JP2004146795A - 低融点金属と保持マトリックスとを用いた熱界面パッド - Google Patents

Abstract

【課題】液体金属及び熱伝導性粒子を、重合体マトリックス中に配合することにより形成された熱伝導性界面パッドにおいて、機械的に安定化したパッドを与える。
【解決手段】中心の安定化用有孔格子の両面上に上方及び下方薄層を有し、前記両薄層の一部分が前記格子の孔を通って伸び、連続体を形成しており、前記薄層が、重合体マトリックス、前記重合体マトリックス内に分散した低融点インジウム又はガリウム含有合金で、約１２０℃の融点を有する合金及び熱伝導性粒状固体の混合物を含み、前記格子構造体が、前記格子領域の約１０％〜９０％を形成し、残余が開口であり、前記網状開口の各々が約０．５ミルより大きな断面寸法を有し、前記重合体マトリックスが約４０℃〜１２０℃の範囲の融点を有する固い樹脂からなる、安定化された熱伝導性機械的順応性の積層体パッドが提供される。
【選択図】図１

Description

　本発明は、一般に、熱発生半導体装置から熱エネルギーを熱発散体、例えば、熱吸収体又は熱拡散体へ移動させるための改良された機械的に安定化した熱伝導性界面パッド(interface pad)に関する。一層詳しくは、本発明は、開口メッシュ格子上に位置し、その格子の両面から開口を通って伸びる上方及び下方の熱伝導性薄層を有する積層パッドを含む、そのような界面体に関する。換言すれば、相対する薄層の各々の部分が、安定化用メッシュ格子中の開口を通って伸び、連続体を形成し、それにより機械的安定性及び熱移動効率の両方を、付加的熱界面体を作ることなく、増大する。

　参照関連出願
　本願は、現在米国特許第６，３３９，１２０号である、「液体金属架橋粒子クラスターにより熱伝導性配合物を製造する方法」(METHOD OF PREPARING THERMALLY CONDUCTIVE COMPOUNDS BY LIQUID METAL BRIDGED PARTICLE CLUSTERS)と題する２０００年４月５日に出願された本出願人による親出願であるＳｅｒｉａｌ　Ｎｏ．０９／５４３，６６１のＣＩＰ出願である特許出願Ｓｅｒｉａｌ　Ｎｏ．０９／６９０，９９４、即ち「液体金属架橋粒子クラスターによる熱伝導性配合物の製造方法」(METHOD OF PREPARING THERMALLY CONDUCTIVE COMPOUNDS BY LIQUID METAL BRIDGED PARTICLE CLUSTERS)と題する２０００年１０月１７日に出願された本出願人による前の同時係属出願のＳｅｒｉａｌ　Ｎｏ．０９／６９０，９９４のＣＩＰである特許出願Ｓｅｒｉａｌ　Ｎｏ．０９／９４６，８７９、即ち「成形充填剤及び熱界面材料」(MORPHING FILLERS AND THERMAL INTERFACE MATERIALS)と題する２００１年９月５日に出願された本出願人による同時係属出願のＳｅｒｉａｌ　Ｎｏ．０９／９４６，８７９のＣＩＰである。前記出願は全て本願と同じ譲受け人に譲渡されている。

　上方及び下方薄層は、固体粒状物及び液体又は低融点金属を導入するか、又は充填した重合体マトリックスのような極めて熱伝導性の重合体化合物の配合物を含むのが好ましい。用語「液体金属」とは、一般に約９０℃より低い融点を有する金属又は合金を指すものとするが、それより高い融点の或る材料を定義の中に含ませてもよいことは分かるであろう。固体粒状物はクラスターを形成するのが典型的であり、それらは低融点金属で被覆されるようになり、マトリックス全体に分布する。本発明の構成は、更に格子開口を通って充填重合体薄層の一部分を押出すか又は滲出させることを行う。これらの開口を通る押出しは、薄層／メッシュ格子プレフォーム(preform)に熱及び圧力を適用することにより達成され、それにより相対する薄層表面が合体して充填重合体の連続体を形成する。従って、その連続体は機械的に安定化した複合体熱伝導性パッドを形成しており、熱通路に沿って伸び且つそれを横切る大きな熱障壁又は界面を別に創り出す必要はない。その結果、高熱伝導度及び機械的順応性のような価値ある性質を犠牲にすることなく、増大した機械的安定性が達成される。

　液体金属のみならず、熱伝導性粒子を、夫々熱伝導性界面パッドを形成するため重合体マトリックス中に配合することが提案されてきた。しかし、従来、この目的のために液体金属を適用することは広く用いられてきてはいない。それは、主に液体金属が不安定性を生ずる問題及び／又はそれが酸化するか、又は合金及びアマルガムを形成し、それによりパッド中の液体金属成分の物理的性質を変化及び変更する傾向があるためである。或る構成では、液体金属成分は、表面に沿ってと本体構造中との両方で酸化されることがある。例として、分散した液体金属液滴は凝集する傾向を持ち、それはオストワルド熟成(Ostwald ripening)として知られている過程であり、重合体マトリックスから金属の巨視的分離を起こす。更に、液体金属の酸化は、時々温暖且つ／（又は）湿潤環境に曝されると加速する。これは脆い酸化物を形成することになり、それが化合物の熱的性質の効果性を低下する。最後に、従来法の装置の高度に熱伝導性の或る部品は電気伝導性であるのが典型的であるが、この性質は必ずしも望ましくないものではない。液体金属の不安定性は、少なくとも一つには極めて大きな表面張力、及び金属成分の他の化学的及び物理的性質によるものと考えられている。

　本発明は、液体金属と重合体キャリヤーとの組合せを用いた熱界面パッドに関する。液体金属は、充填剤それ自体として用いられるか、又は重合体キャリヤー中に分散した他の充填剤の被覆又はカプセル化剤として用いられるのが好ましい。充填剤又は組合せ充填剤は、オクチル−トリエトキシシラン又は他のそのような疎水性表面活性剤で前処理し、液体金属成分の表面酸化層を結合するのを助け、全湿分抵抗性(overall moisture resistance)を増大する結果を与えるようにしてもよい。別法として、シラン成分を重合体マトリックスに混合する。オクチル−トリエトキシシランのようなシランを、液体金属と組合せて使用することは、同時係属出願の米国特許出願Ｓｅｒｉａｌ　Ｎｏ．０９／９４６，８７９に記載されている（その内容は参考のためここに入れてある）。

　本発明の安定化された熱伝導性機械的順応性の積層体パッドは、中心に配置された開口メッシュ格子部材を用いており、その部材は、全体的に網状にその中に形成された開口を有する格子本体を有し、それらの開口は通路又はバイアを形成し、それを通って充填重合体樹脂の一部分が通過することができる。安定化積層体パッドを製造する操作には、格子部材の両側の主表面上に液体金属／粒子含有薄層を配置することを含み、熱及び圧力を適用することによりその薄層の表面部分を流動させて合体させ、メッシュ格子の孔を通る連続体を形成する。機械的安定性を増大することの外に、中間のメッシュ格子の開口には、液体金属被覆粒子の浸透性クラスターが、それら開口を通って内部にそれらクラスターを押出した結果として存在し、伴われている。これらの利点は、望ましい熱的又は電気的性質を実質的に低下又は妥協することなく、後の最終用途のための製造及び組立操作での取扱い及び有用性を向上させながら達成される。

　Ａ．　積層体部材
　本発明により、重合体マトリックスを選択し、或る量の液体金属又は液体金属・粒状物併用物と混合する。重合体マトリックスは、ワックス又は高温溶融物を含めた順応性組成物からなる群から選択されるのが好ましい。パラフィンワックス、マイクロワックス(microwax)、シリコーンワックス、及びそれらに基づく配合物を用いてもよい。シリコーン、天然又は合成ゴム、アクリル、ポリウレタン等のようなエラストマーを用いてもよい。エポキシ、フェノール系のようなガラス状材料も適している。重合体マトリックスは架橋された構造体又は「Ｂ段階」硬化構造体でもよく、使用者によって熱又は放射線活性化により架橋することができるものが含まれる。

　液体金属との混合物を製造する場合、金属を小さな粒子へ破断する高剪断状態を用いる。好ましくは液体金属は、ガリウム・インジウム・錫・亜鉛合金、ビスマス・インジウム合金、又は錫・インジウム・ビスマス合金のようなインジウム及び（又は）ガリウムの合金を含む。室温で液体であるか、又は比較的低い温度、典型的には、１２０℃より低く、好ましくは６０℃より低い温度で溶融する金属であるのが典型的である。

　液体金属と粒状充填剤との組合せを用いる場合、窒化硼素、アルミナ、又は窒化アルミニウムのような粒状物を最初乾燥し、然る後、液体金属と接触させておく。粒状物の表面を適切に濡らすため、乾燥粒子と液体金属との混合物を、それら粒状物が液体金属で均一に被覆されるまで、混合操作にかける。絶対的に必要な訳ではないが、液体金属合金と混合する前に、粒状物は乾燥しているのが望ましい。混合のこの段階では、液体金属と粉末とのチキソトロピー性ペーストが得られる。そのペーストは大きな浸透性クラスターとして描くこともできる。

　被覆操作に続き、被覆された粒子を、例えば希望の粘度の液体シリコーン油のような液体重合体キャリヤー材料とオクチル−トリエトキシシランとの混合物と混合する。液体金属粒状物は、充填限界又はそれに近い所まで重合体混合物中に配合するのが好ましい。液体金属被覆窒化硼素の場合、充填分率は、約６０体積％〜６５体積％の被覆粒子で、残余が液体シリコーン／オクチル−トリエトキシシラン混合物であるのが典型的である。これらの体積分率では、大きな充填密度により優れた熱伝導度を有する機械的に順応性のある配合物が得られる。これは、一対の順応性薄層を形成し、然る後それらを格子の両側の表面に重ねた状態で配置し、熱及び圧力にかけ、それら薄層の相対する表面を格子の開口領域を通って滲出すのに充分な穏やかな力を加え、一緒に合体させて連続体とすることにより、熱移動を改良する。力を適用することにより、相対する薄層の個々の押出された部分は格子開口中へ入り、融合又は合体して、格子を通る安定な連続体を形成する。

　酸化アルミニウム（アルミナ）、及び窒化アルミニウムのような他の粒状物も、液体金属と接触させる前に適切に乾燥すれば有用であることが判明している。黒鉛及び同様な熱伝導性充填剤との他の組合せも可能である。本発明を適用する場合、粒径は、それら粒子の平均断面厚さが約５０ミクロンより小さくなるようにすべきである。窒化硼素を用いた場合のように、有効な配合物のこの部分は機械的混合操作にかけ、その操作は典型的には激しい又は高速の混合工程を含み、激しい混合は、目で見て滑らかなペーストが形成されるまで継続する。

　重合体／シラン混合物中へ配合した場合、液体金属被覆粒状物の添加は、全粘度を効果的に減少することが見出されている。この粘度の変化に含まれる機構は、「効果的粒子」(“effective particle”)−重合体／シラン界面で、粘稠な抗力が減少することによるものと考えられる。液体金属被覆は、粒状物の形の球形性を増大するが、それは、さもなければ堅い粒子の効果的「柔軟性」にも寄与する。これらの二つの因子は、相互に共働する仕方で作用し、得られる複合体の粘度及びモジュラスの両方を減少する。そのため、混合物内の液体金属の量を、約１０体積％〜９０体積％の範囲が液体金属で、残余が重合体樹脂／粒状物になるように調節するのが望ましい。この性質は、メッシュ格子に形成された開口又はバイアを通る配合物の通過をし易くし、促進する。

　液体金属被覆粒状物は、三相複合体として液体金属を安定化し、固定し、大きな移動を起こさないようにすることも更に見出されている。その三相は、粒子・液体金属・重合体混合物である。金属相の粘度を増大することにより、金属液滴が移動し、大きな液滴へ凝集し、それら液滴が巨視的に分離して複合体から漏洩することがある傾向は著しく減少する。構造体を更に一層安定化するため、本発明の技術を、機械的安定性を増大するために用いる。安定性の増大は、全伝導経路に沿いそれを横切って、いずれも熱インピーダンス又は抵抗を増大する付加的熱界面を挿入することなく達成される。更に、液体被覆粒状物は、得られる複合体にビンガム(Bingham)・プラスチック状特性を与え、これによりペーストが外部からの応力がない場合には静止状態に留まり、然も、応力を受けると容易に順応し且つ（又は）流動するようになることが見い出されている。熱及び圧力の適用により、液体金属を上で述べた範囲内で配合すると、複合体の「滲出(oozing)」として特徴付けられる望ましい流動が、格子に形成された開口を通って起きる。

　巨視的液・液分離を受ける傾向があるため、液体金属はシリコーンを含めた重合体液体とはよく混合しないのが典型的である。しかし、本発明によれば、粒状物、特に窒化硼素を最初にインジウム又はガリウムの合金で被覆すると、巨視的分離現象が少なくなり、液体金属は被覆された粒状物の形で支持又は保持される。このことは、金属相のチキソトロピー性が増大したことによるものと考えられる。更に、被覆した粒状物は、重合体／シラン混合物に添加すると、複合体中の熱的バイアを効果的に形成する働きをする。或る場合には、窒化硼素のような粒状物の熱伝導度が、液体金属それ自体の熱伝導度、例えば、インジウム、ガリウム、及び錫の共融合金の熱伝導度を越えることさえある。

　Ｂ．　格子部材
　格子は、例えば、銅又はアルミニウムのような高度に熱伝導性の金属から製造された薄いメッシュ物体であるのが好ましいが、或る非金属材料も同様に用いることができる。薄い格子は、約０．５ミル〜１０ミルの断面厚さを有するのが好ましく、約１〜５ミルの厚さが好ましいことが判明している。

　格子は網状開口の配列を有し、それら開口の大きさ及び密度が、約１０％〜９０％の開口を有し、残余が構造体である格子構造を生ずる。殆どの目的にとって約５０％以上の開口を有する格子開口パターンが好ましい。

　非金属格子を用いることが望ましいことが判明している場合には、そのような格子は、黒鉛、炭素、又はガラスの繊維を含む織物又は不織布として製造してもよい。別法として、或る他の重合体繊維を同様に用いてもよい。勿論、必要な用途に対して充分耐久性のある構造材料を用いるのが適切である。そのような非金属織物（不織布を含む）のいずれもが、同様に開口の網状パターンが与えられている。勿論、非金属格子を用いる場合、その織物は合理的な熱伝導性を有するものとして選択されることが常に望ましい。

　上で示したように、格子は、ポリエチレンテレフタレート〔ダクロン(Dacron)〕、又はナイロンのようなポリイミド等からなる単繊維の織物から製造してもよい。非金属メッシュ格子に関連して、５０％の開口を有する網状パターンの黒鉛繊維からなる織物も有用である。一般に、非金属メッシュ格子の場合、約０．５〜１０ミルの厚さを有し、約１０％〜９０％の開口パターンを有する格子が有用である。

　Ｃ．　薄層及び格子部品を組込んだ界面パッド
　本発明により製造された界面パッドは、典型的には約０．５ミル〜１０ミルの全厚さを有し、その厚さは、格子の両側の表面に重合体液体金属含有被覆を適用したものに基づいている。それら被覆の各々は、約０．５ミル〜５ミルの範囲の厚さを有するのが好ましい。

　従って、本発明の主たる目的は、液体金属又は液体金属で被覆した粒状材料を入れた重合体マトリックス材料を有する改良された熱界面パッドを与えることにある。

　本発明の更に別な目的は、熱発生半導体装置と、熱消散性表面との相対する表面間の熱伝導性ブリッジを形成する熱伝導性界面パッドを製造する改良された方法を与えることにあり、その熱伝導性ブリッジは、無機粒状物、液体金属、及び液体重合体／オクチル−トリエトキシシラン混合物からなる三相複合体を含む。

　本発明の他の更に別の目的は、次の明細書、特許請求の範囲、図面を研究することにより当業者には明らかになるであろう。

　　（好ましい態様についての説明）
　Ａ．　重合体マトリックス
　上で示したように、重合体マトリックスは、パラフィンワックス、マイクロワックス、及びアルキルシリコーンを含むシリコーンワックスから選択されるのが好ましい。殆どの目的に対し、約５０〜６０℃の融点を有するワックスが、この用途に特に適していることが判明している。一般に、液体金属合金の相変化温度よりも約１０℃低い温度で相変化を起こす重合体マトリックスを用いるのが望ましい。或る目的にとっては、反応性シロキサンエラストマー、アクリルシロップ、エポキシ樹脂、架橋又は「Ｂ段階」硬化ポリウレタン樹脂からなる柔軟なシリコーン重合体が有用であることが判明している。

　実施例の配合物で用いられた一つのシリコーンワックスは、ＧＰ−５３３（融点６０℃）〔ミシガン州フリントのゲネシー・ポリマー(Genesee Polymer)〕であり、勿論これらの材料は市販されている。用いたマイクロワックスは、コネチカット州シェルトンのムーア・アンド・マンガー(Moore and Munger)から入手することができる「Ｍ−７３３２」（融点５５℃）として指定された材料である。用いられた他の重合体マトリックスは、日本のＧＥ東芝シリコーンズから商品名ＴＳＥ−３０５３として入手することができる一部軟質反応性シリコーンエラストマーである。

　Ｂ．　シラン成分
　分散物のレオロジー及び安定性を改良し、特に疎水性障壁を生じさせるため、シラン及びその他の、チタネート、ジルコネート、及び（又は）類別した表面活性剤を含めた表面活性剤が好ましい。分散物のレオロジーのみならず安定性、特に湿分に対する安定性も改良するのに充分働く表面活性剤による表面処理は、アルキル官能性シラン、例えば、オクチルトリエトキシシラン（ＯＴＥＳ）である。他の例はメチルトリメトキシシラン（ＭＴＭＳ）である。これらのシランは金属粒子の表面の酸化物と結合して耐久性のある疎水性障壁を生ずる。更に、これらのシランは、重合体マトリックスと粒子とを相容性にし、粒子の凝集を減少する。

　Ｃ．　粒状物
　窒化硼素が好ましいが、アルミナ（酸化アルミニウム）粒状物及び（又は）黒鉛を用いるのも有利である。例えば、３ミクロンの直径及び２ｍ²／ｇのＢＥＴ比表面積を有する球対称性の粒状物を用いてもよい。この粒状物を液体金属合金と混合し、窒化硼素含有配合物と同様に処理し、チキソトロピー性を有する滑らかな被覆を形成してもよい。アルミナは３．７５の比重を有し、２１Ｗ・ｍ^-1Ｋ^-1の熱伝導度を有する。アルミナは選択した重合体マトリックスと混合し、オクチル−トリエトキシシランで処理して本発明による被覆を調製するようにしてもよい。殆どの用途にとって、併用粒状物／液体金属合金の体積は、界面の約５０体積％〜７０体積％を占め、残余が樹脂マトリックスからなる。黒鉛のような低密度の伝導性粒状物の場合にも、粒状物／液体金属合金成分は、重合体マトリックスと混合した時、全組合せの約４０％位の少ない量を占めることがある。

　Ｄ．　金属合金
　本発明で用いるために調製した合金は、次のような組成及び融点を有する。

　Ｅ．　特定界面組成物
　合金１を用いて次の組成物を調製した。数字は重量による。

　¹ 懸垂アルキル鎖を有するシロキサン主鎖からなり、６０℃の融点を有するシリコーンワックス。
　² 反応性シロキサンエラストマーからなる軟質シリコーン重合体

　配合物４及び５として示す組成物は、比較できる結果を与えるため、合金１の代わりに合金２を用いて調製した。他の粒状物として、アルミナ又は黒鉛を用いてもよい。

　界面パッドの製造
　配合物１：
　２ミルの厚さを有し、長さ７０ミル、幅３５ミルのダイヤモンド型開口の網状模様を有する銅メッシュ格子の両面に二つの被覆として配合物１を適用した。このメッシュ格子は、〜５０％の開口領域を有し、それらの表面上及びそれに沿って配置された合理的な境界縁部分を持っていた。この配合物を両面に適用し、それら被覆は夫々２ミルの厚さを持っていた。メッシュ格子の両面に被覆を適用した後、全体を単位圧力１〜１５ｐｓｉ及び約１２５°Ｆの温度でプレスした。熱的性能は優れており、配合物の熱伝導度は７Ｗ・ｍ^-1Ｋ^-1であり、熱インピーダンスは０．２℃・ｃｍ²・Ｗ^-1より小さかった。被覆の粘稠性が低い場合の或る配合物及び用途では、その被覆を予備的硬化操作に、「Ｂ」段階に到達するまでかけるのが望ましいかもしれない。

　配合物２：
　１．５ミルの厚さを有し、長さ５０ミル、幅２５ミルのダイヤモンド型開口の網状模様を有するアルミニウムメッシュ格子の両面に二つの被覆として配合物２を適用した。このメッシュ格子は、〜４０から５０％までの開口領域を有し、それらの表面上及びそれに沿って配置された合理的ではあるが狭い境界縁部分を持っていた。この配合物を両面に適用し被覆は夫々２．５ミルの厚さを持っていた。メッシュ格子の両面に被覆を適用した後、全体を単位圧力１０〜１５ｐｓｉ及び約１２５°Ｆの温度でプレスした。熱的性能は優れており、配合物の熱伝導度は３Ｗ・ｍ^-1Ｋ^-1であり、熱インピーダンスは０．２℃・ｃｍ²・Ｗ^-1より小さかった。

　他の配合物を用いて熱界面パッドを形成し、上の配合物１及び２に関連して報告した結果と実質的に同様な結果を得ることができる。配合物１及び２の場合と同様な形状の開口を有するダクロンの非金属性格子を用いた熱界面パッドは、合理的な熱的性能特性を有する。

　本発明を用いた構造体
　次に、図１及び２に注目して、全体的に１０で示した界面パッドは、被覆相１２と１３との間の中間に配置された中心格子の本体１１を有するのが分かるであろう。更に図２に例示したように、格子１１には、１５−１５で示したような網状開口が与えられており、それらは被覆１２及び１３を、一緒に溶融して合体するまで、侵入又は相互滲出を可能にするような口径になっている。更に、図３の顕微鏡写真で示したように、溶融及び合体の後、本発明の熱界面パッドはメッシュを通る連続体を形成し、それにより、特に、相対する被覆の接合が起きる開口中に内部熱界面が存在しないようにしている。

　図７に注目して、本発明と一致する修正界面パッドが例示されており、図１〜６に例示した修正と同じ特徴を有するが、但し、１５Ａ−１５Ａで示した網状開口が異なった形を有し、特にダイヤモンド型の形状を有する点が異なる。図７の種々の部品は、図１〜６の態様で示したものと同じであり、これらの部品は同じ参照番号に語尾「Ａ」を付けて示してある。

　次に図４に注意を向けると、相変化がＴ１及びＴ２として示した温度のところで起きていることが分かるであろう。特にそれらの材料は本発明のために選択されており、この場合、重合体マトリックスは、液体金属成分の温度よりも低い温度で少なくとも部分的に溶融するか又は相変化を受けている。安定化用メッシュ格子を存在させれば、複合体の全安定性が維持される。相変化の温度差は約１０℃であるのが好ましい。

　慣用的形状の熱発生半導体装置に関連して本発明の順応性パッドを使用した場合を例示するために、図５が与えられている。従って、図５に示した組立体２０は、２１で例示した熱発生半導体装置又はパッケージを有し、それは、２２で例示した熱吸収体、熱拡散体、又は他の熱消散部材を有する。半導体装置２１と、熱消散部材２２との相対する表面の間に、本発明により製造された機械的順応性安定化熱界面パッド２３が挿入されている。

　一般的説明
　前に示したように、ＢＮ又はアルミナ粒状物は、直径約１ミクロンまで、断面厚さが約４０ミクロンまでの粒径範囲にすることができる。特に窒化硼素の板状子のような形状は、液体金属で濡らした時、図３の顕微鏡写真で例示した効果的粒子との極めて望ましい効果的組合せを与えることが観察されるであろう。図３に示したように、個々の薄層は格子に形成された開口を通って連続体として流れ、液体金属で濡らされた粒子は、パッドの全厚みを通る界面のない連続体を形成するのに役立っている。この特徴により粘度調節が補助される。

　上に記載したシロキサンを用いるのが好ましいが、シリコーン樹脂はマトリックスとしても用いることができる。そのような一つの樹脂は、ＧＥ東芝シリコーン社から「ＴＳＥ３０５３」として指定されており、勿論これらの材料は市販されている。約１０００センチストークスまでの粘度を有するシリコーンは、満足に用いることができる。シランの存在は粘度を僅かに変え、僅かに低い粘度を有する油組成物を生ずる。

　上記実施例は、単に例示の目的で与えられており、それ以外に特許請求の範囲に対する限定と見做すべきものではないことは認められるであろう。

図１は、本発明に従って構成された個々の薄層及び安定化用格子を例示する斜視図であり、図１Ａは、本発明に従い構成された個々の薄層及び安定化用格子の大きく拡大して示した部分的断面図である。 図２は、図１と同様な図であり、本発明の特徴を一層明確に例示するため、薄層と格子の或る部分が取り除かれている。 図３は、本発明に従い製造及び安定化された熱界面の切断した断面図の顕微鏡写真である。 図４は、本発明により製造され、安定化された界面パッドの熱インピーダンス対温度の性能グラフである。 図５は、典型的な構成体の部分的断面で示した垂直断面図である。 図６は、本発明による界面パッドを製造するための典型的な操作に含まれる工程の経路図である。 図７は、安定化格子の修正した形態を例示する、図２と同様な斜視図である。

符号の説明

　１０　界面パッド
　１１　格子
　１２　被覆層
　１３　被覆層
　１５　開口
　２０　組立体
　２１　半導体装置
　２２　熱吸収体
　２３　界面パッド

Claims (6)

1. 　熱発生半導体装置と熱吸収体との相対する面の間に挿入するための安定化熱伝導性機械的順応性の積層体パッドにおいて、前記の安定化熱伝導性機械的順応性の積層体が、中心の安定化用有孔格子の両面上に上方及び下方薄層を有し、前記両薄層の一部分がそのメッシュ格子の孔を通って伸び、連続体を形成しており、然も、前記の安定化熱伝導性の積層体が、
   　（ａ）　前記上方及び下方の薄層が、
   　　　（１）　重合体マトリックス、
   　　　（２）　前記重合体マトリックス内に分散した、或る量の低融点インジウム又はガリウム含有合金で、約１２０℃の融点を有する合金、
   　　　（３）　前記重合体マトリックス内に分散した、熱伝導性粒状固体、
   の混合物を含み、
   　（ｂ）　前記の安定化用開口メッシュ格子が、中に形成された全体的に網状の開口配列を有する格子本体を有し、前記の格子構造体が、前記メッシュ格子領域の約１０％〜９０％を形成し、残余が開口であり、
   　（ｃ）　前記網状開口の各々が約０．５ミルより大きな断面寸法を有し、
   　（ｄ）　前記重合体マトリックスが、パラフィン及びシリコーンのホットメルトワックス、アクリル、シリコーン、ウレタン、及び可撓性エポキシのエラストマー、及びシリコーン、ウレタン、エポキシ、及びフェノール系重合体からなる固い樹脂からなる群から選択され、各重合体マトリックスは約４０℃〜１２０℃の範囲の融点を有する、
   ことを特徴とする、積層体パッド。
2. 　重合体マトリックスが、熱発生半導体装置と熱吸収体との表面間に挿入される前に、架橋されている、請求項１に記載の安定化熱伝導性機械的順応性の積層体パッド。
3. 　重合体マトリックスが、熱発生半導体装置と熱吸収体との相対する表面間に、硬化のＢ段階にある間に挿入して取付けられ、然る後、架橋操作にかけられている、請求項１に記載の安定化熱伝導性機械的順応性の積層体パッド。
4. 　合金が、約３０℃〜９０℃の融点を有する、請求項１に記載の安定化熱伝導性機械的順応性の積層体パッド。
5. 　熱伝導性粒子が、窒化硼素、アルミナ、及び黒鉛からなる群から選択されている、請求項１に記載の安定化熱伝導性機械的順応性の積層体パッド。
6. 　熱伝導性機械的順応性のパッドの製造方法において、
   　（ａ）　（１）ガリウム及びインジウムの合金からなる群から選択され、１２０℃より低い温度で液体状態になる低融点金属、及び
   　　　　　（２）窒化硼素、窒化アルミニウム、及びアルミナからなる群から選択された熱伝導性固体粒状物、
   の混合物を調製するステップ、
   　（ｂ）　前記混合物を機械的に混合して前記粒状物の表面を前記液体合金で濡らし、均一な熱伝導性ペーストを形成するステップであって、その中で前記液体合金が、前記粒状物を含む個々の粒子を包んでいる該ステップ、
   　（ｃ）　前記熱伝導性ペーストと、或る量の、懸垂アルキル鎖を伴なったシロキサン主鎖を有するシリコーンワックス、及び反応性エラストマーからなる軟質シリコーン重合体からなる群から選択された流動性プラスチック樹脂材料とを一緒にして熱伝導性物体を形成するステップであって、然も、前記熱伝導性物体が、約１０体積％〜９０体積％の金属被覆粒子、及び残余の流動性プラスチック樹脂混合物を含んでいる該ステップ、
   　（ｄ）　前記熱伝導性物体を、網状の開口配列を有するメッシュ格子の両面に適用して約１０％〜９０％の開口をもつ複層プレフォーム格子を形成するステップ、及び
   　（ｅ）　前記プレフォームを前記両面に適用した被覆を前記網状開口に通すのに充分な圧力にかけて合体させ、連続体を形成するステップ、
   を含む上記パッド製造方法。