散热元件制造技术

一种散热元件，其位于当操作时产生热并达到高于室温的温度的放热电子元件和散热元件之间，特征在于所述散热元件在室温状态在操作电子元件之前是非流体并在操作电子元件过程中生热的情况下获得低粘度、软化或熔化以使至少其表面流体化，从而在电子元件和散热元件之间填充而没有留下任何明显的空隙，且散热元件由包含硅氧烷树脂和导热填料的组合物形成。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种通过热转移用于冷却电子元件的散热元件，它位于当操作时产生热并达到高于室温的温度的放热电子元件和散热元件如散热器或电路板之间的热界面。更具体地，本专利技术涉及一种散热元件，它在电子元件的操作温度范围内的温度下降低其粘度、熔化或软化以变得与热界面更加共形从而提高电子元件至散热元件的热转移，它也具有改进的阻燃性和耐热性。
技术介绍
用于最新电子设备包括TVs、收音机、计算机、医疗设备、办公设备和电讯设备的电路设计正变得愈加复杂。例如，目前为了这些和其它种类的设备制造出相当于包含成千上万个晶体管的集成电路。设计复杂性的这种提高同时伴随制造愈来愈小的电子元件的倾向。即，制造商寻求适应在稳定缩小的设备面积上的较大数目的这些元件，同时继续减少设备的尺寸。用于电子设备如个人计算机(PCs)、数字视频圆盘(DVDs)和移动电话的这些电子元件(尤其中央处理器(CPUs)，驱动器，集成电路(ICs)，存储器和其它大规模集成(LSI)设备)因为集成度增加而产生更多的热。这些放热带来失效或不可操作性的问题。因此需要有效地驱散由电子元件产生的热。已经设计出用于这些方法的许多散热方法，以及散热制品和组合物以减少由电子元件产生的热。由黄铜和其它高导热率金属制成的板形式的散热器用于电子设备以减少其中的电子元件在使用过程中的温度升高。这些散热器带走由电子元件产生的热并利用与外界空气的温差而从表面释放热。为了将电子元件所产生的热有效地转移至散热器，散热器需要与电子元件紧密接触放置。因为各种电子元件之间的高度差异和装配工艺中的元件公差，柔性导热片材或导热油脂通常放置在电子元件和散热器之间，这样电子元件至散热器的热转移通过导热片材或油脂而发生。由导热硅氧烷橡胶或类似物制成的导热片材(导热硅氧烷橡胶片材)用作导热片材。但导热油脂使用(或处理)困难，且导热片材带来的问题是其界面热电阻和不足的实际热驱散作用。因此，JP-A 2000-509209提出了一种相变散热片材，它具有不好的阻燃性，耐热性和耐侯性。JP-A 2000-327917提出了一种硅氧烷基热软化组合物，它因为使用特殊的硅氧烷基蜡而具有不好的阻燃性和耐热性，而且在成型为片材时缺乏柔韧性。
技术实现思路
本专利技术是为了克服以上讨论的问题，因此其目的是提供一种具有增强的散热能力，容易连接到电子元件和散热器上并容易拆卸，并具有改进的阻燃性、耐热性和耐侯性的散热元件。我们为了实现以上目的进行深入研究，已经发现，如果一种包含硅氧烷树脂和导热填料的未固化组合物(其在正常温度下是固体并在某一温度范围内热软化、降低其粘度或熔化使得它可容易地成型为片材或其它所需形状)在放热电子元件和散热元件之间的界面上使用，那么所得散热元件因为被电子元件在操作过程中产生的热所软化而造成界面接触热电阻下降，因此具有增强的散热能力，容易连接到电子元件和散热器上并容易拆卸，并具有改进的阻燃性、耐热性和耐侯性。更具体地，已经发现，如果将一种组合物(其通过从硅氧烷树脂中选择一种在正常温度下是固体并在某一温度范围内热软化、降低其粘度或熔化的组分，并向该组分填充导热填料而配制)放在放热电子元件和散热元件之间的界面上，那么可实现散热，且所得散热元件相对现有技术热软化散热元件具有增强的散热能力。本专利技术基于该发现而完成。因此，本专利技术提供了一种散热元件，它位于当操作时产生热并达到高于室温的温度的放热电子元件和散热元件之间，特征在于所述散热元件在室温态在操作电子元件之前是非流体并在操作电子元件过程中生热的情况下获得低粘度、软化或熔化以至少使其表面流体化，从而填充在电子元件和散热元件之间而没有留下任何明显的空隙，且散热元件由包含硅氧烷树脂和导热填料的组合物形成。实施本专利技术的最佳方式以下更完全地描述本专利技术。位于当操作时产生热并达到高于室温的温度的放热电子元件和散热元件之间的本专利技术散热元件在室温状态下在操作电子元件之前是非流体并在操作电子元件时生热的情况下获得低粘度、软化或熔化，以至少使其表面流体化，从而填充在电子元件和散热元件之间而没有留下任何明显的空隙。散热元件由包含硅氧烷树脂和导热填料的组合物形成。现在详细描述这些元件和制备散热元件的方法。硅氧烷树脂任何硅氧烷树脂可用作本专利技术散热元件的基质，只要散热元件在正常温度下基本上是固体(非流体)并在从某个温度，优选40℃至放热电子元件放热所达到的最大温度，更优选约40-100℃，和最优选约40-90℃的温度范围内软化、获得低粘度或熔化，使得至少其表面流体化即可。基质基本上是经历热软化的一个重要因素。因为热软化、粘度下降或熔化发生时的温度是指散热元件的温度，硅氧烷树脂自身可具有低于40℃的熔点(或硅氧烷树脂自身可在正常温度下是流体)。经历热软化的基质可以是选自如上所述的硅氧烷树脂中的任何一种。为了保持在正常温度下的非流体态，硅氧烷树脂选自包含RSiO3/2单元(以下称作T单元)和/或SiO2单元(以下称作Q单元)的聚合物和包含这些单元和R2SiO单元(以下称作D单元)的共聚物，同时可向其中加入由D单元组成的硅氧烷油或硅氧烷树胶。其中优选的是包含T和D单元的硅氧烷树脂，以及包含T单元的硅氧烷树脂与在25℃下具有至少100Pa·s粘度的硅氧烷油或硅氧烷树胶的组合。硅氧烷树脂可用R3SiO1/2单元(M单元)封端。其中，R是具有1-10个碳原子，优选1-6个碳原子的取代的或未取代的单价烃基团。例子包括烷基如甲基，乙基，丙基，异丙基，丁基，异丁基，叔丁基，戊基，新戊基，己基，环己基，辛基，壬基和癸基；芳基如苯基，甲苯基，二甲苯基和萘基；芳烷基如苄基、苯乙基和苯丙基；链烯基如乙烯基、烯丙基、丙烯基、异丙烯基、丁烯基、己烯基、环己烯基和辛烯基；和其中一些或所有的氢原子被卤素原子(如氟、溴和氯)、氰基等取代的前述基团的取代形式，如氯甲基、氯丙基、溴乙基、三氟丙基和氰乙基。其中，甲基、苯基和乙烯基是尤其优选的。更详细描述硅氧烷树脂。硅氧烷树脂包含T单元和/或Q单元，一般设计成包含M单元和T单元，或M单元和Q单元。但非必需地结合D单元的T单元的引入是有效的，这样硅氧烷树脂在固态下具有改进的韧性(改善脆性以防使用过程中的断裂)。T单元上的取代基R最好是甲基和苯基，而D单元上的取代基R最好是甲基、苯基和乙烯基。T单元与D单元的比率优选为10∶90-90∶10，尤其20∶80-80∶20。可以注意到，在由M单元和T单元合成的常用树脂或甚至由M单元和Q单元合成并包含T单元的树脂的情况下，混合主要由D单元组成并用M单元封端的高粘度(至少100Pa·s)油或树胶状化合物可改善脆性并防止在受到热震荡时的排出作用(由于填料从基础硅氧烷中分离而形成气泡，或基础硅氧烷外流)。因此，如果使用包含T单元但没有D单元的硅氧烷树脂，优选向该硅氧烷树脂加入一种主要由D单元组成的高粘度油或树胶状化合物。然后，如果具有软化点的硅氧烷树脂包含T单元但没有D单元，可因为以上原因通过向硅氧烷树脂中加入主要由D单元组成的高粘度油或树胶而得到一种容易使用的材料。主要由D单元组成的高粘度油或树胶状化合物的加入量优选为1-100重量份，尤其2-10重量份，基于每100重量份软化点或熔点高于正常温度的硅氧烷树脂。若低于1重量份，有可能出现排出现象。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种散热元件，其位于当操作时产生热并达到高于室温的温度的放热电子元件和散热元件之间，特征在于所述散热元件在室温状态在操作电子元件之前是非流体并在操作电子元件过程中生热的情况下获得低粘度、软化或熔化以使至少其表面流体化，从而在电子元件和散热元件之间填充而没有留下任何明显的空隙，且散热元件由包含硅氧烷树脂和导热填料的组合物形成。

【技术特征摘要】
JP 2001-4-23 124116/011.一种散热元件，其位于当操作时产生热并达到高于室温的温度的放热电子元件和散热元件之间，特征在于所述散热元件在室温状态在操作电子元件之前是非流体并在操作电子元件过程中生热的情况下获得低粘度、软化或熔化以使至少其表面流体化，从而在电子元件和散热元件之间填充而没有留下任何明显的空隙，且散热元件由包含硅氧烷树脂和导热填料的组合物形成。2.权利要求1的散热元件，包括在分子中包含RSiO3/2单元(T单元)和R2SiO2/2单元(D单元)的硅氧烷树脂，其中R是具有1-10个碳原子的取代的或未取代的单价烃基团。3.权利要求1的散热元件，包括含有RS...

【专利技术属性】
技术研发人员：美田邦彦，都丸一彦，青木良隆，藤木弘直，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]