求項１に記載の熱伝導性クレイ。
【請求項７】
最も大きい熱伝導性粒子が、約４０〜約５０マイクロメートルのＤ５０（体積平均）粒径を有する、請求項１に記載の熱伝導性クレイ。
【請求項８】
最も小さい熱伝導性粒子が、約０．５〜約５マイクロメートルのＤ５０（体積平均）粒径を有する、請求項１に記載の熱伝導性クレイ。
【請求項９】
最も大きい熱伝導性粒子が、約１〜約３マイクロメートルのＤ５０（体積平均）粒径を有する、請求項１に記載の熱伝導性クレイ。
【請求項１０】
少なくとも約８０重量％の熱伝導性粒子を含有する、請求項１に記載の熱伝導性クレイ。
【請求項１１】
少なくとも１つの熱源、及び
前記少なくとも１つの熱源上の請求項１に記載の熱伝導性クレイを備える、電子デバイス。
【請求項１２】
ヒートスプレッダを更に備え、前記熱伝導性クレイが、前記熱源と前記ヒートスプレッダとの間に位置する、請求項１１に記載の電子デバイス。
【請求項１３】
放熱デバイスを更に備え、前記熱伝導性クレイが、前記ヒートスプレッダと前記放熱デバイスとの間に位置する、請求項１２に記載の電子デバイス。
【請求項１４】
キャリアオイル、分散剤、スチレンポリオレフィンコポリマー及び熱伝導性粒子を提供することと、
前記キャリアオイルと前記分散剤とを混合して混合物を形成することと、
前記混合物中へ前記スチレンポリオレフィンコポリマーを混合してクレイを形成することと、
前記クレイ中へ前記熱伝導性粒子を混合することと、を含む、熱伝導性クレイの製造方法。
【請求項１５】
最も大きい熱伝導性粒子が、約３０〜約７０マイクロメートルのＤ５０（体積平均）粒径を有する、請求項１４に記載の熱伝導性クレイ。
【請求項１６】
最も大きい熱伝導性粒子が、約４０〜約５０マイクロメートルのＤ５０（体積平均）粒径を有する、請求項１４に記載の熱伝導性クレイ。
【請求項１７】
最も小さい熱伝導性粒子が、約０．５〜約５マイクロメートルのＤ５０（体積平均）粒径を有する、請求項１４に記載の熱伝導性クレイ。
【請求項１８】
最も大きい熱伝導性粒子が、約１〜約３マイクロメートルのＤ５０（体積平均）粒径を有する、請求項１４に記載の熱伝導性クレイ。
【請求項１９】
前記熱伝導性クレイが、少なくとも約８０重量％の熱伝導性粒子を含有する、請求項１４に記載の熱伝導性クレイ。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、熱伝導材料及びそれらの使用に関する。詳細には、本発明は、熱抵抗の小さい熱伝導性クレイに関する。
【０００２】
（背景）
コンピュータ業界では、より高い演算処理能力及び高速化への動きが継続している。マイクロプロセッサは、演算速度を高めるために、益々小さい形状寸法で製造されている。その結果、マイクロプロセッサの単位面積当たりの電力束が増大し、より多くの熱が発生することになる。マイクロプロセッサの熱発生量が大きくなるにつれ、熱又は「熱管理」が、大きな問題となりつつある。
【０００３】
熱管理の１つの態様として、関連業界では、「熱伝導材料」又は「ＴＩＭ（thermal interface material）」として知られるものがあり、これにより、こうした材料は、マイクロプロセッサ等の熱源と放熱デバイスとの間に配することによって熱が移行しやすくなる。こうしたＴＩＭは、グリース、クレイ又はシート様材料の形態にあり得る。これらの熱伝導材料はまた、マイクロプロセッサと放熱デバイスとの間の任意の断熱性の空気を取り除く目的でも使用される。
【０００４】
ＴＩＭの例には、熱伝導性クレイが挙げられる。熱伝導性クレイは、一般に、高度に形状適合の性質を有して「柔らかい」。それらは、形成されやすく、きわめて低い圧縮力を用いて、部品のほとんどの表面、形状及び寸法に付着され得る。熱伝導性クレイは、部品又は印刷された回路基板（printed circuit board、ＰＣＢ）と、ヒートシンク、金属筐体及びシャーシとの間の空気の間隙を塞ぐために用いられ得る。熱伝導性クレイは、現在、高周波の電子機器をより小さいデバイス中へ組み込むという最近の傾向への熱的な解決法を提供する目的で設計されている。
【０００５】
ＴＩＭは、通常、熱源をヒートスプレッダ、即ち熱源よりも大きい熱伝導性プレートに熱的に接続する目的で使用されるが、その場合には、それらは、ＴＩＭ  Ｉと称される。ＴＩＭはまた、ヒートスプレッダと、冷却デバイス又はフィン付きヒートシンク等の放熱デバイスとの間に用いられることもあり、その場合には、こうしたＴＩＭは、ＴＩＭ  ＩＩと称される。ＴＩＭは、特定の設置において、一方又は両方の位置に存在することができる。
【０００６】
（概要）
一実施形態では、本発明は、キャリアオイル、分散剤、スチレンポリオレフィンコポリマー及び熱伝導性粒子を含有する熱伝導性クレイである。
【０００７】
別の実施形態では、本発明は、少なくとも１つの熱源、及び少なくとも１つの熱源上に位置する上記の熱伝導性クレイを備える電子デバイスである。
【０００８】
別の実施形態では、本発明は、熱伝導性クレイの製造方法である。この方法は、キャリアオイル、分散剤、スチレンポリオレフィンコポリマー及び熱伝導性粒子を提供することと、キャリアオイルと分散剤とを混合して混合物を形成することと、この混合物中へスチレンポリオレフィンコポリマーを混合してクレイを形成することと、このクレイ中へ熱伝導性粒子を混合することと、を含む。
【０００９】
（詳細な説明）
本発明の熱伝導性クレイは、熱伝導材料として用いられ、例えば中央処理装置（central processor unit、ＣＰＵ）又はビデオグラフィックアレイ（videographics array、ＶＧＡ）カードと共に用いられるよう設計される。他の熱伝導材料と比べると、本発明の熱伝導性クレイは、きわめて低荷重で、高い圧縮度及びなじみ性を呈する。高い圧縮比は有益であり、それは、それがより低い熱インピーダンスに到達する能力を有しつつ、より低いボンドライン厚（bond line thickness、ＢＬＴ）を可能にするためである。本発明の熱伝導性クレイは、圧縮比の高い非シリコーンクレイである。一実施形態では、熱伝導性クレイの圧縮比は、２００ｋｐａで約７０％であり、熱抵抗は、約０．４２℃ｘｃｍ２／Ｗと小さい。
【００１０】
本発明の熱伝導性クレイは、キャリアオイル、分散剤、スチレンポリオレフィンコポリマー及び熱伝導性粒子を含有する。本発明の熱伝導性クレイは、小さい熱抵抗値、及び良好な熱導電率値を有する。熱伝導性クレイが小さい熱抵抗を有するためには、熱伝導性粒子の粒径は、キャリアオイルの量と均衡がとれていなければならない。熱伝導性粒子の粒径が小さすぎる場合、比表面積及びインターフェースの増加が、熱伝導性クレイの熱抵抗を大きくすることもある。したがって、熱伝導性クレイ中のキャリアオイルの量は、熱伝導性粒子の粒径が小さくなると増え、熱伝導性粒子の粒径が大きくなると増える。しかしながら、キャリアオイルの量はまた、熱伝導性クレイの熱抵抗にも影響を及ぼすことになる。キャリアオイルが多すぎると、熱伝導性クレイの熱抵抗を大きくすることになる。
【００１１】
キャリアオイルは、熱伝導性クレイのための基質又はマトリックスとなる。有用なキャリアオイルは、合成油若しくは鉱物油、又はそれらの組合せを含んでもよく、通常、室温で流動可能である。好適なキャリアオイルには、シリコーン油及び炭化水素系油が挙げられる。有用な炭化水素系キャリアオイルの特定の例には、パラフィン、ポリオールエステル、エポキシド及びポリオレフィン、又はそれらの組合せが挙げられる。
【００１２】
市販のキャリアオイルには、ジペンタエリスリトールと短鎖脂肪酸とのポリオールエステルであるＨＡＴＣＯＬ１１０６、トリメチロールプロパン、アジピン酸、カプリル酸及びカプリン酸の複合ポリオールエステルであるＨＡＴＣＯＬ３３７１、並びにトリメチロールプロパンをベースとするポリオールエステル潤滑剤のＨＡＴＣＯＬ２９３８（いずれもＨａｔｃｏ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｆｏｒｄｓ，ＮＪから入手可能）；Ｈｅｘｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ．，Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸから入手可能な脂肪族エポキシエステル樹脂であるＨＥＬＯＸＹ７１、並びにＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯから入手可能なシリコーン油ＳＩＬＩＣＯＮＥ  ＯＩＬ  ＡＰ１００が挙げられる。
【００１３】
キャリアオイルは、熱伝導性クレイ中に、組成物の総量の約１２重量％以下、具体的には約２０重量％以下、より具体的には約４９．５重量％以下の量で存在することができる。他の実施形態では、キャリアオイルは、組成物の総量の少なくとも約０．５重量％、具体的には少なくとも約１重量％、より具体的には少なくとも約２重量％の量で存在することができる。キャリアオイルはまた、本発明の熱伝導性クレイ中に、約０．５〜約２０重量％、具体的には約１〜約１５重量％、より具体的には約２〜約１２重量％の範囲で存在することができる。
【００１４】
本発明の熱伝導性クレイは、１種以上の分散剤を含有することができる。分散剤は、キャリアオイルとの組合せにおいて存在してもよく、又はキャリアオイルを欠いても存在してもよい。分散剤は、存在する場合、熱伝導性粒子（後述）の、キャリアオイル中での分散性を向上させる。有用な分散剤は、その性質がポリマー性又はイオン性のものとして特徴付けられることが可能である。イオン性分散剤は、アニオン性又はカチオン性であり得る。一部の実施形態では、分散剤は、非イオン性であってもよい。分散剤を組み合わせて使用してもよく、例えばイオン性分散剤とポリマー分散剤との組合せである。一部の実施形態では、単一の分散剤が用いられる。
【００１５】
有用な分散剤の例には、ポリアミン、スルホネート、変性ポリカプロラクトン、有機リン酸エステル、脂肪酸、脂肪酸の塩、ポリエーテル、ポリエステル及びポリオール、並びに表面修飾された無機ナノ粒子等の無機分散剤、又はこれらの任意の組合せが挙げられるが、これらに限定されない。
【００１６】
市販されている分散剤の例には、Ｌｕｂｒｉｚｏｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，ＯＨの子会社であるＮｏｖｅｏｎ，Ｉｎｃ．，から入手可能なＳＯＬＳＰＥＲＳＥ２４０００、ＳＯＬＳＰＥＲＳＥ１６０００及びＳＯＬＳＰＥＲＳＥ３９０００超分散剤という商品名を有するもの；Ｅｆｋａ  Ａｄｄｉｔｉｖｅｓ  ＢＶ，Ｈｅｅｒｅｎｖｅｅｎ，Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓから入手可能な変性ポリウレタン分散剤ＥＦＫＡ  ４０４６；Ｍａｒｖｅｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ＣＯ．Ｌｔｄ．，Ｔａｉｐｅｉ，台湾から入手可能な油系分散剤ＭＡＲＶＥＬ  １１８６；Ｒｈｏｎｅ−Ｐｏｕｌｅｎｅ，Ｐｌａｉｎｓ  Ｒｏａｄ，Ｇｒａｎｂｕｒｙ，ＮＪから入手可能な有機リン酸エステルＲＨＯＤＡＦＡＣ  ＲＥ−６１０；及び楠本化成株式会社、東京都，日本から入手可能なリン酸エーテル系ＥＤ２５１が挙げられる。
【００１７】
分散剤は、熱伝導性クレイ中に、約０．５〜約５０重量％の量で存在する。一実施形態では、分散剤は、組成物の総重量の、約５重量％以下、具体的には約１０重量％以下、より具体的には約２５重量％以下で存在する。別の実施形態では、分散剤は、少なくとも約１重量％の量で存在することができる。分散剤はまた、本発明の熱伝導性クレイ中に、約１〜約５重量％の範囲で存在することができる。
【００１８】
組成物の構造を形成するために、熱伝導性クレイはまた、スチレンポリオレフィンコポリマーも含む。スチレンポリオレフィンコポリマーは、ランダム又はブロックであってもよい。好適なスチレンポリオレフィンコポリマーの例には、スチレンエチレンブチレンスチレンブロックコポリマー（styrene ethylene butylene styrene、ＳＥＢＳ）が挙げられるが、これらに限定されない。
【００１９】
スチレンポリオレフィンコポリマーは、熱伝導性クレイ中に、約０．５〜約３重量％、約０．８５〜約２重量％、より具体的には約０．８５〜約１．５重量％の量で存在する。
【００２０】
本発明の熱伝導性クレイは、熱伝導性粒子を含有する。一般に、当業者に既知の、任意の熱伝導性粒子が使用され得る。好適な熱伝導性粒子の例には、ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンド、炭化ケイ素、アルミナ、窒化ホウ素（六方晶又は立方晶）、炭化ホウ素、シリカ、グラファイト、非晶質炭素、窒化アルミニウム、アルミニウム、酸化亜鉛、ニッケル、タングステン、銀、カーボンブラック、及びこれらのうちの任意の組合せから製造される又はこれらを含むものが挙げられるが、これらに限定されない。シリカは、熱伝導性粒子として列挙されてはいるが、ヒュームドシリカは有用な熱伝導性粒子であると考えられていないと明示することが重要である。ヒュームドシリカは、分枝状の３次元の集合体へと一緒に融合した、一次粒子径が約２００ｎｍ未満であるシリカ粒子である。分枝状の３次元の集合体は、通常、鎖様構造を含む。
【００２１】
熱伝導性クレイの熱抵抗が小さいものであるためには、熱伝導性粒子の粒径は、特定の粒径範囲へと制御されなければならない。粒径が大きすぎる場合、大きい粒径は、熱伝導材料の厚さを増加させることになると考えられ、それは、大きい粒径は、使用中、それが２つの部品の間に置かれたときに熱伝導材料がどれだけ薄く製造され得るかを制限するためである。この厚さの増加は、熱伝導材料の熱抵抗を大きくすると考えられている。粒子の所与の分布における粒径又は粒径分率が小さすぎる場合、それは、完全に湿潤であること及び粒子を熱伝導性クレイ中へ分散させることが難しいことがあり、その結果、流動性が劣ったクレイとなる。一部の実施形態では、熱伝導性クレイの最も大きい熱伝導性粒子は、約３０〜約７０マイクロメートル、具体的には約４０〜約５０マイクロメートルのＤ５０（体積平均）粒径を有する。一部の実施形態では、熱伝導性クレイの最も大きい熱伝導性粒子は、約１〜約３マイクロメートルのＤ５０（体積平均）粒径を有する。一部の実施形態では、熱伝導性クレイの最も小さい熱伝導性粒子は、約０．５〜約５マイクロメートルのＤ５０（体積平均）粒径を有する。
【００２２】
一部の実施形態では、熱伝導性クレイは、少なくとも約８０重量％の熱伝導性粒子を含有する。一部の実施形態では、熱伝導性クレイは、少なくとも約２５重量％の、より大きい熱伝導性粒子、例えば粒径が約４５マイクロメートルの熱伝導性粒子を含有する。一部の実施形態では、熱伝導性クレイは、少なくとも約５０重量％の、より小さい熱伝導性粒子、例えば粒径が約１〜約５マイクロメートルの熱伝導性粒子を含有する。
【００２３】
一部の実施形態では、熱伝導性クレイ中の熱伝導性粒子は、熱伝導性クレイ中の熱伝導性粒子の総体積に基づいて、約３体積％未満の、粒径が０．７マイクロメートル以下の粒子を含有する。熱伝導性粒子の大部分は、粒径が少なくとも約０．７マイクロメートルである。一部の実施形態では、熱伝導性クレイ中の熱伝導性粒子の総体積に基づいて、熱伝導性粒子のうちの少なくとも約８０体積％、約９０体積％、約９５体積％、約９７体積％、約９８体積％又は約９９体積％は、０．７マイクロメートルより大きい粒径を有する。
【００２４】
一実施形態では、本発明の熱伝導性クレイ中で使用される熱伝導性粒子は、少なくとも３つの分布の熱伝導性粒子の混合物である。少なくとも３つの分布の熱伝導性粒子のそれぞれは、その分布よりも大きい側、及び／又は小さい側の分布の平均粒径と少なくとも５倍、他の実施形態では少なくとも７．５倍、又は少なくとも１０倍、又は１０倍よりも大きな倍率で異なる平均粒径を有する。例えば、熱伝導性粒子の混合物は、０．３マイクロメートルの平均粒子直径（Ｄ５０）を有する最も小さい粒子分布、３．０マイクロメートルの平均粒子直径（Ｄ５０）を有する中間の分布、及び３０マイクロメートルの平均粒子直径（Ｄ５０）を有する最も大きい分布からなり得る。別の例は、平均粒子直径（Ｄ５０）値が０．０３マイクロメートル、０．３マイクロメートル及び３マイクロメートルである平均直径粒子分布を有することができる。
【００２５】
一実施形態では、本発明の熱伝導性クレイ中で使用される熱伝導性粒子は、少なくともトリモーダル分布から得られた、少なくとも３つの分布の熱伝導性粒子の混合物である。こうしたトリモーダル分布では、各ピーク間の極小値（各ピークのベースラインと各分布のピーク間の谷間の最も低い点との間の距離）は、隣り合うピーク間の補間値（高さ）の７５、５０、２０、１０又は５％以下とすることができる。一部の実施形態では、３つの粒径分布は、本質的に重なり合わない。「本質的に重なり合わない」とは、谷間の最も低い点が、隣り合うピーク間の補間値の５％以下であることを意味する。他の実施形態では、３つの粒度分布は、重なり合いが最小である。「重なり合いが最小」とは、谷間の最も低い点が、隣り合うピーク間の補間値の２０％以下であることを意味する。
【００２６】
通常、トリモーダルな熱伝導性クレイでは、最も小さい平均直径の平均粒径は、約０．０２〜約５．０マイクロメートルの範囲であり得る。通常、中間の平均直径の平均粒径は、約０．１０〜約５０．０マイクロメートルの範囲であり得る。通常、最も大きい平均直径の平均粒径は、約０．５〜約５００マイクロメートルの範囲であり得る。
【００２７】
一部の実施形態では、得られる熱伝導性クレイの所望の物理的性質と一致した熱伝導性粒子の、できるだけ大きな体積分率を有する熱伝導性クレイを提供することが望ましく、例えば、熱伝導性クレイが接触面と適合することが望ましく、また、熱伝導性クレイが塗布を容易にさせるのに十分な流動性を有することが望ましい。
【００２８】
このことを考慮して、伝導性粒子の分布は、以下の一般的原則にしたがって選択することができる。最も小さい直径の粒子の分布は、熱的に接続される２つの基板間の予想される間隙よりも小さいか、あるいは間隙をほぼ塞ぐような直径を有する必要がある。実際、最も大きい粒子は、基板間の最も小さい間隙を塞ぐことが可能である。最も大きい直径の分布の粒子が互いに接触する際、粒子間には間隙又は空間容量が残る。中間の直径の分布の平均直径は、より大きい粒子の間の間隙又は空間に丁度収まるように選択すると有利である。中間の直径の分布が挿入されることによって、最も大きい直径の分布を有する粒子と、中間の直径の分布を有する粒子との間に、より小さな間隙又は空間群が創製され、その寸法を用いて最も小さい分布の平均直径を選択することができる。同様にして、必要であれば４次、５次又はそれよりも高次の粒子について、所望の平均粒径を選択することができる。
【００２９】
熱伝導性粒子のそれぞれの分布は、少なくとも３つの分布のそれぞれ又はいずれかにおいて同じか又は異なる熱伝導性粒子を含み得る。更に、熱伝導性粒子のそれぞれの分布は、異なる種類の熱伝導性粒子の混合物を含有してもよい。
【００３０】
残りの空間は、キャリア、分散剤及び他の成分によって充填され、若干の余分によって流動性をもたらすものと考えられ得る。好適な粒子分布の選択に関する更なる指導は、「Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ  Ｐａｃｋｉｎｇ  ｏｆ  Ｄｅｎｓｅ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｍｉｘｔｕｒｅｓ」，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，２１，（２００２），ｐａｇｅｓ  １２４９−１２５１で見ることができる。上記の考察から明らかであるように、連続した粒径分布の平均直径が明瞭に区別され、かつ大きく分離していることによって、先に充填される粒子の充填を大きく干渉することなく先に充填される粒子によって残される隙間にそれらが確実に収まることが好ましい。
【００３１】
一実施形態では、熱伝導性粒子は、本発明の熱伝導性クレイ中に、少なくとも約５０重量％の量で存在してもよい。他の実施形態では、熱伝導性粒子は、少なくとも約７０、約７５、約８０、約８５、約８６、約８７、約８８、約８９、約９０、約９１、約９２、約９３、約９４、約９５、約９６、約９７、又は約９８重量％の量で存在することができる。他の実施形態では、熱伝導性粒子は、本発明の熱伝導性クレイ中に、約９９、約９８、約９７、約９６、約９５、約９４、約９３、約９２、約９１、約９０、約８９、約８８、約８７、約８６、又は約８５重量％以下の量で存在することができる。
【００３２】
本発明の熱伝導性クレイ組成物はまた、抗負荷剤（antiloadingagent）、酸化防止剤、平滑剤、並びに、例えばメチルエチルケトン（methylethyl ketone、ＭＥＫ）、メチルイソブチルケトン、及び酢酸ブチル等のエステル等の溶媒（塗布粘度を低下させるため）等であるがこれらに限定されない添加剤も含むことができる。
【００３３】
一実施形態では、熱伝導性クレイは、チキソトロープ剤、例えばヒュームドシリカを含有する。市販のチキソトロープ剤の例には、Ｃａｂｏｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｂｏｓｔｏｎ，ＭＡから双方とも入手可能なＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ  Ｍ５及びＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ  ＴＳ−６１０の商品名のものが挙げられる。
【００３４】
一実施形態では、本発明の熱伝導性クレイの熱抵抗は、約０．１５℃ｘｃｍ２／Ｗ未満、具体的には約０．１３℃ｘｃｍ２／Ｗ未満、より具体的には約０．１２℃ｘｃｍ２／Ｗ未満、より具体的には約０．１１℃ｘｃｍ２／Ｗ未満、更により具体的には約０．１０℃ｘｃｍ２／Ｗ未満である。
【００３５】
本発明の熱伝導性クレイは、一般に、分散剤とキャリアオイルとを一緒にブレンドして混合物を形成し、この混合物へスチレンポリオレフィンコポリマーを加えてクレイを形成し、次いでこのクレイ中へ熱伝導性粒子を平均径の最も細かい粒子から最も大きい粒子へと順次ブレンドすることによって製造される。熱伝導性粒子はまた、互いに予め混合され、次いで液体成分へ添加されてもよい。全体の粘度を下げて均一に分散された混合物を得やすくするために、混合物を加熱してもよい。一部の実施形態では、熱伝導性粒子の一部又は全部を最初に分散剤で予め処理又は予め分散してから分散剤／キャリア混合物中へ粒子を混合することが望ましい場合がある。次いで成分を、高せん断力で混合する。一実施形態では、成分を、２，５０００ｒｐｍの高せん断速度で約３分間混合した。
【００３６】
他の実施形態では、熱伝導性クレイは、ブレンドされた成分を溶媒キャストし、次いで乾燥して溶媒を除去することによって製造することができる。例えば、熱伝導性クレイ成分のブレンドを、好適な離型面、例えば離型ライナー又はキャリア上で得ることができる。
【００３７】
他の実施形態では、熱伝導性クレイを、エネルギー源、例えば熱、光、音又は他の既知のエネルギー源の助けにより、キャリアへ、又は意図した使用におけるデバイスへ、塗布することができる。
【００３８】
一部の実施形態では、本発明の材料の好ましい組合せは、キャリアとしてＨａｔｃｏｌ  ２９３８及びパラフィン油、分散剤としてＥＤ２５１、スチレンポリオレフィンコポリマーとしてＳＥＢＳ、並びに酸化亜鉛と球状アルミニウムとのブレンドを組み込んだものである。
【００３９】
本発明の熱伝導性クレイは、電子デバイス又はマイクロエレクトロニクスパッケージで使用することができ、例えば電子ダイ又はチップ等の熱源から放熱デバイスへの熱の放散を助けるために使用することができる。電子デバイスは、例えば基板上に実装されたダイ又は基板上に積層されたダイ等の少なくとも１つの熱源、この熱源上にある本発明の熱伝導性クレイを備えてもよく、例えばサーマルスプレッダ等の、ダイと熱的及び物理的に接触した更なる放熱デバイスを備えることができる。サーマルスプレッダはまた、後続の任意の放熱デバイスのための熱源ともなり得る。本発明の熱伝導性クレイは、このダイと放熱デバイスとの間の熱的接触をもたらすのに有用である。更に、本発明の熱伝導性クレイはまた、放熱デバイスと冷却デバイスとの間の熱的及び物理的接触に使用することもできる。別の実施形態では、本発明の熱伝導性クレイを、ヒート又はサーマルスプレッダを間に介さずに、熱発生デバイスと冷却デバイスとの間に使用してもよい。
（実施例）
【００４０】
本発明は、例示のみを意図する以下の実施例で、より具体的に説明されるが、これは、本発明の範囲内の数多くの修正形態及び変形形態が当業者には明らかとなるためである。特に注記しない限り、以下の実施例で報告される全ての部、百分率及び比は、重量を基準とする。
【表１】
2017532396.tif 000002
【００４１】
試験方法、調製手順
定格試験方法
製作後、熱伝導性クレイの試料を、従来技術のプレスを用いて、剥離ライナーの間で３５℃にて約３０秒間プレスした。試料は、クレイにクラッキングがなく、かつ剥離ライナーからきれいに取り出せる等で顕著な粘着性がなかった場合に、「良好」と格付けした。試料は、クレイがライナーからリリースしたが、いくらかの粘着性を有し、クレイの表面に粘性が感じるようになった場合に、「普通」と格付けした。試料は、クレイにクラッキングがある又は剥離ライナーからきれいに取り出せない等で顕著な粘着性があった場合に、「劣る」と格付けした。
【００４２】
熱インピーダンス及び熱伝導度の試験方法
熱抵抗を、ＡＳＴＭ５４７０−０６に従って、Ｌｏｎｇ  Ｗｉｎ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｙａｎｇｍｅｉ、台湾から入手可能なモデル番号ＬＷ９３８９  ＴＩＭ熱抵抗及び伝導度試験装置（Thermal Resistance and Conductivity testing apparatus）を用いて測定した。熱抵抗について報告した値は、圧力１０ｐｓｉにて取った。試料厚は、０．５５ｍｍであった。
【００４３】
圧縮試験方法
試料上の圧力の関数である試料の圧縮率（％）を、Ｉｎｓｔｒｏｎ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｎｏｒｗｏｏｄ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓから入手可能なモデル５９６５デュアルカラムテーブルトップユニバーサル試験システム（Dual Column Table Top Universal Testing System）を用いて行った。試料の寸法は１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．７ｍｍとし、スキャン速度は０．１ｍｍ／分とした。圧力２２０ｋＰａでの％による圧縮率を報告する。
【００４４】
実施例１及び比較例２（ＣＥ−２）
実施例１の熱伝導性クレイを以下の通り調製した。７．４５重量部（parts by weight、ｐｂｗ）のＰＯ１、４．５ｐｂｗのＥＤ−２５１、１．１７ｐｂｗのＳＥＢＳ、２８．０ｐｂｗのＡＬ４５及び５７．３ｐｂｗのＺｎＯ１を、従来型高せん断ミキサーを用いて２，５００ｒｐｍで約３分間作動させ、一緒に混合した。一般に、熱伝導性クレイの製造において、液状成分を最初に加え、続いてＳＥＢＳを加え、無機粒子を最後に加えた。
【００４５】
試料を、定格試験において説明した手順により、従来技術のシリコーン剥離ライナーの間でコーティングし、プレスして、厚さ約０．５５ｍｍのシートを形成した。定格試験方法に基づき、実施例１を、クラッキングを呈さず、剥離からのリリースする「良好」と格付けした。
【００４６】
熱インピーダンス及び熱伝導度の試験方法を用いて、実施例１の熱抵抗値及び熱伝導度値を測定し、表１とする。
【表２】
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【００４７】
比較のために、比較例２として指定した、Ｆｕｊｉ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｔａｉｐｅｉ  Ｃｉｔｙ，台湾からＸＲ−Ｅ  ＳＥＲＩＥＳ，２００Ｘ−ＨＥの商品表示で入手可能な市販の熱伝導材料は、製品文献に基づくと、熱インピーダンスが約３．０℃ｃｍ２／Ｗであり、熱伝導度が約１１Ｗ／ｍ℃であった。実施例１の熱インピーダンスは、ＣＥ−２と比べて低く、実施例１の熱的性能が改善したことを示す。
【００４８】
圧縮試験方法を用いて、２２０ＫＰａ負荷での％圧縮度を測定した。実施例１では、値は約７０％であり、ＣＥ−２では、値は約４２％であった。このことは、熱伝導性クレイが、同じ圧力で、より多い量へと圧縮され得ることを示し、これにより、使用中、熱伝導性クレイの厚さの減少へと導いて熱移行を改善することが期待される。
【００４９】
実施例３〜６、及び比較例（ＣＥ）７〜１０
実施例３〜６、及び比較例７〜１０を、配合率を修正した以外は実施例１と同様に調製した。具体的な配合率を、下表２に示す。定格試験方法に基づき、各試料を格付けし、表２とする。
【表３】
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【００５０】
表２の情報によると、ＳＥＢＳ値が約０．８０重量％以上である配合が、許容される熱伝導性クレイをもたらした。
【００５１】
本発明について、好ましい実施形態を参照して説明してきたが、当業者であれば、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく形状及び細部において変更がなされてもよいことを認めることになろう。
【国際調査報告】
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