CN112048182A - 利用固化剂的温度激活释放的热管理和/或emi缓解材料 - Google Patents

Abstract

本发明提供了利用固化剂的温度激活释放的热管理和/或EMI缓解材料。在示例性实施方式中，单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料包括位于包覆剂内的固化剂，其被构造成使得：在低于预定温度的温度，固化剂保持隔绝在包覆剂内并与基质隔离；并且在高于预定温度的温度，固化剂能够从包覆剂内释放以引发基质的固化。

Description

利用固化剂的温度激活释放的热管理和/或EMI缓解材料

技术领域

本公开总体上涉及利用固化剂的温度激活释放的热管理和/或EMI缓解材料。

背景技术

本节提供与本公开有关的背景信息，该背景信息不一定是现有技术。

诸如半导体、集成电路封装、晶体管等的电部件通常具有预先设计的最佳工作温度。理想地，预先设计的温度近似于周围空气的温度。但是电部件的构造产生热量。 如果不排除该热量，则电部件会在显著高于其正常或期望工作温度的温度工作。这种 过高的温度会对电部件的工作特性和相关联的装置的工作产生不利影响。

为了避免或至少减少由于产生热量而导致的不利的工作特性，应排除热量，例如通过将热量从正在进行工作的电部件传导到散热器。然后可以通过常规的对流和/或 辐射技术来冷却散热器。在传导期间，热量可以通过电部件与散热器之间的直接表面 接触和/或通过电部件和散热器表面通过中间介质或热界面材料(TIM)的接触来从正 在进行工作的电部件送到散热器。热界面材料可以用于填充热传递表面之间的间隙， 以相比于利用作为相对较差的热导体的空气填充间隙，提高热传递效率。

另外，电子装置的工作中的常见问题是在装置的电子电路内产生电磁辐射。这种辐射会导致电磁干扰(EMI)或射频干扰(RFI)，其会干扰特定距离内的其它电子装 置的操作。在不具有适当屏蔽的情况下，EMI/RFI干扰会导致重要信号的劣化或完全 丢失，从而使电子装置效率低下或无法工作。

用于改善EMI/RFI影响的常见解决方案是通过使用能够吸收和/或反射和/或重定向EMI能量的屏蔽件。这些屏蔽件通常用于将EMI/RFI局限在其源内，并隔离 EMI/RFI源附近的其它装置。

如本文所使用的，术语“EMI”应被认为通常包括并指代EMI发射和RFI发射， 并且术语“电磁”应被认为通常包括并指代来自外部源和内部源的电磁和射频。因此， 术语屏蔽(如本文所使用的)广泛地包括并且指代例如为了符合政府法规和/或实现 电子部件***的内部功能，缓解(或限制)EMI和/或RFI，诸如通过吸收、反射、 阻挡和/或重定向能量或其某种组合，以使该EMI和/或RFI不再造成干扰。

发明内容

提供了一种单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料，其包括基质和在包覆剂内的固化剂，所述包覆剂被构造成使得：在低于预定温度的温度，所述固化剂 保持隔绝在所述包覆剂内并与所述基质隔离；并且在高于所述预定温度的温度，所述 固化剂能从所述包覆剂内释放以引发所述基质的固化。

还提供了一种包括根据权利要求1或2所述的单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料的装置，其中：所述热管理和/或EMI缓解材料相对于所述装置的一 个或更多个热源和所述装置的一个或更多个排热/散热结构分配，使得所述热管理和/ 或EMI缓解材料能够操作用于限定或建立总体上在所述一个或更多个热源与所述一 个或更多个排热/散热结构之间的能够沿其传递热量的导热热路径的至少一部分；和/ 或所述热管理和/或EMI缓解材料相对于所述装置的一个或更多个部件分配，使得所 述热管理和/或EMI缓解材料能够操作用于为所述装置的所述一个或更多个部件提供 EMI缓解。

还提供了一种使用单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料的方法，所述方法包括以下步骤：将根据权利要求1或2所述的单件的可固化可分配的热管理和 /或EMI缓解材料加热至足以引起所述固化剂从所述包覆剂内释放以引发所述基质的 固化的温度。

还提供了一种对单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料的固化进行控制的方法，所述方法包括以下步骤：使用包覆剂内的固化剂，所述包覆剂被构造成使 得：在低于预定温度的温度，所述固化剂保持隔绝在所述包覆剂内并与基质隔离；并 且在高于所述预定温度的温度，所述固化剂能够从所述包覆剂内释放以引发所述基质 的固化。

具体实施方式

本文公开了可以利用固化剂的温度激活释放来固化的热管理和/或EMI缓解材料(例如，热界面材料(TIM)等)的示例性实施方式。在示例性实施方式中，热管理 和/或EMI缓解材料包括：在包覆剂(例如，非晶聚合物等)内的固化剂或交联剂(例 如，硅烷氢化物等)。包覆剂被构造成使得在被施加外部激励(例如，热量等)时， 固化剂或交联剂从包覆剂内释放或扩散出去以引发固化或交联反应。包覆剂可以包括 或限定壳体或囊，固化剂或交联剂被包覆在该壳体或囊中。

在示例性实施方式中，固化剂或交联剂被封装在囊(例如，微囊、微球等)内， 该囊具有如下壳体：在被施加外部激励时，该壳体能够改变形态或结构以使固化剂或 交联剂从该壳体释放或扩散出去并引发固化或交联反应。该囊可以包括非晶聚合物 (例如，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等)和/或具有当加热至高于非晶聚合物的玻 璃转变温度的温度时改变其结构的能力。在示例性实施方式中，囊包括PMMA微囊 (例如，具有从约47微米至58微米的平均直径的球形PMMA微囊或微球等)或其 它可温度激活的分子或囊(例如，其它聚合物囊等)。

在示例性实施方式中，单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料包括封装在聚合物壳体或囊内的固化剂或交联剂。聚合物壳体或囊被构造成，当加热到至少 预定温度时，该聚合物壳体或囊的聚合物结构改变。反过来，这允许固化剂或交联剂 从聚合物壳体或囊内释放或扩散出去，以引发固化或交联反应。

在低于预定温度的温度，聚合物壳体或囊保持相对刚性，以使固化剂或交联剂被隔绝在聚合物壳体或囊内并与基质材料(例如，乙烯基封端聚二甲基硅氧烷(PDMS) 等)隔离。在未通过聚合物壳体或囊释放或扩散出任何大量、显著和/或有效量的固 化剂或交联剂的情况下，由于在低于预定温度的温度没有固化或交联反应，因此基质 材料保持未固化。并且，未固化的热管理和/或EMI缓解材料可以在低于预定温度的 温度分配。但是在高于预定温度的温度，聚合物壳体或囊的结构改变，然后大量和/ 或有效量的固化剂或交联剂可以从聚合物壳体或囊内释放或通过聚合物壳体或囊扩 散出去。此时，释放的固化剂或交联剂(例如，硅烷氢化物等)随后可以引发与基质 材料(例如，乙烯基封端聚二甲基硅氧烷(PDMS)等)的固化或交联反应。

在示例性实施方式中，聚合物壳体或囊(广义地，包覆剂)包括非晶聚合物，诸 如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚(甲基丙烯酸乙酯)、聚(甲基丙烯酸异丁酯)、 聚(甲基丙烯酸丙酯)等。非晶聚合物优选具有约在期望发生固化的温度的玻璃转变 温度，例如，高于存储温度、高于材料分配温度、高于室温等。在低于玻璃转变温度 的温度，非晶聚合物壳体或囊保持相对刚性，并且隔绝或隔离其中的固化剂或交联剂。 相对刚性的非晶聚合物壳体或囊防止或抑制大量、显著和/或有效量的固化剂或交联 剂通过非晶聚合物释放或扩散。因此，由于没有固化或交联反应，因此热管理和/或 EMI缓解材料保持未固化且可分配。

但是当被加热到高于玻璃转变温度的温度时，非晶聚合物壳体或囊的结构改变，然后大量和/或有效量的固化剂或交联剂可以从非晶聚合物壳体或囊内释放或通过非 晶聚合物壳体或囊扩散出去。此时，释放的固化剂或交联剂可以随后引发与基质材料 (例如，乙烯基封端聚二甲基硅氧烷(PDMS)等)的固化或交联反应。

因此，本文公开的示例性实施方式允许固化剂或交联剂的受控(“按需”)释放， 其中，通过将非晶聚合物的温度控制在玻璃转变温度之上(开启)或玻璃转变温度之 下(关闭)，可控地开启或关闭固化剂或交联剂的释放。

在示例性实施方式中，聚合物壳体或囊(广义地，包覆剂)包括以下示例聚合物 材料中的一种或更多种，诸如具有在从约85摄氏度至约165摄氏度范围内、例如105 摄氏度、125摄氏度等的玻璃转变温度的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、具有约66摄 氏度的玻璃转变温度的聚(甲基丙烯酸乙酯)、具有约62摄氏度的玻璃转变温度的聚 (甲基丙烯酸异丁酯)、具有约52摄氏度的玻璃转变温度的聚(甲基丙烯酸丙酯)、 具有约98摄氏度的玻璃转变温度的聚(氯乙烯)、具有约57摄氏度的玻璃转变温度 的聚(丙烯酸苯酯)、具有约83摄氏度的玻璃转变温度的聚(甲基丙烯酸环己酯)、 具有约45摄氏度的玻璃转变温度的聚(甲基丙烯酸3,3二甲基丁酯)等。本段中提 供的示例聚合物材料和玻璃转变温度仅是示例，因为其它示例性实施方式可以包括一 个或更多个其它材料和/或不同玻璃转变温度。

在示例性实施方式中，热管理和/或EMI缓解材料在室温(例如，介于约20至 25摄氏度之间的温度、约23摄氏度等)具有合适或改善的保存期限。热管理和/或 EMI缓解材料在高于非晶聚合物的玻璃转变温度(例如，高于室温、从约25摄氏度 至约50摄氏度等)的温度可固化。

在示例性实施方式中，热管理和/或EMI缓解材料具有良好的长期可靠性和可分配性，例如，优于预固化的可分配热界面材料等。而且在示例性实施方式中，热管理 和/或EMI缓解材料不要求或不需要预固化、后固化或精心控制的温度来存储和运输。 举例来说，可以在室温存储和/或运输如本文所公开的利用固化剂的温度激活释放而 可固化的单件的可分配热管理和/或EMI缓解材料。

在示例性实施方式中，将固化剂或交联剂包覆在包覆剂(例如，非晶聚合物壳体或囊、温度激活分子等)中允许热管理和/或EMI缓解材料的所有组分或成分混合在 一起，并且随后经由单件分配装置分配。例如，一种或更多种填料(例如，导热填料、 导电填料、电磁波吸收填料等)以及其中包括固化剂或交联剂的非晶聚合物壳体或囊 可以添加到基材或基质和/或与基材或基质混合。混合后，材料成分或混合物随后可 以在经由单件分配装置分配之前，在预定温度(例如室温、低于非晶聚合物的玻璃转 变温度的温度等)或低于该预定温度的温度存储和/或运输。

在示例性实施方式中，热管理和/或EMI缓解材料(例如，单件的可固化可分配 的EMI等)包括基质或基材(例如，乙烯基封端聚二甲基硅氧烷(PDMS)等)，该 基质或基材包括：在包覆剂(例如，非晶聚合物壳体或囊等)内的温度可释放的固化 剂或交联剂(例如，硅烷氢化物等)。一种或更多种功能性填料也在该基质或基材内。 一种或更多种功能性填料可以是导热的、导电的和/或吸收电磁波的。

一种或更多种功能性填料可以包括导热颗粒、导电颗粒、电磁波吸收颗粒和/或导热、导电和电磁波吸收中的两种或更多种的颗粒。例如，一种或更多种功能性填料 可以包括导热颗粒，该导热颗粒包括以下项中的一项或更多项：氮化硼、铝、氮化硅、 氮化铝、铁、金属氧化物、石墨、银、铜、陶瓷和/或其组合。该金属氧化物可以包 括氧化铝和氧化锌中的一种或更多种。一种或更多种功能性填料可以包括由铁、铁氧 体等制成的填料。填料可以是介电吸收体(例如，炭黑、碳化硅等)。一种或更多种 功能性填料可以包括EMI吸收颗粒，该EMI吸收颗粒包括以下项中的一项或更多项： 碳化硅、羰基铁、氧化铝、锰锌铁氧体、磁性片、含有约85％铁和约9.5％硅和约5.5％ 铝的合金、含有约20％铁和约80％镍的合金、硅化铁、铁铬化合物、金属银、磁性 合金、磁性粉末、磁性颗粒、镍基合金和粉末、铬合金和/或其组合。一种或更多种 功能性填料可以包括不同粒度的相同功能性填料颗粒或不同粒度的不同类型的功能 性填料颗粒。

在一些示例性实施方式中，热管理和/或EMI缓解材料可以用于热管理目的和 EMI缓解这两者。例如，热管理和/或EMI缓解材料可以包括导热微波吸收体，该导 热微波吸收体包括如下功能性填料，该功能性填料包括碳化硅、羰基铁粉和氧化铝。 或者，热管理和/或EMI缓解材料可以包括导热微波吸收体，该导热微波吸收体包括 如下功能性填料，该功能性填料包括碳化硅、羰基铁粉、氧化铝、锰锌铁氧体和磁性 片。或者，功能性填料可以包括氧化铝、碳化硅和炭黑。

在一些示例性实施方式中，功能性填料可以构成热管理和/或EMI缓解材料的总体积的大部分。例如，功能性填料的体积百分比(vol％)可以在从约75vol％至约 98vol％的范围内，例如，约78vol％、约90vol％、约98vol％、大于85vol％等；和 /或使得功能性填料的重量百分比(wt％)为至少约90wt％或更高，例如，约93wt％、 约94wt％等。

在一些示例性实施方式中，热管理和/或EMI缓解材料包括至少约90重量百分比的功能性填料，例如氧化铝等；约9重量百分比的基质材料，例如乙烯基封端聚二甲 基硅氧烷(PDMS)等；和约1重量百分比的固化剂或交联剂，例如硅烷氢化物等。

在示例性实施方式中，热管理和/或EMI缓解材料包括约90克和/或约8.2重量 百分比的乙烯基封端PDMS基质材料、约10克和/或约0.9重量百分比的硅烷氢化物 固化剂或交联剂以及约1000克和/或约90.9重量百分比的氧化铝。

在示例性实施方式中，热管理和/或EMI缓解材料包括约5克和/或约4.5重量百 分比的基质，例如乙烯基封端聚二甲基硅氧烷(PDMS)等；约5克和/或约4.5重量 百分比的固化剂或交联剂，例如硅烷氢化物等；以及约100克和/或约90.9重量百分 比的一种或更多种功能性填料，例如氧化铝等。

在一些示例性实施方式中，热管理和/或EMI缓解材料包括约5.84wt％和/或约19.47vol％的基质材料、约0.12wt％和/或约0.39vol％的偶联剂、约0.58wt％和/或约1.94vol％的包覆剂内的交联剂、约0.03wt％和/或约0.10vol％的催化剂以及约93.43wt％和/或约78.09vol％的导热填料。

在一些示例性实施方式中，热管理和/或EMI缓解材料包括约5.84wt％和/或约19.47vol％的乙烯基封端聚二甲基硅氧烷(PDMS)、约0.12wt％和/或约0.39vol％的 偶联剂、约0.58wt％和/或约1.94vol％的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微囊中的硅烷 氢化物交联剂、约0.03wt％和/或约0.10vol％的催化剂以及约93.43wt％和/或约 78.09vol％的氧化铝。

在一些示例性实施方式中，热管理和/或EMI缓解材料包括约5.84wt％的乙烯基封端聚二甲基硅氧烷(PDMS)、约0.12wt％的偶联剂、约0.58wt％的聚甲基丙烯酸 甲酯(PMMA)微囊中的硅烷氢化物交联剂、约0.03wt％的催化剂以及约93.43wt％ 的氧化铝。

在一些示例性实施方式中，热管理和/或EMI缓解材料包括约19.47vol％的乙烯基封端聚二甲基硅氧烷(PDMS)、约0.39vol％的偶联剂、约1.94vol％聚甲基丙烯酸 甲酯(PMMA)微囊中的硅烷氢化物交联剂、约0.10vol％的催化剂以及约78.09vol％ 的氧化铝。

上面段落中提供的体积百分比、重量(克)和重量百分比仅是示例性的，因为其 它示例性实施方式可以包括较高或较低的体积百分比、重量和/或重量百分比的基质 材料、固化剂和功能性填料。

功能性填料的尺寸可以变化，例如，颗粒尺寸从约0.01mm至约1.0mm，例如 介于0.05mm至0.5mm之间、介于0.07mm至0.15mm之间等。功能性填料的形状 也可以变化，例如，圆形、球形、片状、棒状等。

示例性实施方式包括利用固化剂高于预定温度的温度激活释放的单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料。

在示例性实施方式中，单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料包括基质和在包覆剂内的固化剂，该包覆剂被构造成使得：在低于预定温度的温度，固化剂 保持隔绝在包覆剂内并与基质隔离；并且在高于预定温度的温度，固化剂能够从包覆 剂内释放以引发基质的固化。在低于预定温度的温度，在固化剂保持隔绝在包覆剂内 并与基质隔离时，由于基质没有固化，所以热管理和/或EMI缓解材料是可分配的。 在高于预定温度的温度，由于固化剂从包覆剂内释放，所以基质可固化。

在示例性实施方式中，基质包括乙烯基封端聚二甲基硅氧烷(PDMS)；和/或包 覆剂包括非晶聚合物；和/或固化剂包括硅烷氢化物。

在示例性实施方式中，包覆剂包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)囊，固化剂被包 覆在该聚甲基丙烯酸甲酯PMMA囊中。该聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)囊可以具有 在从约85摄氏度至约165摄氏度的范围内并且限定预定温度的玻璃转变温度。

在示例性实施方式中，包覆剂包括非晶聚合物囊，固化剂被包覆在该非晶聚合物囊中并且该非晶聚合物囊具有限定预定温度的玻璃转变温度。

在示例性实施方式中，包覆剂包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)球形微囊或微球， 固化剂被包覆在该PMMA球形微囊或微球中，并且该PMMA球形微囊或微球具有 从约47微米至约58微米的平均直径以及限定预定温度的玻璃转变温度。

在示例性实施方式中，包覆剂包括以下项中的一项或更多项：聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(甲基丙烯酸乙酯)、聚(甲基丙烯酸异丁酯)、聚(甲基丙烯酸丙酯)、聚(氯 乙烯)、聚(丙烯酸苯酯)、聚(甲基丙烯酸环己酯)和/或聚(甲基丙烯酸3,3二甲基 丁酯)。

在示例性实施方式中，基质包括乙烯基封端聚二甲基硅氧烷(PDMS)；固化剂 包括硅烷氢化物交联剂；并且包覆剂包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)囊，硅烷氢化 物交联剂被包覆在该PMMA囊中。

在示例性实施方式中，单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料包括约5.84重量百分比和/或约19.47体积百分比的乙烯基封端聚二甲基硅氧烷(PDMS)； 约0.12重量百分比和/或约0.39体积百分比的偶联剂；约0.58重量百分比和/或约1.94 体积百分比的被包覆在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)囊内的硅烷氢化物交联剂；约 0.03重量百分比和/或约0.10体积百分比的催化剂；以及约93.43重量百分比和/或约 78.09体积百分比的导热填料。

在示例性实施方式中，包覆剂包括或限定壳体，固化剂被包覆在该壳体中。该壳体被构造成，在高于预定温度的温度改变结构，以使固化剂从壳体中释放或扩散出去， 以引发基质的固化。

在示例性实施方式中，包覆剂包括非晶聚合物，该非晶聚合物具有限定预定温度的玻璃转变温度。在低于非晶聚合物的玻璃转变温度的温度，固化剂保持隔绝在非晶 聚合物内并与基质隔离。在高于非晶聚合物的玻璃转变温度的温度，固化剂能够通过 非晶聚合物释放以引发基质的固化。

在示例性实施方式中，热管理和/或EMI缓解材料包括：在基质内的一种或更多 种功能性填料，该功能性填料是导热的、导电的和/或波吸电磁收的。

在示例性实施方式中，单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料包括约4.5重量百分比的基质；约4.5重量百分比的固化剂，以及约90.9重量百分比的一种 或更多种功能性填料。

在示例性实施方式中，单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料包括约5.84重量百分比和/或约19.47体积百分比的基质；约0.12重量百分比和/或约0.39体 积百分比的偶联剂；约0.58重量百分比和/或约1.94体积百分比的在包覆剂内的固化 剂；约0.03重量百分比和/或约0.10体积百分比的催化剂；以及约93.43重量百分比 和/或约78.09体积百分比的一种或更多种功能性填料。

在示例性实施方式中，一种或更多种功能性填料包括装载在基质内的导热填料，以使热管理和/或EMI缓解材料可以具有至少1W/mK的热导率。热管理和/或EMI 缓解材料可以包括：在基质内的至少约90重量百分比的一种或更多种功能性填料。 一种或更多种功能性填料可以包括以下项中的一项或更多项：导热颗粒、导电颗粒、 电磁波吸收颗粒和/或导热、导电和吸收电磁波中的两种或更多种的颗粒。热管理和/ 或EMI缓解材料可以包括热界面材料、导电弹性体、铁氧体、EMI吸收体、EMI屏 蔽材料、导热导电体、导热介电材料、导热EMI吸收体和/或导热EMI抑制材料。

在示例性实施方式中，一种或更多种功能性填料可以包括导热颗粒，该导热颗粒包括以下项中的一项或更多项：氮化硼、铝、氮化硅、氮化铝、铁、金属氧化物、石 墨、银、铜、陶瓷和/或其组合。该金属氧化物可以包括氧化铝和氧化锌中的一种或 更多种。一种或更多种功能性填料可以包括EMI吸收颗粒，该EMI吸收颗粒包括以 下项中的一项或更多项：碳化硅、羰基铁、氧化铝、锰锌铁氧体、磁性片、含有约 85％铁和约9.5％硅和约5.5％铝的合金、含有约20％铁和约80％镍的合金、硅化铁、 铁铬化合物、金属银、磁性合金、磁性粉末、磁性颗粒、镍基合金和粉末、铬合金、 炭黑和/或其组合。一种或更多种功能性填料可以包括不同粒度的相同功能性填料颗 粒或不同粒度的不同类型的功能性填料颗粒。

在示例性实施方式中，预定温度约是期望发生固化的温度、高于存储温度、高于材料分配温度和/或高于室温。

在示例性实施方式中，热管理和/或EMI缓解材料被构造成能够在低于预定温度的温度经由单件分配装置分配。

在示例性实施方式中，热管理和/或EMI缓解材料可以被构造成能够在介于约20摄氏度至25摄氏度之间的室温分配。热管理和/或EMI缓解材料可以被构造成在介于 约20摄氏度至25摄氏度之间的室温存储和/或运输。该预定温度可以高于25摄氏度。

一种装置可以包括单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料。热管理和/或EMI缓解材料可以相对于装置的一个或更多个热源和装置的一个或更多个排热/散 热结构分配，使得热管理和/或EMI缓解材料能够操作用于限定或建立总体上在所述 一个或更多个热源与所述一个或更多个排热/散热结构之间的导热热路径的至少一部 分，热量能够沿着该导热热路径传递。热管理和/或EMI缓解材料还可以或代替地相 对于装置的一个或更多个部件分配，使得热管理和/或EMI缓解材料能够操作用于为 装置的所述一个或更多个部件提供EMI缓解。

在示例性实施方式中，一种方法包括以下步骤：将单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料加热至足以引起固化剂从包覆剂内释放以引发基质的固化的温 度。

在加热之前，所述方法可以包括以下步骤：相对于装置的一个或更多个热源和装置的一个或更多个排热/散热结构分配热管理和/或EMI缓解材料，使得热管理和/或 EMI缓解材料能够操作用于限定或建立总体上在所述一个或更多个热源与所述一个 或更多个排热/散热结构之间的能够沿其传递热量的导热热路径的至少一部分；和/或 相对于装置的一个或更多个部件分配热管理和/或EMI缓解材料，使得热管理和/或 EMI缓解材料能够操作用于为装置的所述一个或更多个部件提供EMI缓解。

分配单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料的步骤可以包括：使用单件分配装置来分配热管理和/或EMI缓解材料。

在示例性实施方式中，一种对单件的可分配的热管理和/或EMI缓解材料的固化进行控制的方法，该方法包括以下步骤：使用包覆剂内的固化剂，该包覆剂被构造成 使得：在低于预定温度的温度，固化剂保持隔绝在包覆剂内并与基质隔离；并且在高 于预定温度的温度，固化剂能够从包覆剂内释放以引发基质的固化。

在示例性实施方式中，一种制造单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料的方法包括以下步骤：将一种或更多种功能性填料以及在包覆剂内的固化剂或交联 剂添加至基质。一种或更多种功能性填料可以是导热的、导电的和/或吸收电磁波的。 在将一种或更多种功能性填料以及在包覆剂内的固化剂或交联剂添加至基质之后，该 方法还可以包括以下步骤：相对于装置的一个或更多个部件或热源分配热管理和/或 EMI缓解材料，以及此后，将热管理和/或EMI缓解材料加热至一定温度，以引起固 化剂或交联剂从包覆剂内释放以引发基质的固化。

在示例性实施方式中，一种方法包括以下步骤：在分配和/或固化热管理和/或EMI缓解材料之前，在介于约20摄氏度至25摄氏度之间的室温存储和/或运输单件的可 固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料。

在一些示例性实施方式中，可以分配热管理和/或EMI缓解材料以限定导热热路径的一部分，热量能够沿着该导热热路径传递，例如从热源传递到排热/散热结构或 部件(例如，散热件、散热器、热管、装置外壳体或壳等)。通常，热源可以包括任 何部件或装置(例如，集成电路、其它PCB部件等)，该任何部件或装置具有高于热 管理和/或EMI缓解材料的温度或以其它方式提供热量或将热量传递给热管理和/或 EMI缓解材料，而与热量是由热源产生的还是仅通过或经由热源传递的无关。因此， 本公开的各方面不应限于与任何单一类型的热源、电子装置、排热/散热结构等一起 的任何特定使用。

本文公开的热管理和/或EMI缓解材料的示例性实施方式可以提供以下优点或特性中的一个或更多个(但不一定是任何或所有)优点或特性，诸如提供比预固化的可 分配材料好的可靠性和可分配性和/或与双组分可分配材料所需的分配工艺相比，允 许使用较为简单的单件分配工艺。与单件的后固化可分配材料相比，本文公开的热管 理和/或EMI缓解材料可能不要求或不需要特殊的存储和运输要求。与传统的基于硅 烷的单件的可固化可分配材料相比，本文公开的热管理和/或EMI缓解材料的示例性 实施方式在室温可以具有改善的保存期限。

提供了示例实施方式，使得本公开透彻，并将范围充分传达给本领域技术人员。陈述诸如特定部件、装置和方法的示例这样的许多具体细节，来提供本公开的实施方 式的透彻理解。对本领域技术人员明显的是，不是必须采用这些具体细节，示例实施 方式可以按照许多不同形式来实施，并且示例实施方式不应解释为限制本公开的范 围。在一些示例实施方式中，不对公知工艺、公知装置结构和公知技术进行详细描述。 另外，可以利用本公开的一个或更多个示例性实施方式实现的优点和改进仅是为了例 示的目的而提供的，并且不限制本公开的范围，这是因为本文所公开的示例性实施方 式可以提供所有上述优点和改进或都不提供上述优点和改进，并且仍然落在本公开的 范围内。

本文所公开的具体尺寸、具体材料和/或具体形状实质上是示例性的，并且不限制本公开的范围。本文所公开的给定参数的具体值和值的具体范围不排除可以在本文 所公开的一个或更多个示例中使用的其它值和值的范围。此外，可以想到，本文所描 述的具体参数的任何两个具体值可以限定可以适合于给定参数的值的范围的端点 (即，公开给定参数的第一值和第二值可以被解释为公开给定值也可以采用介于第一 值与第二值之间的任何值)。例如，如果本文中参数X被例示为具有值A并且还被例 示为具有值Z，则可以想到，参数X可以具有从约A至约Z的值范围。类似地，可 以想到，公开参数的两个或更多个值范围(无论这些范围是嵌套的、交叠的还是相异 的)包含了可以使用所公开的范围的端点主张的值范围的所有可能组合。例如，如果 本文中参数X被示例为具有在1–10或者2–9或者3–8范围内的值，则也可以想 到，参数X可以具有其它值范围，包括1–9、1–8、1–3、1–2、2–10、2–8、2 –3、3–10以及3–9。

本文所使用的用语仅仅是为了描述特定示例实施方式，并非旨在限制。例如，当在本文中使用诸如“可以包含”、“可以包括”等允许性短语时，至少一个实施方式包 含或包括这样的特征。如本文所使用的，除非上下文中以其它方式明确指示，否则单 数形式“一”、“一个”、“所述”也旨在包括复数形式。用语“包含(comprise)”、“包 含(comprising)”、“包括”和“具有”可兼用，因此指定存在所述特征、整数、步骤、 操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或更多个其它特征、整数、步骤、 操作、元件、部件和/或其群组。本文所描述的方法步骤、工艺和操作不应被解释为 必须要求它们按照所讨论或者例示的特定顺序来执行，除非明确地标识了执行顺序。 还应理解，可以采用附加或另选步骤。

当元件或层被称作“在”另一元件或层“上”、“接合到”另一元件或层、“连接 到”另一元件或层或者“联接到”另一元件或层时，它可以直接在另一元件或层上、 接合到另一元件或层、连接到另一元件或层或者联接到另一元件或层，或者可以存在 中间元件或层。相比之下，当元件被称作“直接在”另一元件或层“上”、“直接接合 到”另一元件或层、“直接连接到”另一元件或层或者“直接联接到”另一元件或层 时，可能不存在中间元件或层。用于描述元件之间的关系的其它词应该按照类似方式 来解释(例如，“在……之间”与“直接在……之间”、“相邻”与“直接相邻”等)。 如本文所使用的，用语“和/或”包括一个或更多个相关所列项的任何以及所有组合。

用语“约”在应用于值时指示计算或测量允许值的一些轻微的不精确(与值的精确值有某些接近；近似或者合理地接近该值；差不多)。如果出于某些原因，“约”所 提供的不精确在本领域中无法利用此普通含义来理解，则本文所使用的“约”至少指 示可能由于普通测量方法或者使用这些参数而产生的变化。例如，本文所使用的用语 “通常”、“约”和“大致”可以用于表示在制造容差内。或例如，当修饰本发明的成 分或反应物的量或采用该量时，本文所使用的用语“约”是指数值量的变化，该变化 可以通过所使用的典型的测量和处理程序而发生，例如当在现实世界中制备浓缩物或 溶液时，通过这些程序的无意误差；通过制备合成物或执行方法所采用的成分的制造、 来源或纯度方面的差异；等。用语“约”还涵盖由于由特定的初始混合物产生的合成 物的不同均衡条件而不同的量。无论是否由用语“约”修饰，权利要求包括数量的等 同物。

尽管本文中可以使用用语第一、第二、第三等来描述各种元件、部件、区域、层 和/或部分，但这些元件、部件、区域、层和/或部分不应受这些用语限制。这些用语 可以仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一区域、层或部分区分开。诸如 “第一”、“第二”的用语以及其它数值用语在用于本文时并不暗示顺序或次序，除非 上下文明确指示。因此，在不脱离示例实施方式的教导的情况下，下面讨论的第一元 件、第一部件、第一区域、第一层或第一部分可以被称作第二元件、第二部件、第二 区域、第二层或第二部分。

为了便于描述，本文中可以使用诸如“内”、“外”、“下方”、“下面”、“下”、“上 面”、“上”等的空间相对用语来描述一个元件或特征与另一元件或特征的关系。空间 相对用语可以旨在还涵盖装置在使用或操作中的不同取向。例如，如果装置被翻转， 则被描述为在其它元件或特征“下面”或“下方”的元件将被定向成在其它元件或特 征“上面”。因此，示例用语“下面”可以涵盖上面和下面的两种取向。装置可以按 照其它方式定向(旋转90度或者处于其它取向)，并且相应地解释本文所使用的空间 相对描述词。

对实施方式的上述说明是为了例示和说明的目的而提供的。并非旨在对本公开进行穷尽或者限制。具体实施方式的独立元件、所预期或所描述的用途或特征通常不限 于该具体实施方式，而在适用情况下可互换，并且可以用于所选实施方式中(即使没 有具体示出或描述)。实施方式还可以按照许多方式来改变。这种变型不被认为偏离 公开，并且所有这种修改旨在包括在本公开的范围内。

Claims (25)

1.一种单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料，其包括基质和在包覆剂内的固化剂，所述包覆剂被构造成使得：

在低于预定温度的温度，所述固化剂保持隔绝在所述包覆剂内并与所述基质隔离；并且

在高于所述预定温度的温度，所述固化剂能从所述包覆剂内释放以引发所述基质的固化。

2.根据权利要求1所述的单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料，其中：

在低于所述预定温度的温度，由于在所述固化剂保持隔绝在所述包覆剂内并与所述基质隔离时所述基质没有固化，所述热管理和/或EMI缓解材料能被分配；并且

在高于所述预定温度的温度，由于所述固化剂从所述包覆剂内释放，所述基质可固化。

3.根据权利要求1或2所述的单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料，其中：

所述基质包括乙烯基封端聚二甲基硅氧烷PDMS；和/或

所述包覆剂包括非晶聚合物；和/或

所述固化剂包括硅烷氢化物。

4.根据权利要求1或2所述的单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料，其中，所述包覆剂包括聚甲基丙烯酸甲酯PMMA囊，所述固化剂被包覆在所述聚甲基丙烯酸甲酯PMMA囊中。

5.根据权利要求4所述的单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料，其中，所述聚甲基丙烯酸甲酯PMMA囊具有在从约85摄氏度至165摄氏度的范围内的玻璃转变温度，并且所述玻璃转变温度限定所述预定温度。

6.根据权利要求1或2所述的单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料，其中，所述包覆剂包括非晶聚合物囊，所述固化剂被包覆在所述非晶聚合物囊中，并且所述非晶聚合物囊具有限定所述预定温度的玻璃转变温度。

7.根据权利要求1或2所述的单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料，其中，所述包覆剂包括聚甲基丙烯酸甲酯PMMA球形微囊或微球，所述固化剂被包覆在所述聚甲基丙烯酸甲酯PMMA球形微囊或微球中，并且所述聚甲基丙烯酸甲酯PMMA球形微囊或微球具有从约47微米至58微米的平均直径以及限定所述预定温度的玻璃转变温度。

8.根据权利要求1或2所述的单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料，其中，所述包覆剂包括以下项中的一项或更多项：聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(甲基丙烯酸乙酯)、聚(甲基丙烯酸异丁酯)、聚(甲基丙烯酸丙酯)、聚(氯乙烯)、聚(丙烯酸苯酯)、聚(甲基丙烯酸环己酯)和/或聚(甲基丙烯酸3,3二甲基丁酯)。

9.根据权利要求1或2所述的单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料，其中：

所述基质包括乙烯基封端聚二甲基硅氧烷PDMS；

所述固化剂包括硅烷氢化物交联剂；并且

所述包覆剂包括聚甲基丙烯酸甲酯PMMA囊，所述硅烷氢化物交联剂被包覆在所述聚甲基丙烯酸甲酯PMMA囊中。

10.根据权利要求9所述的单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料，所述单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料包括：

约5.84重量百分比和/或约19.47体积百分比的所述乙烯基封端聚二甲基硅氧烷PDMS；

约0.12重量百分比和/或约0.39体积百分比的偶联剂；

约0.58重量百分比和/或约1.94体积百分比的被包覆在所述聚甲基丙烯酸甲酯PMMA囊内的所述硅烷氢化物交联剂；

约0.03重量百分比和/或约0.10体积百分比的催化剂；以及

约93.43重量百分比和/或约78.09体积百分比的导热填料。

11.根据权利要求1或2所述的单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料，其中，所述包覆剂包括或限定壳体，所述固化剂被包覆在所述壳体中，所述壳体被构造成，在高于所述预定温度的温度改变结构，以使所述固化剂从所述壳体中释放或扩散出去，以引发所述基质的固化。

12.根据权利要求1或2所述的单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料，其中，所述包覆剂包括非晶聚合物，所述非晶聚合物具有限定所述预定温度的玻璃转变温度，从而：

在低于所述非晶聚合物的所述玻璃转变温度的温度，所述固化剂保持隔绝在所述非晶聚合物内并与所述基质隔离；以及

在高于所述非晶聚合物的所述玻璃转变温度的温度，所述固化剂能够通过所述非晶聚合物释放以引发所述基质的固化。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料，其中，所述热管理和/或EMI缓解材料包括：在所述基质内的一种或更多种功能性填料，所述功能性填料是导热的、导电的和/或吸收电磁波的。

14.根据权利要求13所述的单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料，其包括：

约4.5重量百分比的所述基质；

约4.5重量百分比的所述固化剂；以及

约90.9重量百分比的所述一种或更多种功能性填料。

15.根据权利要求13所述的单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料，所述可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料包括：

约5.84重量百分比和/或约19.47体积百分比的所述基质；

约0.12重量百分比和/或约0.39体积百分比的偶联剂；

约0.58重量百分比和/或约1.94体积百分比的在所述包覆剂内的所述固化剂；

约0.03重量百分比和/或约0.10体积百分比的催化剂；以及

约93.43重量百分比和/或约78.09体积百分比的所述一种或更多种功能性填料。

16.根据权利要求13所述的单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料，其中：

所述一种或更多种功能性填料包括装载在所述基质内的导热填料，以使所述热管理和/或EMI缓解材料具有至少1W/mK的热导率；和/或

所述热管理和/或EMI缓解材料包括：在所述基质内的至少约90重量百分比的所述一种或更多种功能性填料；和/或

所述一种或更多种功能性填料包括以下项中的一项或更多项：导热颗粒、导电颗粒、电磁波吸收颗粒和/或导热、导电和电磁波吸收中的两种或更多种的颗粒；和/或

所述热管理和/或EMI缓解材料包括热界面材料、导电弹性体、铁氧体、EMI吸收体、EMI屏蔽材料、导热导电体、导热介电材料、导热EMI吸收体和/或导热EMI抑制材料。

17.根据权利要求13所述的单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料，其中：

所述一种或更多种功能性填料包括导热颗粒，所述导热颗粒包括以下项中的一项或更多项：氮化硼、铝、氮化硅、氮化铝、铁、金属氧化物、石墨、银、铜、陶瓷和/或其组合；和/或

所述一种或更多种功能性填料包括EMI吸收颗粒，所述EMI吸收颗粒包括以下项中的一项或更多项：碳化硅；羰基铁；氧化铝；锰锌铁氧体；磁性片；含有约85％铁、约9.5％硅和约5.5％铝的合金；含有约20％铁和约80％镍的合金；硅化铁；铁铬化合物；金属银；磁性合金；磁性粉末；磁性颗粒；镍基合金和粉末；铬合金；炭黑和/或其组合；和/或

所述一种或更多种功能性填料包括不同粒度的相同功能性填料颗粒或不同粒度的不同类型的功能性填料颗粒。

18.根据权利要求17所述的单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料，其中：所述金属氧化物包括氧化铝和氧化锌中的一种或更多种。

19.根据权利要求1或2所述的单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料，其中：

所述预定温度约是期望发生固化的温度、高于存储温度、高于材料分配温度和/或高于室温；和/或

所述热管理和/或EMI缓解材料被构造成能够在低于所述预定温度的温度经由单件分配装置分配。

20.根据权利要求1或2所述的单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料，其中：

所述热管理和/或EMI缓解材料被构造成能够在介于约20摄氏度至25摄氏度之间的室温分配；和/或

所述热管理和/或EMI缓解材料被构造成在介于约20摄氏度至25摄氏度之间的室温存储和/或运输；和/或

所述预定温度高于25摄氏度。

21.一种包括根据权利要求1或2所述的单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料的装置，其中：

所述热管理和/或EMI缓解材料相对于所述装置的一个或更多个热源和所述装置的一个或更多个排热/散热结构分配，使得所述热管理和/或EMI缓解材料能够操作用于限定或建立总体上在所述一个或更多个热源与所述一个或更多个排热/散热结构之间的能够沿其传递热量的导热热路径的至少一部分；和/或

所述热管理和/或EMI缓解材料相对于所述装置的一个或更多个部件分配，使得所述热管理和/或EMI缓解材料能够操作用于为所述装置的所述一个或更多个部件提供EMI缓解。

22.一种使用单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料的方法，所述方法包括以下步骤：将根据权利要求1或2所述的单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料加热至足以引起所述固化剂从所述包覆剂内释放以引发所述基质的固化的温度。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述方法包括以下步骤：在所述加热之前：

相对于装置的一个或更多个热源和所述装置的一个或更多个排热/散热结构分配所述热管理和/或EMI缓解材料，使得所述热管理和/或EMI缓解材料能够操作用于限定或建立总体上在所述一个或更多个热源与所述一个或更多个排热/散热结构之间的能够沿其传递热量的导热热路径的至少一部分；和/或

相对于所述装置的一个或更多个部件分配所述热管理和/或EMI缓解材料，使得所述热管理和/或EMI缓解材料能够操作用于为所述装置的所述一个或更多个部件提供EMI缓解。

24.根据权利要求23所述的方法，其中，分配所述单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料的步骤包括：使用单件分配装置来分配所述热管理和/或EMI缓解材料。

25.一种对单件的可固化可分配的热管理和/或EMI缓解材料的固化进行控制的方法，所述方法包括以下步骤：使用包覆剂内的固化剂，所述包覆剂被构造成使得：

在低于预定温度的温度，所述固化剂保持隔绝在所述包覆剂内并与基质隔离；并且

在高于所述预定温度的温度，所述固化剂能够从所述包覆剂内释放以引发所述基质的固化。