熱界面材料及其加工方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種熱界面材料，所述熱界面材料用于填充傳熱系統(tǒng)中的表面之間的間隙，從而在所述表面之間傳熱。所述熱界面材料包括基材和分散在基材中的導(dǎo)熱顆粒。所述熱界面材料經(jīng)歷了減壓調(diào)整和/或經(jīng)受了減壓處理(例如，在置于表面之間的間隙中之前，在置于間隙中的同時，在置于間隙中之后，等等)，由此提高了熱界面材料在熱循環(huán)過程中的運行可靠性和/或抗裂紋形成性。
【專利說明】熱界面材料及其加工方法
[0001]對相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2011年5月19日遞交的美國專利申請13/111，735號的優(yōu)先權(quán)。通過援引將以上申請的全部內(nèi)容并入本文中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本公開內(nèi)容主要涉及熱界面材料及其加工方法。
【背景技術(shù)】
[0004]本部分提供與本公開內(nèi)容有關(guān)但未必是現(xiàn)有技術(shù)的背景信息。
[0005]電氣部件(例如半導(dǎo)體、集成電路外殼、晶體管等)通常具有使電氣部件最佳運行的預(yù)設(shè)計溫度。理想的是，預(yù)設(shè)計溫度接近環(huán)境空氣的溫度。但電氣部件的運行會產(chǎn)生熱量。如不將該熱量消除，電氣部件可能在顯著高于其正常或所期望的運行溫度的溫度下運行。這種過高的溫度會不利地影響電氣部件的運行特性和相關(guān)裝置的運行。
[0006]為避免或至少降低來自生熱的不良運行特性，應(yīng)當(dāng)消除該熱量，例如通過將來自運行中的電氣部件的熱量傳導(dǎo)至散熱器來消除熱量。然后可以通過常規(guī)的對流和/或輻射技術(shù)來冷卻散熱器。在傳導(dǎo)過程中，憑借電氣部件與散熱器之間的直接界面接觸和/或憑借電氣部件與散熱器表面經(jīng)由中間介質(zhì)或熱界面材料的接觸，熱量會從運行中的電氣部件傳遞至散熱器。熱界面材料可用于填充傳熱表面之間的間隙，從而與用導(dǎo)熱性較差的空氣填充間隙的情況相比能夠提高傳熱效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本部分提供對本公開內(nèi)容的概括性描述，而并非是其完整范圍或所有特征的窮舉公開。
[0008]此處所公開的是關(guān)于加工熱界面材料的系統(tǒng)和方法的示例性實施方式，其目的是提高熱界面材料在與傳熱系統(tǒng)一起使用(例如，用于在所述系統(tǒng)的傳熱表面之間傳熱等)時在熱循環(huán)過程中的運行可靠性和抗裂紋形成性等。還公開了已根據(jù)本
【發(fā)明內(nèi)容】
加工過的熱界面材料(包括已經(jīng)過減壓調(diào)整和/或經(jīng)受減壓處理的熱界面材料)的示例性實施方式。
[0009]本文公開的是適合用于填充至少兩個表面的間隙以在所述至少兩個表面之間傳熱的熱界面材料的示例性實施方式。在一個示例性實施方式中，熱界面材料通常包括基材和分散于基材中的導(dǎo)熱性顆粒?？梢允篃峤缑娌牧辖?jīng)歷減壓調(diào)整和/或經(jīng)受減壓處理，從而提高熱界面材料在熱循環(huán)過程中的運行可靠性和/或抗裂紋形成性。
[0010]本公開內(nèi)容的示例性實施方式還通常涉及加工熱界面材料的方法，其目的是提高熱界面材料在用來在至少兩個傳熱界面之間傳遞熱量時的運行可靠性。在一個示例性實施方式中，一種方法通常包括通過使熱界面材料經(jīng)受減壓來調(diào)整熱界面材料。
[0011]通過本文提供的描述，其他適用領(lǐng)域?qū)⒆兊蔑@而易見。本
【發(fā)明內(nèi)容】
中的描述和具體實例僅出于說明的目的，并不意在限制本發(fā)明的范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]此處所描述的附圖僅出于說明選定的實施方式的目的，而非為了說明所有可能的實施形態(tài)，這些附圖并不意在限制本發(fā)明的范圍。
[0013]圖1是說明本公開內(nèi)容的加工熱界面材料的示例性方法的運行的流程圖；
[0014]圖2是本公開內(nèi)容的可運行以輔助加工熱界面材料的示例性系統(tǒng)的透視圖；
[0015]圖3是一種導(dǎo)熱油灰(putty)樣品的照片,所述樣品最初在實驗室環(huán)境條件下暴露約24小時，然后將其浸入真空室中的減壓條件下的脫氣液態(tài)硅酮中，大約在真空室中達(dá)到約127托(約5英寸汞柱絕對值(inHg abs))的低壓時，展示出在真空室內(nèi)的脫氣液態(tài)硅酮中的樣品；
[0016]圖4是圖3所示的同一導(dǎo)熱油灰樣品的照片；根據(jù)本公開內(nèi)容將所述樣品在約127托(約5inHg abs)的低壓下調(diào)整約15分鐘，然后將其浸入真空室中的減壓條件下的脫氣液態(tài)硅酮中，大約在真空室中達(dá)到約127托(約5inHg abs)的低壓時，展示出在真空室內(nèi)的脫氣液態(tài)硅酮中的樣品；
[0017]圖5是圖3所示的同一導(dǎo)熱油灰樣品的照片；根據(jù)本公開內(nèi)容將所述樣品在約127托(約5inHg abs)的低壓下調(diào)整約15分鐘，之后使其在周圍實驗室環(huán)境下暴露約12小時，然后將其浸入真空室中的減壓條件下的脫氣液態(tài)硅酮中，大約在真空室中達(dá)到約127托(約5inHg abs)的低壓時，展示出在真空室內(nèi)的脫氣液態(tài)硅酮中的樣品；
[0018]圖6是圖3所示的同一導(dǎo)熱油灰樣品的照片；根據(jù)本公開內(nèi)容將所述樣品在約127托(約5inHg abs)的低壓下調(diào)整約15分鐘，之后將其在真空密封袋中存儲約I個月，然后將其浸入真空室中的減壓條件下的脫氣液態(tài)硅酮中，大約在真空室中達(dá)到約127托(約5inHg abs)的低壓時,展不出在真空室內(nèi)的脫氣液態(tài)娃酮中的樣品；
[0019]圖7是一種導(dǎo)熱油灰樣品的照片，根據(jù)本公開內(nèi)容將所述樣品在約381托(約15inHg abs)的減壓條件下調(diào)整約5分鐘，然后進(jìn)行熱循環(huán)分析；
[0020]圖8是圖7所示的同一導(dǎo)熱油灰樣品的照片，未在減壓條件下調(diào)整所述樣品，并對其進(jìn)行與圖7所示樣品相同的熱循環(huán)分析；
[0021]圖9是一種導(dǎo)熱油灰樣品的照片，根據(jù)本公開內(nèi)容將所述樣品在約381托(約15inHg abs)的減壓條件下調(diào)整約5分鐘，然后進(jìn)行熱循環(huán)分析；
[0022]圖10是圖9所示的同一導(dǎo)熱油灰樣品的照片，未在減壓條件下調(diào)整所述樣品，并對其進(jìn)行與圖9所示樣品相同的熱循環(huán)分析；
[0023]圖11是一種導(dǎo)熱油灰樣品的照片，根據(jù)本公開內(nèi)容將所述樣品在約381托(約15inHg abs)的減壓條件下調(diào)整約5分鐘，然后進(jìn)行熱循環(huán)分析；
[0024]圖12是圖11所示的同一導(dǎo)熱油灰樣品的照片，未在減壓條件下調(diào)整所述樣品，并對其進(jìn)行與圖11所示樣品相同的熱循環(huán)分析；
[0025]圖13是一種導(dǎo)熱膏樣品的照片，根據(jù)本公開內(nèi)容將所述樣品在約381托(約15inHg abs)的減壓條件下調(diào)整約5分鐘，然后進(jìn)行熱循環(huán)分析；
[0026]圖14是圖13所示的同一導(dǎo)熱膏樣品的照片，未在減壓下調(diào)整所述樣品，并對其進(jìn)行與圖13所示樣品相同的熱循環(huán)分析；[0027]圖15是一種導(dǎo)熱油灰樣品的照片，使所述樣品在實驗室環(huán)境條件下暴露約24小時，然后進(jìn)行熱循環(huán)分析；
[0028]圖16是圖15所示的同一導(dǎo)熱油灰樣品的照片，根據(jù)本公開內(nèi)容將所述樣品在約5inHg abs的減壓條件下調(diào)整約15分鐘，然后進(jìn)行熱循環(huán)分析；
[0029]圖17是圖15所示的同一導(dǎo)熱油灰樣品的照片，根據(jù)本公開內(nèi)容將所述樣品在約127托(約5inHg abs)的減壓條件下調(diào)整約15分鐘,之后使其在實驗室環(huán)境條件下暴露約24小時,然后進(jìn)行熱循環(huán)分析；和
[0030]圖18是圖15所示的同一導(dǎo)熱油灰樣品的照片，根據(jù)本公開內(nèi)容將所述樣品在約127托(約5inHg abs)的減壓條件下調(diào)整約15分鐘，之后包裝在真空密封容器中約I個月，然后進(jìn)行熱循環(huán)分析。
[0031]在這些附圖的若干視圖中，相應(yīng)的附圖標(biāo)記指示相應(yīng)的部分。
【具體實施方式】
[0032]以下描述本質(zhì)上只是實例，絕非意在限制本公開內(nèi)容、應(yīng)用或用途。
[0033]熱界面材料可用于填充傳熱系統(tǒng)中傳熱表面之間(例如，發(fā)熱部件(例如，電子裝置、熱水裝置等)的表面與除熱部件(例如，散熱器等)的表面之間，等等)的間隙，以使這些表面之間的傳熱效率與用導(dǎo)熱性較差的空氣填充間隙的情況相比有所提高。熱界面材料通常包括基材(例如，硅酮類基材等)和分散在該基材中(例如，提供在基材中、位于基材中)的導(dǎo)熱顆粒(例如，陶瓷顆粒等)。導(dǎo)熱油灰、導(dǎo)熱膏和熱間隙墊是可用于填充此類導(dǎo)熱表面間隙的熱界面材料的類型實例。
[0034]本發(fā)明人認(rèn)識到，一些熱界面材料在高于例如約65°C的溫度下經(jīng)歷熱循環(huán)時(例如，在熱界面材料與周期性開關(guān)且周期性地加熱至超過約65°C的溫度并隨后冷卻的發(fā)熱部件等連接使用時)會面臨可靠性問題。例如，在表面之間使用熱界面材料的過程中，熱界面材料會形成裂紋，和/或熱界面材料會從傳熱表面的間隙中排出(從而在熱界面材料中留下空穴)。這又會降低傳熱表面之間的傳熱，因為填充裂紋和/或空穴的空氣將具有比熱界面材料低的熱導(dǎo)率。
[0035]例如，本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到，當(dāng)用于進(jìn)行這種周期性溫度變化的應(yīng)用中時(例如，用于填充傳熱表面之間的間隙時，等等)，熱界面材料有時會形成裂紋。不受縛于理論，本發(fā)明人推測，這種裂紋是熱界面材料中所裹挾的氣體(例如，空氣等)的移動所導(dǎo)致的。熱界面材料的溫度變化會導(dǎo)致所裹挾的氣體(與熱界面材料的實際基質(zhì)一起)膨脹和收縮，由此在熱界面材料內(nèi)移動。隨著時間的推移，氣體遷移并集中，并在熱界面材料內(nèi)形成弱點，在這些弱點處會形成(因例如內(nèi)部應(yīng)力而導(dǎo)致的)裂紋(或裂縫)。
[0036]本發(fā)明人已經(jīng)出乎意料地發(fā)現(xiàn)，在存儲、運輸和使用熱界面材料之前的特定期限內(nèi)，對熱界面材料進(jìn)行減壓調(diào)整(例如，從熱界面材料中除去所裹挾的氣體、減少熱界面材料中所裹挾的氣體的量等)能夠幫助改善(與未經(jīng)歷類似調(diào)整的同一熱界面材料相比)熱界面材料的運行可靠性(例如，傳熱表面之間的傳熱一致性)。這種調(diào)整可以在例如將熱界面材料安裝在傳熱系統(tǒng)中之前、同時或之后(例如，在將熱界面材料置于傳熱系統(tǒng)中傳熱表面之間的間隙中之前、同時或之后)進(jìn)行，或者甚至在使用熱界面材料在傳熱系統(tǒng)的傳熱表面之間進(jìn)行傳熱之前或同時進(jìn)行。[0037]例如，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果對熱界面材料進(jìn)行減壓調(diào)整(例如，整塊供給的熱界面材料等)，則在經(jīng)歷周期性溫度變化的應(yīng)用中使用熱界面材料在傳熱表面之間進(jìn)行傳熱時，會大大減少熱界面材料中裂紋的形成(例如，通過改善熱界面材料在熱循環(huán)過程中的抗裂紋形成性等)(由此如前所述提高了熱界面材料的運行可靠性)。特別是，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果在對熱界面材料進(jìn)行減壓調(diào)整后約48小時或更短時間內(nèi)(例如，約24小時或更短時間內(nèi)、約12小時或更短時間內(nèi)、約8小時或更短時間內(nèi))使用熱界面材料(例如，用來在傳熱表面之間進(jìn)行傳熱等)，會大大減少在熱界面材料的上述使用過程中熱界面材料中裂紋的形成。本發(fā)明人還已發(fā)現(xiàn)，如果在對熱界面材料進(jìn)行減壓調(diào)整之后在抑制熱界面材料與周圍氣體接觸的條件(例如，在密封容器中、在減壓下等)下進(jìn)一步存儲經(jīng)調(diào)整的熱界面材料(例如，單獨的材料，或已應(yīng)用于傳熱表面的材料，等等)并隨后使用該經(jīng)存儲的熱界面材料(例如，用來在導(dǎo)熱表面之間傳熱等)，則在上述使用過程中使熱界面材料暴露于周期性溫度變化時，也會大大減少熱界面材料中裂紋的形成。
[0038]另外，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這種與對熱界面材料進(jìn)行減壓調(diào)整相關(guān)的益處(例如，裂紋形成減少、運行可靠性得到提高等)隨時間推移是可逆的，實際上，如果在使用(例如，用來在傳熱表面之間傳熱等)前或者在本文所述的存儲之前使經(jīng)調(diào)整的熱界面材料在調(diào)整后暴露于環(huán)境氣體一段時間(例如，約8小時以上等)，則這些益處會消失。但本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在使用熱界面材料之前的特定期限內(nèi)對熱界面材料進(jìn)行減壓調(diào)整，就可以重新獲得這些益處。因此，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，減壓調(diào)整熱界面材料的操作可以反復(fù)應(yīng)用于熱界面材料，從而無限地保持這些益處。這種重調(diào)整可以在將熱界面材料安裝在傳熱系統(tǒng)中之前、同時或之后完成，或者甚至在使用熱界面材料在傳熱系統(tǒng)的傳熱表面之間進(jìn)行傳熱的同時完成。
[0039]本公開內(nèi)容的示例性實施方式因此涉及在使用(例如，用來在傳熱表面之間傳熱等)之前的特定期限內(nèi)經(jīng)歷過減壓調(diào)整的熱界面材料(例如，整塊供給的熱界面材料等)，還涉及(例如，在準(zhǔn)備使用時，等等)對熱界面材料進(jìn)行減壓調(diào)整的方法和對熱界面材料進(jìn)行減壓調(diào)整的系統(tǒng)。例如，一些示例性實施方式包括:通過對熱界面材料(例如，單獨的材料，已經(jīng)應(yīng)用于傳熱表面的材料，等等)進(jìn)行減壓處理并隨后使用該熱界面材料以例如在傳熱系統(tǒng)中的傳熱表面之間進(jìn)行傳熱等，來調(diào)整熱界面材料。這種調(diào)整可以在例如將熱界面材料安裝在傳熱系統(tǒng)中之前、同時或之后(例如，在將熱界面材料置于傳熱表面之間的間隙中之前、同時或之后)完成，或者甚至在使用熱界面材料在傳熱系統(tǒng)的傳熱表面之間進(jìn)行傳熱之前或同時完成。一些示例性實施方式還包括:在抑制熱界面材料與周圍氣體接觸的條件下將經(jīng)調(diào)整的熱界面材料(例如，單獨的材料，已應(yīng)用于傳熱表面的材料，等等)包裝在容器(例如，密封容器等)中，并在所期望的條件(例如，直至使用熱界面材料時、在儲存熱界面材料的過程中、在運輸熱界面材料的過程中，等等)下將熱界面材料保持在該容器中，從而在終端用戶開封和使用熱界面材料時提高熱界面材料的運行可靠性。
[0040]下面將參考附圖更加全面地描述示例性實施方式。
[0041]圖1說明的是本公開內(nèi)容的用于加工熱界面材料(例如，整塊供給的熱界面材料等)的示例性方法100的流程圖。在例如在經(jīng)歷周期性溫度變化的傳熱裝置中使用熱界面材料在部件的傳熱表面之間進(jìn)行傳熱時，這種加工可以幫助抑制裂紋的形成和/或提高熱界面材料的運行可靠性。示例性方法100是在以下情況下描述的:在將熱界面材料安裝在傳熱系統(tǒng)中之前加工熱界面材料。但是，應(yīng)理解為，示例性方法100也適用于以下情況:在將熱界面材料安裝到傳熱系統(tǒng)中的同時加工熱界面材料，和在熱界面材料已安裝于傳熱系統(tǒng)中之后加工熱界面材料。
[0042]所述方法100通常包括通過使熱界面材料經(jīng)受減壓來調(diào)整熱界面材料的操作102，和抑制環(huán)境氣體與經(jīng)調(diào)整的熱界面材料接觸的操作104，例如，在將熱界面材料用于傳熱系統(tǒng)中之前進(jìn)行抑制。方法100可以應(yīng)用于任何尺寸和/或任何量的熱界面材料(例如，大塊的熱界面材料等)。
[0043]在示例性方法100中，調(diào)整熱界面材料的操作102通常包括:將熱界面材料置于調(diào)整系統(tǒng)中(例如，在調(diào)整系統(tǒng)的容器部分中，等等)，并降低熱界面材料周圍的壓力，從而例如從熱界面材料中除去所裹挾的氣體，等等。將所述調(diào)整系統(tǒng)構(gòu)造為使熱界面材料保持在總體密封的條件下。這使得在熱界面材料周圍的調(diào)整系統(tǒng)中實現(xiàn)了所期望的減壓條件(并隨后根據(jù)需要維持該減壓條件)。所述調(diào)整系統(tǒng)可以包括真空室、可氣密密封的桶(例如，5加侖的桶等)、可密封的袋(例如，塑料熱封袋等)、至少一個或更多個分配盒、至少一個或多個可密封的管、任何適合的可密封的包裝或容器、圖2所示的調(diào)整系統(tǒng)220和40加侖的混合器等，以上都在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)。在另一些示例性實施方式中，調(diào)整熱界面材料的操作102可以包括至少一個或更多個其他適當(dāng)?shù)牟僮?，從而例如從熱界面材料中除去所裹挾的氣體等。
[0044]如剛才所述，降低熱界面材料周圍的壓力可以包括采用適當(dāng)?shù)牟僮?例如，抽吸操作、真空操作、其他密封操作等)從熱界面材料周圍的調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)部除去氣體(例如，空氣等)。這在調(diào)整系統(tǒng)中，在熱界面材料周圍創(chuàng)建了低壓環(huán)境(例如，中度真空等)，其中熱界面材料周圍的壓力低于調(diào)整系統(tǒng)外部的環(huán)境壓力(例如環(huán)境空氣壓力等)。例如，在熱界面材料周圍獲得的壓力可以是完全真空的約1.0%(約29.5英寸汞柱絕對值(inHg abs)、約
14.5磅/平方英寸絕對值(psia)、約100千帕斯卡絕對值(kPa abs)或約750托)?完全真空的約 99.999%(約 0.0004inHg abs、約 0.0002psia、約 0.0OlkPa abs 或約 0.0lTorr)。
[0045]例如，可以在調(diào)整系統(tǒng)上安裝一個氣門，并可以通過該氣門來抽真空，以使調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)部的熱界面材料周圍直接減壓(例如，從其中除去氣體等)?？梢詫峤缑娌牧鲜┘诱婵詹⒊掷m(xù)所需的時間，從而在調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)(及熱界面材料周圍)獲得所需的壓力。在施加真空后基本可以立即在熱界面材料周圍實現(xiàn)所獲得的壓力(例如，降低的壓力、真空等)。例如,可對位于調(diào)整系統(tǒng)中的熱界面材料施加至少約5分鐘的至少約381托(至少約15inHgabs、至少約7.37psia或至少約50.8kPa abs)(表壓)的真空，以實現(xiàn)所需的減壓。
[0046]作為另外一種選擇，降低熱界面材料周圍的壓力可以包括:在保持熱界面材料周圍的調(diào)整系統(tǒng)的體積基本恒定的同時降低熱界面材料周圍的調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)的氣體溫度，或者在保持熱界面材料周圍的調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)的氣體溫度基本恒定的同時增大熱界面材料周圍的調(diào)整系統(tǒng)的體積，等等。
[0047]例如，可以加熱調(diào)整系統(tǒng)和其所包含的熱界面材料，然后將其蓋上以在熱界面材料周圍制造低壓環(huán)境。更特別地，可以將調(diào)整系統(tǒng)的容器部分和其所包含的熱界面材料加熱至任何所需的溫度，然后可以用蓋封閉仍被加熱的容器部分，從而將熱界面材料密封于其中。當(dāng)熱界面材料冷卻時，在容器部分與蓋之間將形成輕度真空/氣密密封。應(yīng)該理解，容器部分和/或熱界面材料的溫度只需略微升高，這樣，在隨后用蓋封閉調(diào)整系統(tǒng)的容器部分并使其中的熱界面材料冷卻時，就會在熱界面材料周圍產(chǎn)生輕度真空。但是，根據(jù)所要實現(xiàn)的所需真空水平，可以將容器部分和/或熱界面材料加熱至本公開內(nèi)容范圍內(nèi)的任何所需溫度(例如，高于調(diào)整系統(tǒng)和/或調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)的熱界面材料周圍的環(huán)境空氣溫度的任何溫度，且不超過調(diào)整系統(tǒng)的容器部分的極限(例如，對于塑料容器部分而言為約80°C，等等)，等等)。此外，根據(jù)所要實現(xiàn)的所需真空水平，可以對容器部分和/或熱界面材料加熱任何所需的時長(例如，約30秒、約24小時等)。
[0048]所述方法100的操作104 (抑制環(huán)境氣體與經(jīng)調(diào)整的熱界面材料接觸)通常包括將經(jīng)調(diào)整的熱界面材料保持在總體密封的狀況下。這會保護(hù)經(jīng)調(diào)整的熱界面材料，以在需要使用熱界面材料或者將熱界面材料轉(zhuǎn)移至另一容器(例如，用于包裝、存儲、運輸?shù)鹊娜萜?中之前避免使其暴露于環(huán)境氣體。這樣，在例如需要使用、存儲或向終端用戶運輸熱界面材料等之前，可以根據(jù)需要使熱界面材料保持在總體密封的狀況下。當(dāng)以總體密封的狀況運輸至終端用戶時，終端用戶可以開封熱界面材料(使熱界面材料暴露于環(huán)境氣體)并根據(jù)需要安裝熱界面材料(例如，在所期望的時間范圍內(nèi)安裝，等等)。如上所述，本發(fā)明人已經(jīng)出乎意料地發(fā)現(xiàn)，如果在開封熱界面材料之后約48小時或更短時間內(nèi)安裝好經(jīng)調(diào)整的熱界面材料以用于傳熱系統(tǒng)中的部件(在運行過程中經(jīng)歷周期性溫度變化)，則對熱界面材料的這種調(diào)整能夠幫助抑制使用過程中熱界面材料中裂紋、空穴等的形成(由此提高熱界面材料的運行可靠性)。
[0049]將經(jīng)調(diào)整的熱界面材料保持在總體密封的狀況下可以包括:在實施所述調(diào)整操作102之后，將經(jīng)調(diào)整的熱界面材料保持在調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)(例如，保持在調(diào)整了熱界面材料后的調(diào)整系統(tǒng)的容器部分內(nèi)，等等)。例如，可以將熱界面材料保持在減壓條件下(例如，連續(xù)真空下，等等)的調(diào)整系統(tǒng)中?；蛘?，真空可以是不連續(xù)的，并且可以采用適當(dāng)?shù)牟僮鱽砻芊馑稣{(diào)整系統(tǒng)的用來從熱界面材料周圍除去所裹挾的氣體的任何開口部分(例如，調(diào)整系統(tǒng)的容器部分的任何開口部分等)，由此抑制環(huán)境氣體與經(jīng)調(diào)整的熱界面材料接觸。這樣，在例如需要使用、存儲、向終端用戶運輸熱界面材料前，在需要將熱界面材料轉(zhuǎn)移至其他容器(例如，用于包裝等的容器)中前，可以根據(jù)需要將熱界面材料保持在調(diào)整系統(tǒng)中(例如，在調(diào)整系統(tǒng)的容器部分中，等等)。
[0050]作為另外一種選擇，將經(jīng)調(diào)整的熱界面材料保持在總體密封的狀況下可以包括:將經(jīng)調(diào)整的熱界面材料從調(diào)整系統(tǒng)轉(zhuǎn)移(例如，為了包裝等)至所需的可密封容器(例如，氣密密封容器、氣密包裝容器等)中，由此將熱界面材料保持在抑制經(jīng)調(diào)整的熱界面材料與環(huán)境氣體接觸的條件下。所述容器可以包括例如本公開內(nèi)容范圍內(nèi)的可氣密密封的桶(例如，5加侖的桶等)、可密封的袋(例如，塑料熱封袋等)、至少一個或更多個分配盒、至少一個或更多個可密封的管、任何適合的可密封的包裝或容器等等。這樣，在例如需要使用、存儲或向終端用戶運輸之前，可以根據(jù)需要將熱界面材料保持在密封容器中。當(dāng)在密封容器中運輸至終端用戶時，終端用戶可以打開密封的容器(使容器中的壓力恢復(fù)為環(huán)境壓力)，并根據(jù)需要安裝熱界面材料。
[0051]根據(jù)需要和/或期望，當(dāng)加工熱界面材料時，可以重復(fù)進(jìn)行調(diào)整熱界面材料的操作102和抑制環(huán)境氣體與經(jīng)調(diào)整的熱界面材料接觸的操作104中的至少一個或更多個操作(重復(fù)至少一次以上)。例如，如果經(jīng)調(diào)整的熱界面材料暴露在了環(huán)境氣體下，但在該暴露之后約48小時或更短時間內(nèi)不會使用，則可以在使用熱界面材料之前重復(fù)進(jìn)行操作102(以及可能的操作104)來重調(diào)整熱界面材料，由此如本文所主要公開地提高操作可靠性。
[0052]圖2說明的是被構(gòu)造用于調(diào)整本公開內(nèi)容的熱界面材料的示例性系統(tǒng)220。例如，所示系統(tǒng)220可以與方法100及其操作102和104中的至少一個或多個結(jié)合使用。特別是，系統(tǒng)220被構(gòu)造用來將熱界面材料收納于其中(例如，單獨的材料，已安裝于傳熱表面的材料，等等)、調(diào)整熱界面材料(例如，從熱界面材料中除去所裹挾的氣體，等等)、然后根據(jù)需要將熱界面材料保持在減壓條件下。
[0053]如圖2所示，所示系統(tǒng)220通常包括容器222和偶接于容器222的第一和第二閥組件224、226。容器222被構(gòu)造用來將熱界面材料收納于其中。此外，第一和第二閥組件224、226被構(gòu)造用來控制(與真空源(未示出)配合)流入和/或流出容器222的氣流(例如，用于降低容器222中的壓力并從容器222內(nèi)的熱界面材料中除去所裹挾的氣體，等等)。例如，閥組件224運行時調(diào)節(jié)通向系統(tǒng)220的空氣壓力。而閥組件226運行時監(jiān)控通過管線228流向容器222的空氣的壓力(通過儀表單元226a來監(jiān)控)，并監(jiān)控容器222內(nèi)部的真空水平(通過儀表單元226b來監(jiān)控)。
[0054]容器222包括:被構(gòu)造用來將熱界面材料固定在容器222中的基體230，和被構(gòu)造用來蓋住基體230的蓋232?？梢栽谏w232與基體230之間提供襯墊(不可見)以幫助將熱界面材料充分密封在容器222中(當(dāng)放置蓋232以蓋住基體230時)。通過適當(dāng)?shù)牟僮?例如，機(jī)械緊固件等)，可以將蓋232偶接于基體230，蓋232可以包括透明和/或半透明材料，以使容器222中的熱界面材料可以透過蓋232來查看。所示容器222具有總體為圓柱形的形狀，但可以具有本公開內(nèi)容范圍內(nèi)的任何其他適合的形狀(例如，立方形、球形等)。另外，容器222可以具有任何所需的尺寸(例如，5加侖等)和/或可以由本公開內(nèi)容范圍內(nèi)的任何所需的材料(例如，金屬材料(例如，鋼、鋁、其組合等)、塑料材料、其組合等)構(gòu)成。
[0055]在操作所示系統(tǒng)220時，熱界面材料位于基體230中，蓋232位于基體230上方以將熱界面材料充分密封在容器222中。然后操作第一和第二閥組件224、226以將容器222內(nèi)抽真空并降低容器222中的熱界面材料周圍的壓力(例如，從熱界面材料中除去所裹挾的氣體，等等)。例如，可以操作第一和第二閥組件224、226以將容器222抽真空到至少約381托(約15inHg abs)并保持至少約5分鐘，以降低容器222中熱界面材料附近的壓力。在施加真空之后，經(jīng)調(diào)整的熱界面材料可以根據(jù)需要保留在容器222中。或者，可以將熱界面材料從容器222中取出，從而如本文所公開的，進(jìn)行使用和后續(xù)包裝等。在另一些示例性實施方式中，可以將系統(tǒng)抽至小于約381托(約15inHg abs)的真空以從熱界面材料中除去所裹挾的氣體，和/或可以抽真空小于約5分鐘。
[0056]在本公開內(nèi)容的一些示例性實施方式中，熱界面材料經(jīng)設(shè)置適合用于填充傳熱系統(tǒng)中傳熱表面之間的間隙。此處，熱界面材料通常包括基材和分散在基材中的導(dǎo)熱顆粒。在用熱界面材料填充傳熱系統(tǒng)中傳熱表面間隙之前約8小時內(nèi)或者在將熱界面材料儲存在抑制環(huán)境氣體與經(jīng)調(diào)整的熱界面材料接觸的條件下之前約8小時內(nèi)，使熱界面材料經(jīng)受減壓，由此調(diào)整熱界面材料(例如，在將熱界面材料安裝在電氣部件等中之前、同時或之后進(jìn)行所述調(diào)整)。如本文所述，這有助于提高熱界面材料在傳熱表面之間傳熱的運行可靠性。在一些示例性實施方式中，使熱界面材料經(jīng)受低于環(huán)境空氣壓力的減壓條件。并且在一些示例性實施方式中，使熱界面材料經(jīng)受約0.01托~約750托的減壓條件。
[0057]在本公開內(nèi)容的一些示例性實施方式中，將經(jīng)調(diào)整的熱界面材料包裝在所需的容器內(nèi)，例如，為了進(jìn)行存儲、運輸?shù)?例如，單獨的材料，已安裝于傳熱表面的材料，等等)。所述容器可以是能夠與包裝在其中的熱界面材料一起在抑制環(huán)境氣體與經(jīng)調(diào)整的熱界面材料接觸的條件下氣密密封的容器。在一些示例性實施方式中，熱界面材料在氣密密封的容器中載運、存儲等。在一些示例性實施方式中，在使用(例如，用來在傳熱表面之間傳熱等)前約48小時以下，將熱界面材料一直保持在抑制環(huán)境氣體與經(jīng)調(diào)整的熱界面材料接觸的條件下。更特別地，可以將熱界面材料一直保持在這種條件下直至使用前約24小時以下，或者更特別地，直至使用前約12小時以下，進(jìn)一步更特別地，直至使用前約8小時以下。在一些示例性實施方式中，可以將熱界面材料從氣密密封的容器中取出，然后根據(jù)需要對其進(jìn)行重調(diào)整(例如，在暴露于周圍氣體后約48小時或更短時間內(nèi)不使用熱界面材料時，等等。
[0058]在一些示例性實施方式中，本公開內(nèi)容的熱界面材料基本不具有在填充傳熱系統(tǒng)的傳熱表面間隙的熱界面材料的使用過程中所形成的裂紋。例如，在將熱界面材料暴露于約-20°C的溫度與約160°C的溫度之間的熱循環(huán)等約至少10個循環(huán)以上(例如，10個循環(huán)、20個循環(huán)、40個循環(huán)、50個循環(huán)、1，000個循環(huán)等)之后，熱界面材料可以基本無裂紋。再例如，在將熱界面材料暴露于包括至少約100°C的溫度變化的熱循環(huán)至少約10個循環(huán)以上(例如，10個循環(huán)、20個循環(huán)、40個循環(huán)、50個循環(huán)、1，000個循環(huán)等)之后，熱界面材料可以基本無裂紋。
[0059]在一些示例性實施方式中，本公開內(nèi)容的熱界面材料基本不具有在暴露于熱循環(huán)分析的過程中所形成的裂紋。在一些示例性實施方式中，熱界面材料基本不具有在使熱界面材料暴露于包括至少約100°c的溫度變化的熱循環(huán)的過程中所形成的裂紋。在一些示例性實施方式中，本公開內(nèi)容的熱界面材料基本不具有在使熱界面材料暴露于約-20°c至約90°C的熱循環(huán)的過程中所形成的裂紋。在一些示例性實施方式中，熱界面材料基本不具有在使熱界面材料暴露于約_20°C至約120°C的熱循環(huán)的過程中所形成的裂紋。在一部分這些示例性實施方式中，本公開內(nèi)容的熱界面材料基本不具有在使熱界面材料暴露于約至少10個循環(huán)以上(例如，10個循環(huán)、20個循環(huán)、40個循環(huán)、50個循環(huán)、1，000個循環(huán)等)的熱循環(huán)的過程中所形成的裂紋。
[0060]在一個示例性實施方式中，在第一時段，在使用填充了至少兩個表面的間隙的熱界面材料的過程中，本公開內(nèi)容的熱界面材料基本不具有在使熱界面材料暴露于約-20°C的溫度與約160°C的溫度之間的熱循環(huán)約至少10個循環(huán)的過程中所形成的裂紋。但是，在第二時段，在使熱界面材料(例如，同一熱界面材料、取自同一批供給的熱界面材料的樣品等)暴露于環(huán)境空氣至少約8小時以上之后，在使用填充了至少兩個表面的間隙的熱界面材料的過程中使熱界面材料暴露于約_20°C的溫度與約160°C的溫度之間的熱循環(huán)約至少10個循環(huán)后，熱界面材料表現(xiàn)出了裂紋形成。
[0061]適合用于本公開內(nèi)容的示例性熱界面材料可以包括寬范圍的材料，包括但不限于導(dǎo)熱油灰、導(dǎo)熱膏、導(dǎo)熱隙墊、有機(jī)(例如，聚合物)材料(與無機(jī)(例如，金屬焊料)材料相比)、固化的自支持或獨立式墊或片(與可涂抹的糊劑或可回流的焊料不同)，等等。
[0062]實施例[0063]以下實施例本質(zhì)上是示例性的?？梢愿淖円韵聦嵤├幻撾x本公開內(nèi)容的范圍。
[0064]實施例1
[0065]在本實施例中，用四份導(dǎo)熱油灰樣品(硅酮熱隙填料產(chǎn)品)來評價所裹挾的氣體的存在。該導(dǎo)熱油灰的熱導(dǎo)率為約3瓦/米-開爾文(W/mK)，密度為約2.4克/立方厘米(g/cc)。
[0066]第一樣品包括在實驗室環(huán)境條件下暴露了約24小時的導(dǎo)熱油灰的整塊球。然后將該樣品浸入透明玻璃缸中的脫氣液態(tài)硅酮中，并將該缸放置在真空室(具有觀察樣品用的透明窗)內(nèi)。對真空室內(nèi)部抽逐漸加強(qiáng)的真空，從而在該室內(nèi)產(chǎn)生約127托(約5inHgabs)的最終低壓(該室內(nèi)產(chǎn)生約_25inHg的儀表讀數(shù))。在該室內(nèi)將樣品保持在此低壓下約I小時，隨后進(jìn)行以下觀察。在約254托(約IOinHg abs)的減壓條件下氣泡開始在樣品表面上形成，并且直至約127托(約5inHg abs)的最終低壓前氣泡量都在增加。圖3顯示的是大約在室內(nèi)達(dá)到約127托(約5inHg abs)的減壓條件時的第一樣品(和自其上浮現(xiàn)的氣泡)。然后裂紋開始在樣品表面上形成，同時氣泡從裂紋中浮現(xiàn)。在約127托(約5inHg abs)的減壓條件持續(xù)了約15分鐘后，約少于50%的氣泡仍在從樣品中浮現(xiàn)。并且，在約127托(約5inHg abs)的減壓條件持續(xù)了約I小時后，僅少部分氣泡仍在從樣品中浮現(xiàn)，這意味著大百分比的氣體已從樣品中除去。
[0067]第二樣品包括在約127托(約5inHg abs)(儀表讀數(shù)為約_25inHg)的減壓條件下經(jīng)歷了約15分鐘的初始真空調(diào)整操作(根據(jù)本公開內(nèi)容)的導(dǎo)熱油灰的整塊球。然后將該經(jīng)真空調(diào)整的樣品浸入(緊隨真空調(diào)整操作之后)透明玻璃缸中的脫氣液態(tài)硅酮中，并將該缸放置在真空室(具有觀察樣品用的透明窗)內(nèi)。以與第一樣品基本相同的方式對真空室抽真空，從而在該室內(nèi)產(chǎn)生約127托(約5inHg abs)的最終低壓。然后將該樣品保持在此低壓下約I小時。圖4顯示的是大約在室內(nèi)達(dá)到約127托(約5inHg abs)的減壓條件時的第二樣品。如圖4所示，與第一樣品相比(圖3)，第二樣品展現(xiàn)出顯著減少的來自其表面的起泡量。具體而言，大約在室內(nèi)達(dá)到約127托(約5inHg abs)的減壓條件時的第二樣品的所觀察到的氣泡量與第一樣品在暴露于約127托(約5inHg abs)的減壓條件約I小時之后所觀察到的氣泡量大致相同。因此，與第二樣品相關(guān)的氣泡減少(與第一樣品相比)證明所述初始真空調(diào)整操作有效地從第二樣品中除去了所裹挾的氣體。
[0068]第三樣品包括在約127托(約5inHg abs)的減壓條件了經(jīng)歷了約15分鐘的初始真空調(diào)整操作的導(dǎo)電油灰的整塊球。在此真空調(diào)整操作之后，將樣品置于實驗室環(huán)境條件下約12小時。然后將該樣品浸入透明玻璃缸中的脫氣液態(tài)硅酮中，并將該缸放置在真空室(具有觀察樣品用的透明窗)內(nèi)。以與第一樣品基本相同的方式對真空室抽真空，從而在該室內(nèi)產(chǎn)生約127托(約5inHg abs)的最終低壓。然后將該樣品保持在此低壓下約I小時。圖5顯示的是大約在室內(nèi)的減壓達(dá)到約127托(約5inHg abs)時的第三樣品(和自其上浮現(xiàn)的氣泡)。如圖5所示，大量氣泡以與第一樣品(圖3)相似的方式從樣品上浮現(xiàn)，這表明，通過初始真空調(diào)整操作除去樣品中所裹挾的氣體，在如本文中所述將樣品隨后暴露于環(huán)境氣體時，是可逆的。
[0069]第四樣品包括在約127托(約5inHg abs)的減壓條件了經(jīng)歷了約15分鐘的初始真空調(diào)整操作的導(dǎo)電油灰的整塊球。在此真空調(diào)整操作之后，將樣品儲存在除去了氣體的密封袋中(以幫助抑制樣品與環(huán)境氣體接觸)約I個月。然后將該樣品浸入透明玻璃缸中的脫氣液態(tài)硅酮中，并將該缸放置在真空室(具有觀察樣品用的透明窗)內(nèi)。以與第一樣品基本相同的方式對真空室抽真空，從而在該室內(nèi)產(chǎn)生約127托(約5inHg abs)的最終低壓。然后將該樣品保持在此低壓下約I小時。圖6顯示的是大約在室內(nèi)達(dá)到約127托(約5inHg abs)的減壓條件時的第四樣品(和自其上浮現(xiàn)的氣泡)。如圖6所示，第四樣品展現(xiàn)出與第一樣品(圖3)和第三樣品(圖5)相比顯著減少的來自其表面的起泡量，這表明在儲存期間沒有大量氣體裹挾在樣品中。
[0070]實施例2
[0071]在本實施例中，對兩份導(dǎo)熱油灰樣品(硅酮熱隙填料產(chǎn)品)進(jìn)行熱循環(huán)分析。該導(dǎo)熱油灰的熱導(dǎo)率為約3W/mK，密度為約1.5g/cc。
[0072]將該導(dǎo)熱油灰的第一樣品置于容器中，并使其經(jīng)受減壓。特別地，通過對容器和導(dǎo)熱油灰施加約5分鐘的約381托(約15inHg abs)的真空(以使第一樣品得到真空調(diào)整)而從容器中除去氣體(從容器中的樣品中除去所裹挾的氣體)。不使導(dǎo)熱油灰的第二樣品經(jīng)受減壓(因此其未得到真空調(diào)整)。然后立即對第一和第二樣品進(jìn)行熱循環(huán)分析。將每個樣品放置在一對玻璃板之間，以便可以容易地觀察到熱循環(huán)分析的效果。間隔物將每對板分開，以使每個樣品都具有約40密耳至約60密耳(約I毫米?約1.5毫米)的基本恒定的厚度。并且，將每對板都用彈簧夾夾具固定在一起，以幫助將樣品保持在該厚度。然后將各樣品置于循環(huán)烘箱中，所述烘箱經(jīng)程序化而使樣品在約-20°C的溫度至約160°C的溫度之間循環(huán)約42個循環(huán)(其中每個循環(huán)持續(xù)約4小時)。圖7顯示的是分析之后的經(jīng)真空調(diào)整的第一樣品。而圖8顯示的是分析之后的未經(jīng)調(diào)整的第二樣品。比較圖7和圖8可以看出，經(jīng)真空調(diào)整的第一樣品(圖7)在分析后基本不含可見裂紋，而未經(jīng)調(diào)整的第二樣品(圖8)具有明顯可見的裂紋。
[0073]實施例3
[0074]在本實施例中，對兩份導(dǎo)熱油灰樣品(硅酮熱隙填料產(chǎn)品)進(jìn)行熱循環(huán)分析。該導(dǎo)熱油灰的熱導(dǎo)率為約2W/mK，密度為約3.0g/cc。
[0075]將該導(dǎo)熱油灰的第一樣品置于容器中，并使其經(jīng)受減壓。特別地，通過對容器和樣品施加約5分鐘的約381托(約15inHg abs)的真空(以使第一樣品得到真空調(diào)整)而從容器中除去氣體(從容器中的樣品中除去所裹挾的氣體)。不使導(dǎo)熱油灰的第二樣品經(jīng)受減壓(因此其未得到真空調(diào)整)。然后立即對第一和第二樣品進(jìn)行熱循環(huán)分析。將每個樣品放置在一對玻璃板之間，以便可以容易地觀察到熱循環(huán)分析的效果。間隔物將每對板分開，以使每個樣品都具有約40密耳至約60密耳(約I毫米?約1.5毫米)的基本恒定的厚度。并且，將每對板都用彈簧夾夾具固定在一起，以幫助將樣品保持在該厚度。然后將各樣品置于循環(huán)烘箱中，所述烘箱經(jīng)程序化而使樣品在約-20°C的溫度至160°C的溫度之間循環(huán)約42個循環(huán)(其中每個循環(huán)持續(xù)約4小時)。圖9顯示的是分析后的經(jīng)真空調(diào)整的第一樣品。而圖10顯示的是分析后的未經(jīng)調(diào)整的第二樣品。比較圖9和圖10可以看出，經(jīng)真空調(diào)整的第一樣品(圖9)在分析后基本不含可見裂紋，而未經(jīng)調(diào)整的第二樣品(圖10)具有明顯可見的裂紋。
[0076]實施例4
[0077]在本實施例中，對兩份導(dǎo)熱油灰樣品(硅酮熱隙填料產(chǎn)品)進(jìn)行熱循環(huán)分析。該導(dǎo)熱油灰的熱導(dǎo)率為約3W/mK，密度為約2.4g/cc。
[0078]將該導(dǎo)熱油灰的第一樣品置于容器中，并使其經(jīng)受減壓。特別地，通過對容器和樣品施加約5分鐘的約381托(約15inHg abs)的真空(以使第一樣品得到真空調(diào)整)而從容器中除去氣體(從容器中的樣品中除去所裹挾的氣體)。不使導(dǎo)熱油灰的第二樣品經(jīng)受減壓(因此其未得到真空調(diào)整)。然后立即對第一和第二樣品進(jìn)行熱循環(huán)分析。將每個樣品放置在一對玻璃板之間，以便可以容易地觀察到熱循環(huán)分析的效果。間隔物將每對板分開，以使每個樣品都具有約40密耳至約60密耳(約I毫米?約1.5毫米)的基本恒定的厚度。并且，將每對板用彈簧夾夾具固定在一起，以幫助將樣品保持在該厚度。然后將各樣品置于循環(huán)烘箱中，所述烘箱經(jīng)程序化而使樣品在約-20°C的溫度至160°C的溫度之間循環(huán)約42個循環(huán)(其中每個循環(huán)持續(xù)約4小時)。圖11顯示的是分析后的經(jīng)真空調(diào)整的第一樣品。而圖12顯示的是分析后的未經(jīng)調(diào)整的第二樣品。比較圖11和圖12可以看出，經(jīng)真空調(diào)整的第一樣品(圖11)在分析后基本不含可見裂紋，而未經(jīng)調(diào)整的第二樣品(圖12)具有明顯可見的裂紋。
[0079]實施例5
[0080]在此實施例中，對兩份導(dǎo)熱膏樣品(硅酮類熱膏，其熱導(dǎo)率為約3.8W/mK、密度為約2.6g/cc，并適合用于高性能計算機(jī)處理器等中)進(jìn)行熱循環(huán)分析。將導(dǎo)熱膏的第一樣品置于容器中，并使其經(jīng)受減壓。特別地，通過對容器和樣品施加約5分鐘的約381托(約15inHg abs)的真空(以使第一樣品得到真空調(diào)整)而從容器中除去氣體(從容器中的樣品中除去所裹挾的氣體)。不使該導(dǎo)熱膏的第二樣品經(jīng)受減壓(因此其未得到真空調(diào)整)。然后立即對第一和第二樣品進(jìn)行熱循環(huán)分析。將每個樣品放置在一對玻璃板之間，以便可以容易地觀察到熱循環(huán)分析的效果。間隔物將每對板分開，以使每個樣品都具有約40密耳至約60密耳(約I毫米?約1.5毫米)的基本恒定的厚度。并且，將每對板用彈簧夾夾具固定在一起，以幫助將樣品保持在該厚度。然后將各樣品置于循環(huán)烘箱中，所述烘箱經(jīng)程序化而使樣品在約_20°C的溫度至160°C的溫度之間循環(huán)42個循環(huán)(其中每個循環(huán)持續(xù)約4小時)。圖13顯示的是分析后的經(jīng)真空調(diào)整的第一樣品。而圖14顯示的是分析后的未經(jīng)調(diào)整的第二樣品。比較圖13和圖14可以看出，經(jīng)真空調(diào)整的第一樣品(圖13)在分析后具有極少的可見裂紋，而未經(jīng)調(diào)整的第二樣品(圖14)具有明顯可見的裂紋。
[0081]實施例6
[0082]在本實施例中，對四份導(dǎo)熱油灰樣品(硅酮熱隙填料產(chǎn)品)進(jìn)行熱循環(huán)分析。該導(dǎo)熱油灰的熱導(dǎo)率為約3W/mK，密度為約2.4g/cc。
[0083]在分析之前，如下制備各樣品。將導(dǎo)熱油灰的第一樣品暴露于實驗室環(huán)境條件約24小時。在約127托(約5inHg abs)的減壓條件下對導(dǎo)熱油灰的第二樣品進(jìn)行約15分鐘的初始真空調(diào)整操作。在約127托(約5inHg abs)的減壓條件下對導(dǎo)熱油灰的第三樣品進(jìn)行約15分鐘的初始真空調(diào)整操作，然后將其暴露于實驗室環(huán)境條件約24小時。并且，在約127托(約5inHg abs)的減壓條件下對導(dǎo)熱油灰的第四樣品進(jìn)行約15分鐘的初始真空調(diào)整操作，然后將其包裝在真空下的密封容器中(以幫助抑制樣品與環(huán)境氣體接觸)約I個月。所述初始真空調(diào)整操作包括:將受試樣品置于容器中，然后將該容器內(nèi)抽真空至約127托(約5inHg abs)并持續(xù)約15分鐘。
[0084]在樣品制成之后，立即對這四個樣品進(jìn)行熱循環(huán)分析。將每個樣品都放置在一對總體為方形的玻璃板(尺寸為約2.5英寸X約2.5英寸，厚度為約0.25英寸)之間，以便可以容易地觀察到熱循環(huán)分析的效果。間隔物將每對板分開，以使每個樣品都具有約40密耳至約60密耳(約I毫米?約1.5毫米之間)的基本恒定的厚度。并且，將每對板都用彈簧夾夾具固定在一起，以幫助將樣品保持在該厚度。然后將各樣品置于循環(huán)烘箱中，所述烘箱經(jīng)程序化而使各樣品以約1.5°C /分鐘的速率在約_20°C的溫度至160°C的溫度之間循環(huán)約42個循環(huán)(使每個循環(huán)持續(xù)約4小時，并且該分析持續(xù)了約7天)。
[0085]圖15顯示的是分析之后的第一樣品，圖16顯示的是分析之后的第二樣品，圖17顯示的是分析之后的第三樣品，并且圖18顯示的是分析之后的第四樣品。比較圖15?18可以看出，在分析前約24小時內(nèi)進(jìn)行了初始真空調(diào)整操作的第二和第四樣品(分別為圖16和圖18)基本未表現(xiàn)出可見的裂紋。但是，在分析前在實驗室環(huán)境條件下暴露了約24小時的第一和第三樣品(分別為圖15和圖17)表現(xiàn)出了明顯可見的裂紋。因此，第一樣品(圖
15)顯示出熱循環(huán)對導(dǎo)熱油灰(未經(jīng)歷初始真空調(diào)整操作時)具有不良效果。第二樣品(圖
16)顯示出了施加于導(dǎo)熱油灰的真空調(diào)整操作的益處(例如，大大減少了表面開裂，等等)。第三樣品(圖17)顯示出，施加于導(dǎo)熱油灰的真空調(diào)整操作的益處可隨時間推移而消失，因此導(dǎo)熱油灰在涉及熱循環(huán)的應(yīng)用中的后續(xù)使用可能導(dǎo)致不合需要的裂紋形成。此外，第四樣品(圖18)顯示出施加于導(dǎo)熱油灰的真空調(diào)整操作的益處可以通過以下方式而得到長期保持:將經(jīng)真空調(diào)整的導(dǎo)熱油灰包裝在真空下的密封容器中，以保護(hù)其免于暴露于環(huán)境氣體。
[0086]因此，本公開內(nèi)容涉及在減壓條件(例如降低的大氣壓力等)下調(diào)整過的熱界面材料，和調(diào)整熱界面材料的方法。對熱界面材料的這種調(diào)整可以:在包裝熱界面材料之前完成；在將熱界面材料安裝到傳熱系統(tǒng)中之前、同時或之后完成；在使用熱界面材料在傳熱系統(tǒng)中的傳熱表面之間進(jìn)行傳熱之前或傳熱同時完成；等等。
[0087]本文所公開的是涉及加工熱界面材料的系統(tǒng)和方法的示例性實施方式，其目的是提高與傳熱系統(tǒng)一起使用(例如，用來在系統(tǒng)的傳熱表面之間傳熱，等等)的熱界面材料在熱循環(huán)等過程中的可靠性、操作性、抗裂紋形成性，這進(jìn)而又會提高傳熱系統(tǒng)在上述使用過程中的可靠性、操作性等，特別是在傳熱系統(tǒng)在上述使用過程中經(jīng)歷周期性溫度變化時。還公開了已根據(jù)本
【發(fā)明內(nèi)容】
加工了的熱界面材料(包括已經(jīng)歷減壓調(diào)整和/或經(jīng)受減壓處理的熱界面材料)的示例性實施方式。在這些實施方式中，對熱界面材料的調(diào)整可以在將熱界面材料安裝在傳熱系統(tǒng)中的傳熱表面之間之前、同時或之后完成，或者甚至在使用熱界面材料在傳熱系統(tǒng)中的傳熱表面之間進(jìn)行傳熱之前或同時完成。在一些示例性實施方式中，可以將經(jīng)調(diào)整的熱界面材料(例如，與傳熱系統(tǒng)分開的熱界面材料，安裝在傳熱系統(tǒng)中的熱界面材料，等等)在能夠抑制經(jīng)調(diào)整的熱界面材料與環(huán)境氣體接觸的條件下進(jìn)一步包裝和/或存儲(例如，單獨包裝和/或存儲，與安裝有熱界面材料的傳熱系統(tǒng)一起包裝和/或存儲，等等)。
[0088]本公開內(nèi)容的示例性實施方式通常涉及適合用于填充表面之間的間隙和/或在表面之間傳熱(例如，在傳熱系統(tǒng)中等)的熱界面材料。在一個示例性實施方式中，熱界面材料通常包括基材和分散于基材中的導(dǎo)熱顆粒。熱界面材料經(jīng)構(gòu)造后具有如下效果:在第一時段，在使用填充了至少兩個表面的間隙的熱界面材料的過程中，在使熱界面材料暴露于約_20°C的溫度與約160°C的溫度之間的熱循環(huán)約至少10個循環(huán)之后，熱界面材料基本不具有或?qū)⒒静痪哂辛鸭y；在第二時段，在使用填充了至少兩個表面的間隙的熱界面材料的過程中，在將熱界面材料暴露于環(huán)境空氣至少約8小時之后，在使熱界面材料暴露于約-20°C的溫度與約160°C的溫度之間的熱循環(huán)約至少10個循環(huán)之后，熱界面材料表現(xiàn)出或?qū)⒈憩F(xiàn)出裂紋形成。
[0089]在另一示例性實施方式中，熱界面材料通常包括基材和分散于基材中的導(dǎo)熱顆粒。此處，在減壓條件下調(diào)整熱界面材料，并且在調(diào)整熱界面材料后約48小時或更短時間內(nèi)，將熱界面材料置于抑制環(huán)境氣體與經(jīng)調(diào)整的熱界面材料接觸的容器中，或者將熱界面材料用于在傳熱系統(tǒng)的傳熱表面之間傳熱。在該不例性實施方式中，熱界面材料可以在將熱界面材料安裝在傳熱系統(tǒng)中之前、同時或之后調(diào)整?；蛘?，熱界面材料可以在將熱界面材料用于在傳熱系統(tǒng)的傳熱表面之間傳熱之前的任何時間或同時調(diào)整。
[0090]本公開內(nèi)容的示例性實施方式還通常涉及加工熱界面材料的方法，其目的是提高用于在至少兩個傳熱界面之間傳遞熱量時熱界面材料的運行可靠性。在一個實施方式中，方法通常包括:在減壓條件下調(diào)整熱界面材料，以使得熱界面材料在暴露于至少約10個循環(huán)的包括至少約100°c的溫度變化的熱循環(huán)之后基本不具有或?qū)⒒静痪哂辛鸭y。
[0091] 本公開內(nèi)容的示例性實施方式可用于調(diào)整整塊供給的熱界面材料。這種整塊供給可以包括任何所需體積的材料。
[0092]提供示例性實施方式是為了使本發(fā)明更為詳盡，并可將其范圍全面地傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。為使本公開內(nèi)容的實施方式得到全面理解，闡述了大量的具體細(xì)節(jié)，例如特定的部件、系統(tǒng)、裝置和方法的實例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，不必采用具體細(xì)節(jié)，示例性實施方式可以以多種不同形式實施，并且不應(yīng)將具體細(xì)節(jié)或示例性實施方式理解為對本發(fā)明范圍的限制。在一些示例性實施方式中，對于公知的方法、公知的設(shè)備結(jié)構(gòu)和公知的技術(shù)沒有詳細(xì)描述。另外，提供用本公開內(nèi)容的一個或多個示例性實施方式時所能夠?qū)崿F(xiàn)的優(yōu)點和改進(jìn)僅是出于說明的目的，并不限制本公開內(nèi)容的范圍，因為本文所公開的示例性實施方式可以提供全部上述優(yōu)點和改進(jìn)或者完全不提供上述優(yōu)點和改進(jìn)，但其仍落在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)。
[0093]本文所使用的術(shù)語僅出于描述特定示例性實施方式的目的，并非意在做出限制。除非上下文清楚地另有指出，本文所用的單數(shù)形式“一個”、“一種”和“所述”也意在包括復(fù)數(shù)形式。詞語“包含”、“包括”和“具有”是開放性的，因此是指存在所述的特征、整體、步驟、操作、要素和/或部件，但也不排除一種或多種其他特征、整體、步驟、操作、要素、部件和/或其組合的存在或加入。此處所述的方法步驟、過程和操作不應(yīng)被理解為必須按照所討論或說明的順序來執(zhí)行，除非特別限定了它們的執(zhí)行順序。還應(yīng)理解的是，可以采用額外或替代性的步驟。
[0094]當(dāng)將一個元件或?qū)用枋鰹槲挥诹硪辉驅(qū)拥摹吧稀被蛘摺耙Ш嫌凇?、“連接于”或“偶接于”另一元件或?qū)訒r，前者可以直接位于其他元件或?qū)由匣蛘咧苯右Ш嫌?、連接于或偶接于其他元件或?qū)?，或者其間可以存在插入的元件或?qū)?。相反，?dāng)將元件描述為“直接在”另一元件或?qū)印吧稀被蛘摺爸苯右Ш嫌凇?、“直接連接于”或“直接偶接于”另一元件或?qū)訒r，則可以不存在插入元件或?qū)?。?yīng)以相似方式理解用于描述元件之間的關(guān)系的其他詞語(例如，“在……之間”與“直接在……之間”，“相鄰”與“直接相鄰”，等等)。文本所使用的術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)列出項的任何一個和全部組合。用于修飾數(shù)值的術(shù)語“約”表示計算或測量允許在數(shù)值上存在一些輕微的不精確性(一定程度逼近精確的數(shù)值；近似或合理地接近該值；差不多)。如果出于某種原因“約”所帶來的不精確性在本領(lǐng)域中未被另外理解為此普通含義，則此處所使用的“約”指測量或使用此類參數(shù)的普通方法可以產(chǎn)生的至少一些誤差。例如，術(shù)語“通?！薄ⅰ按蠹s”和“基本”可在本文中用來表示在制造誤差容忍范圍內(nèi)。
[0095]雖然術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等可在本文中用來描述各種要素、部件、區(qū)域、層和/或部分，但是這些要素、部件、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)受這些術(shù)語的限制。這些術(shù)語可以僅用于將一種要素、部件、區(qū)域、層或部分與另一種區(qū)域、層或部分區(qū)分開。當(dāng)用于本文中時，例如“第一”、“第二”等術(shù)語和其他數(shù)字術(shù)語并不意味著順序或次序，除非上下文清楚指出。因此，上面所討論的第一要素、部件、區(qū)域、層或部分可以稱作第二要素、部件、區(qū)域、層或部分，而不脫離示例性實施方式的教導(dǎo)。
[0096]為便于描述，例如“內(nèi)”、“外”、“下方”、“之下”、“低于”、“高于”和“上”等空間相關(guān)
的術(shù)語可在本文中用來描述如附圖所示的一種要素或特征與另一種或多種要素或特征的關(guān)系。除了圖中所示的方向之外，空間相關(guān)的術(shù)語還旨在涵蓋設(shè)備在使用或操作時的不同方向。例如，如果圖中的設(shè)備被翻轉(zhuǎn)，則被描述為在其他要素或特征“下方”或“之下”的要素將被定向為在所述其他要素或特征的“上方”。因此，示例性的術(shù)語“之下”可以包括上和下兩個方向。設(shè)備可以被另外定向(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方向上旋轉(zhuǎn))，而本文所用的空間相關(guān)的描述語應(yīng)據(jù)此進(jìn)行理解。
[0097]另外，本文的特定值(例如，壓力、時間、尺寸等)的公開不排除可用于其他示例性實施方式中的其他值，這取決于例如所加工的特定熱界面材料和其他因素等。本文中對給定參數(shù)的特定數(shù)值范圍(例如，時間、壓力、尺寸等)的公開不排除可用于本文所公開的一個或多個實例中的其他數(shù)值和數(shù)值范圍。此外，可以設(shè)想，本文所述的特定參數(shù)的任何兩個特定值可以限定可以適用于給定參數(shù)的數(shù)值范圍的端點。對給定參數(shù)的第一數(shù)值和第二數(shù)值的公開可以理解為公開了該第一與第二值之間的任何值也可以用于給定參數(shù)。類似的是，可以設(shè)想，對參數(shù)的兩個以上數(shù)值范圍的公開(無論這些范圍是否嵌套、重疊或不同)涵蓋了可以利用所公開的范圍的端點來要求保護(hù)的所有可能的數(shù)值范圍組合。
[0098]提供對實施方式的上述描述是為了進(jìn)行說明和描述。這些描述并不意在窮舉或限制本公開內(nèi)容。特定實施方式的單獨要素或特征通常不限于該特定實施方式，而是在適用時可以互換，并可用在選定的實施方式中，即使沒有具體顯示或描述也是如此。還可以以多種方式使其進(jìn)行變化。不應(yīng)認(rèn)為這些變化脫離了本公開內(nèi)容，所有這些修改都意在包含于本公開內(nèi)容的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種熱界面材料，所述熱界面材料適合用來填充至少兩個表面之間的間隙以在所述至少兩個表面之間傳熱，所述熱界面材料包括: 基材；和 分散在所述基材中的導(dǎo)熱顆粒； 其中，所述熱界面材料經(jīng)歷了減壓調(diào)整和/或經(jīng)受了減壓處理，由此提高所述熱界面材料在熱循環(huán)過程中的運行可靠性和/或抗裂紋形成性。
2.如權(quán)利要求1所述的熱界面材料，其中: 在第一時段，在填充了至少兩個表面之間的間隙的所述熱界面材料的使用過程中，在使所述熱界面材料暴露于約_20°C的溫度與約160°C的溫度之間的熱循環(huán)約至少10個循環(huán)之后，所述熱界面材料基本不具有裂紋；和 在第二時段，在將所述熱界面材料暴露于環(huán)境空氣至少約8小時之后，在填充了至少兩個表面之間的間隙的所述熱界面材料的使用過程中，在使所述熱界面材料暴露于約_20°C的溫度與約160°C的溫度之間的熱循環(huán)約至少10個循環(huán)之后，所述熱界面材料表現(xiàn)出了裂紋形成。
3.如前述權(quán)利要求中任一項所述的熱界面材料，其中: 所述熱界面材料在低于環(huán)境空氣壓力的減壓條件下調(diào)整；和/或 所述熱界面材料在約0.01托~約750托的減壓條件下調(diào)整。
4.如前述權(quán)利要求中任一·項所述的熱界面材料，其中: 在將所述熱界面材料用于填充所述至少兩個表面之間的間隙以在所述至少兩個表面之間傳熱之前，所述熱界面材料經(jīng)歷減壓調(diào)整；或 在將所述熱界面材料用于填充所述至少兩個表面之間的間隙以在所述至少兩個表面之間傳熱的過程中，所述熱界面材料經(jīng)歷減壓調(diào)整；或 在放置所述熱界面材料以填充至少兩個表面之間的間隙從而在所述至少兩個表面之間傳熱之前、過程中或之后，所述熱界面材料經(jīng)歷減壓調(diào)整。
5.如前述權(quán)利要求中任一項所述的熱界面材料，其中，所述熱界面材料為導(dǎo)熱油灰、導(dǎo)熱膏或?qū)嵯秹|。
6.如前述權(quán)利要求中任一項所述的熱界面材料，其中，所述熱界面材料已經(jīng)歷了減壓調(diào)整，由此，在調(diào)整所述熱界面材料后約48小時或更短時間內(nèi)，將經(jīng)調(diào)整的所述熱界面材料置于抑制環(huán)境氣體與經(jīng)調(diào)整的所述熱界面材料接觸的容器中，或者用于在傳熱系統(tǒng)的至少兩個傳熱表面之間傳熱。
7.如權(quán)利要求6所述的熱界面材料，其中，在調(diào)整所述熱界面材料后約12小時或更短時間內(nèi)，將經(jīng)調(diào)整的所述熱界面材料置于抑制環(huán)境氣體與經(jīng)調(diào)整的所述熱界面材料接觸的容器中，或者用于在傳熱系統(tǒng)中的至少兩個傳熱表面之間傳熱。
8.如前述權(quán)利要求中任一項所述的熱界面材料，其中，所述熱界面材料處于抑制環(huán)境氣體與所述熱界面材料接觸的容器中。
9.如權(quán)利要求8所述的熱界面材料，其中，所述熱界面材料在處于所述容器中時經(jīng)歷減壓調(diào)整。
10.一種加工熱界面材料的方法，所述方法用來提高所述熱界面材料在用于在至少兩個傳熱表面之間傳熱時的運行可靠性，所述方法包括:通過使所述熱界面材料經(jīng)受減壓來調(diào)整所述熱界面材料。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，對所述熱界面材料的所述調(diào)整提高了所述熱界面材料在熱循環(huán)過程中的運行可靠性和/或抗裂紋形成性。
12.如權(quán)利要求10或11所述的方法，其中: 在使所述熱界面材料暴露于約至少10個循環(huán)的包括至少約100°C的溫度變化的熱循環(huán)之后，所述熱界面材料基本不具有裂紋；和/或 在使用所述熱界面材料在所述至少兩個傳熱表面之間傳熱的過程中，在使所述熱界面材料暴露于約至少10個循環(huán)的包括至少約100°C的溫度變化的熱循環(huán)之后，所述熱界面材料基本不具有裂紋。
13.如權(quán)利要求10~12中任一項所述的方法，其中: 調(diào)整所述熱界面材料的步驟包括:使所述熱界面材料經(jīng)受至少約127托的真空，以降低所述熱界面材料周圍的壓力；和/或 使所述熱界面材料經(jīng)受至少約127托的真空至少約5分鐘；和/或 調(diào)整所述熱界面材料的步驟包括:將所述熱界面材料周圍的壓力降低至低于環(huán)境空氣壓力的壓力；和/或 調(diào)整所述熱界面材料的步驟包括:將所述熱界面材料周圍的壓力降低至約0.01托~750 托。
14.如權(quán)利要求10~13中任一項所述的方法，所述方法還包括: 在調(diào)整所述熱界面材料后約48小時或更短時間內(nèi)抑制環(huán)境氣體與經(jīng)調(diào)整的所述熱界面材料接觸；和/或 在調(diào)整所述熱界面材料后約12小時或更短時間內(nèi)抑制環(huán)境氣體與經(jīng)調(diào)整的所述熱界面材料接觸。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述抑制環(huán)境氣體與經(jīng)調(diào)整的所述熱界面材料接觸包括:將經(jīng)調(diào)整的所述熱界面材料密封在容器中。
16.如權(quán)利要求10~13中任一項所述的方法，所述方法還包括:將經(jīng)調(diào)整的所述熱界面材料包裝在容器中，所述容器經(jīng)構(gòu)造能夠抑制環(huán)境氣體與經(jīng)調(diào)整的所述熱界面材料接觸。
17.如權(quán)利要求15或16所述的方法，所述方法還包括:將處在所述容器中的所述熱界面材料運送至終端用戶。
18.如權(quán)利要求10~17中任一項所述的方法，所述方法還包括: 在調(diào)整所述熱界面材料后約48小時或更短時間內(nèi)，使用經(jīng)調(diào)整的所述熱界面材料在傳熱系統(tǒng)中的至少兩個傳熱表面之間傳熱；和/或 在調(diào)整所述熱界面材料后約12小時或更短時間內(nèi)，使用經(jīng)調(diào)整的所述熱界面材料在傳熱系統(tǒng)中的至少兩個傳熱表面之間傳熱。
19.如權(quán)利要求10~18中任一項所述的方法，其中，通過使所述熱界面材料經(jīng)受減壓來調(diào)整所述熱界面材料的步驟包括:從所述熱界面材料中除去所裹挾的氣體。
20.如權(quán)利要求10~19中任一項所述的方法，所述方法還包括:將所述熱界面材料安裝到傳熱系統(tǒng)中；并且其中，通過使所述熱界面材料經(jīng)受減壓來調(diào)整所述熱界面材料的步驟包括:在將所述熱界面材料安裝到所述傳熱系統(tǒng)中之前調(diào)整所述熱界面材料；或 在將所述熱界面材料安裝到所述傳熱系統(tǒng)中的同時調(diào)整所述熱界面材料；或 在將所述熱界面材料安裝到所述傳熱系統(tǒng)中之后調(diào)整所述熱界面材料。
21.一種熱界面材料，所述熱界面材料按照權(quán)利要求10~20中任一項所述的方法被加工過。
22.一種熱界面材料，所述熱界面材料適合用于填充至少兩個表面之間的間隙以在所述至少兩個表面之間傳熱，所述熱界面材料包括: 基材；和 分散在所述基材中的導(dǎo)熱顆粒； 其中，所述熱界面材料經(jīng)歷了減壓調(diào)整；和/或 其中，所述熱界面材料經(jīng)構(gòu)造而使得: 在第一時段，在填充了至少兩個表面之間的間隙的所述熱界面材料的使用過程中，在使所述熱界面材料暴露于約_20°C的溫度與約160°C的溫度之間的熱循環(huán)約至少10個循環(huán)之后，所述熱界面材料將基本不具有裂紋；和 在第二時段，在將所述熱界面材料暴露于環(huán)境空氣至少約8小時之后，在填充了至少兩個表面之間的間隙的所述熱界面材料的使用過程中，在使所述熱界面材料暴露于約_20°C的溫度與約160°C的溫度之間的熱循環(huán)約至少10個循環(huán)之后，所述熱界面材料將表現(xiàn)出裂紋形成?！?br> 【文檔編號】H01L21/31GK103548123SQ201280024408
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年5月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月19日
【發(fā)明者】卡倫·J·布魯茲達(dá), 理查德·F·希爾, 布萊恩·瓊斯, 邁克爾·D·克雷格 申請人:萊爾德技術(shù)股份有限公司