本申請要求于2014年8月19日提交的美國專利申請14/463,196號的權(quán)益和優(yōu)先權(quán)，后者又要求于2014年4月18日提交的美國臨時專利申請61/981,336號的權(quán)益和優(yōu)先權(quán)。以上申請的全部內(nèi)容在此以其整體通過引用并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱界面材料組件以及相關(guān)方法。

背景技術(shù)：

此部分提供與本發(fā)明相關(guān)的未必是現(xiàn)有技術(shù)的背景信息。

電氣元件(諸如半導(dǎo)體、晶體管等)通常具有預(yù)設(shè)計溫度，電氣元件在該預(yù)設(shè)計溫度最佳地工作。理想地，預(yù)設(shè)計溫度接近周圍空氣的溫度。但是電氣元件的工作產(chǎn)發(fā)熱，如果不被去除，所產(chǎn)生的熱可能導(dǎo)致電氣元件工作在顯著高于正?；蚱谕墓ぷ鳒囟鹊臏囟取＿@樣的過高溫度可能不利地影響電氣元件的工作特性以及任何相關(guān)裝置的工作。

為了避免或至少降低由發(fā)熱造成的不利工作特性，應(yīng)例如通過將熱從工作的電氣元件傳導(dǎo)到散熱器來去除熱。散熱器接著可以借助常規(guī)的對流和/或輻射技術(shù)被冷卻。在傳導(dǎo)期間，熱可以借助電氣元件和散熱器之間的直接表面接觸和/或電氣元件與散熱器表面經(jīng)由媒介物或熱界面材料(TIM)的接觸而從工作的電氣元件傳遞到散熱器。

熱界面材料可以用來填充傳熱表面之間的間隙，以便同用空氣填充間隙相比提高傳熱效率，該填充有空氣的間隙是相對不良的熱導(dǎo)體。在一些裝置中，也可以在電氣元件和散熱器之間放置電絕緣體，在許多情況下這是熱界面材料(TIM)本身。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

此部分提供本發(fā)明的概述并且不是其完整范圍的全面公開內(nèi)容或其全部特征。

本發(fā)明的示例性實施方式總體涉及熱界面材料組件。在一個示例性實施方式中，熱界面材料組件通常包括基板，以及沿著基板的第一側(cè)部和/或第二側(cè)部的一個或多個柱體。

適用性的更多范圍將從本文所提供的描述中變得明顯。該概述中的描述和具體示例旨在僅為了說明并且并不旨在限制本發(fā)明的范圍。

附圖說明

本文所述的附圖僅為了說明所選擇的實施方式而不是所有可能的實施，并且并不旨在限制本發(fā)明的范圍。

圖1是具有承載在柱體頂部的焊料球的熱界面材料(TIM)組件的示例性實施方式的透視圖，所述柱體從TIM組件基底的第一側(cè)部向外突出，其中，為了清楚起見，移除了一部分封裝或涂層以便顯示柱體，；

圖2是圖1所示TIM組件的仰視透視圖；

圖3是圖1所示TIM組件的俯視透視圖，其中沒有移除部分封裝或涂層，從而顯示完整的封裝或涂層；

圖4是圖3所示TIM組件的俯視平面圖；

圖5是圖3所示TIM組件的正視圖；

圖6是具有由柱體承載的焊料球的TIM組件的另一示例性實施方式的透視圖，所述柱體從TIM組件基底的第一側(cè)部和第二側(cè)部向外突出，并且示出了沿著TIM組件基底的第一側(cè)部或上側(cè)部的焊料球和柱體的4×4陣列；以及

圖7是圖6所示TIM組件的仰視透視圖，并且示出了沿著TIM組件基底的第二側(cè)部或下側(cè)部的焊料球和柱體的5×5陣列。

在附圖的所有數(shù)個視圖中相應(yīng)的附圖標記表示相應(yīng)的部件。

具體實施方式

現(xiàn)將參照附圖更完全地描述示例性實施方式。

本文公開了熱界面材料(TIM)組件的示例性實施方式，其可用于例如輔助從電子裝置的熱源(例如，一個或多個發(fā)熱元件、中央處理器(CPU)、芯片、半導(dǎo)體器件等)向外傳導(dǎo)熱能(例如，熱量等)。例如，通?？梢栽跓嵩春蜕嵫b置(例如，散熱器、散熱片、熱管、裝置外殼或外罩等)之間放置TIM組件以構(gòu)成熱接頭、界面、路徑或?qū)嵝詿嵬?，熱可以沿著它們從熱源傳遞(例如，傳導(dǎo))至散熱裝置。在工作期間，TIM組件可隨后起作用以使熱沿導(dǎo)熱性通路從熱源熱傳遞(例如，傳導(dǎo)熱量等)到散熱裝置。

在示例性實施方式中，TIM組件包括基底(寬泛地說，基板)和從所述基板向外突出或延伸出來的一個或多個柱體(寬泛地說，支持體)?；缀椭w可以包含銅或其它導(dǎo)熱性材料。

每個柱體包括第一端部和與第一端部相反的第二端部。柱體的第一端部可以與基底熱接觸，使得熱可在柱體和基底之間傳遞。柱體的第一端部還可以由基底承載和/或與基底連接(例如，貼合等)。柱體的第二端部可以與接觸熱阻降低器或熱導(dǎo)體熱接觸，使得熱可在柱體和接觸熱阻降低器之間傳遞。如本文所公開的，接觸熱阻降低器可以通過軟化(例如，熔化等)并流入粗糙表面中以去除或排出空氣而減小接觸熱阻。接觸熱阻降低是因為接觸熱阻降低器具有比空氣(其是相對較差的熱導(dǎo)體)更低的熱阻和更高的熱導(dǎo)率。

接觸熱阻降低器可以由柱體的第二端部承載和/或與柱體的第二端部連接，使得通過作為支柱(stand-off)運行或提供支柱的柱體使接觸熱阻降低器與基底隔開。因此，柱體在本文中還可以稱為支柱。

示例性接觸熱阻降低器包括焊料球、焊料凸塊、金屬、金屬合金、低熔化溫度金屬合金(例如，In₅₁Bi_32.5Sn_16.5、熔化溫度為約60℃的低熔化溫度相變金屬合金(PCMA)等)、蠟、復(fù)合材料等。在接觸熱阻降低器包含焊料凸塊且柱體包含銅的示例性實施方式中，由焊料凸塊封端的銅柱體可以被統(tǒng)稱為銅柱體焊料凸塊。在示例性實施方式中，接觸熱阻降低器的軟化溫度(例如，熔化溫度、狀態(tài)轉(zhuǎn)變或相變溫度等)低于熱源的正常工作溫度范圍、在該溫度范圍內(nèi)或高于該溫度范圍。例如，接觸熱阻降低器的軟化或熔化溫度可以為約160℃，并高于熱源(例如，正常工作溫度為約60℃～100℃或約30℃～40℃的CPU等)的正常工作溫度范圍。

某些實施方式包含沿著基底的第一側(cè)部(或上側(cè)部)和第二側(cè)部(或下側(cè)部)各自的至少一個柱體。其它實施方式包含僅沿著基底的單個側(cè)部(不是兩個側(cè)部)的一個或多個柱體。

在某些實施方式中，多個柱體沿著基底的第一側(cè)面部和/或第二側(cè)面部設(shè)置。多個柱體可以沿基底以預(yù)定圖案(例如，針對特定裝置自定義或定制的獨特圖案、可用于不同裝置的通用圖案等)排列。

在某些實施方式中，對基板或基底施加涂層或封裝。可以施加涂層以覆蓋或包封一個或多個柱體和相應(yīng)的基底的第一側(cè)部和/或第二側(cè)部(所述一個或多個柱體從其中突出)。涂層還可以覆蓋柱體的第二端部上的接觸熱阻降低器的一部分。在某些實施方式中，涂層覆蓋置于柱體第二端部頂上或連接到柱體第二端部的接觸熱阻降低器的下部(例如，焊料球的下半球形部分等)。在其它實施方式中，涂層可以完全覆蓋置于柱體第二端部頂上或連接到柱體第二端部的接觸熱阻降低器(例如，焊料或焊料球等)的整體。在其它實施方式中，涂層可以與置于柱體第二端部頂上或連接到柱體第二端部的接觸熱阻降低器(例如，焊料或焊料球等)齊平。其它實施方式可以包括沒有置于柱體第二端部頂上或連接到柱體第二端部的任何接觸熱阻降低器的導(dǎo)熱性柱體。在這些其它實施方式中，對基板或基底施加涂層或封裝，使得涂層厚度等于、厚于或薄于柱體的高度。

涂層可以通過充當對空氣的阻隔物來輔助抑制基底和柱體的氧化。在包含柱體頂上的接觸熱阻降低器的實施方式中，涂層還可以輔助抑制涂覆或覆蓋有涂層的接觸熱阻降低器的部分(例如，焊料球的下半球形部分等)的氧化。在TIM組件的工作期間，涂層還可以輔助控制接觸熱阻降低器(例如，焊料球等)的遷移。例如，涂層可以作為阻隔物工作以在TIM組件的工作期間大體上控制或保持柱體上的焊料球，使得如果TIM組件不小心遭受沖擊，則受熱的焊料球?qū)⒉粫湎?失去與柱體的表面張力)。

涂層可以包含任何適合的材料，例如相變材料(PCM)、聚合物、石蠟、填縫劑、油脂、固化硅膠墊、固化非硅膠墊、現(xiàn)場固化凝膠或油灰等，這取決于TIM組件的工作應(yīng)用和/或期望特性。在包含涂層的示例性實施方式中，涂層可以包含來自Laird Technologies的材料，例如Tpcm^TM 580系列相變材料、Tpcm^TM 780、Tpcm^TM FSF52、Tpcm^TM 900系列相變材料、Tgrease^TM 300X、Tgrease^TM 880、Tgrease^TM 980等。

柱體可以比柱體的第二端部上的接觸熱阻降低器具有更高的熱導(dǎo)率。接觸熱阻降低器可以具有比柱體的軟化溫度更低的軟化溫度(例如，熔化溫度、狀態(tài)轉(zhuǎn)變或相變溫度等)。在某些實施方式中，接觸熱阻降低器的軟化溫度可以低于諸如CPU(例如，正常工作溫度為約60℃～100℃或約30℃～40℃等)等熱源的正常工作溫度范圍或在該范圍內(nèi)。在電子裝置的工作期間，接觸熱阻降低器可以軟化(例如，熔化、相變、變?yōu)榭闪鲃拥?以輔助改善TIM組件與諸如熱源(例如，電子裝置的一個或多個發(fā)熱部件、中央處理器(CPU)、芯片、半導(dǎo)體裝置等)和/或散熱裝置(例如，散熱器、散熱片、熱管、裝置外殼或外罩等)等其他部件之間的表面接觸(例如，移動或流動到表面缺口或間隙中等)。因此，柱體的較高的熱導(dǎo)率和接觸熱阻降低器的較低的軟化溫度配合以有助于例如在熱源和散熱裝置之間界定或提供更有效且導(dǎo)熱性更好的熱通路。

在某些實施方式中，柱體還可以是可移動的或適型性的(例如，在應(yīng)力下具有良好的依從性等)以實現(xiàn)TIM組件和其它部件(例如，熱源、散熱片等)之間更好的界面。具體圖案、柱體數(shù)量(例如，5×5陣列、4×4陣列等)、柱體高度、柱體柔性或可變形性、柱體覆蓋面積和/或用于柱體、基底或基板以及接觸熱阻降低器的材料可以取決于TIM組件及將使用其的具體電子裝置所需的熱性能。在一個示例性實施方式中，TIM組件的獨立接合線厚度可以為5密耳，當壓縮在熱源和散熱裝置之間時的接合線厚度為3密耳。

在另選的實施方式中，TIM組件可以包括至少一個導(dǎo)熱性柱體，且不具有任何與所述至少一個導(dǎo)熱性柱體的第二端部熱接觸(例如，承載、連接、貼合等)的接觸熱阻降低器(例如，焊料、焊料球、焊料凸塊等)。例如，TIM組件可以包括其上不包含接觸熱阻降低器的導(dǎo)熱性柱體?；蛘?，例如，TIM組件可以包括其上不含任何接觸熱阻降低器的一個或多個導(dǎo)熱性柱體，以及其上具有接觸熱阻降低器的一個或多個其它導(dǎo)熱性柱體。在另一個實例中，TIM組件可以包括其上具有接觸熱阻降低器的導(dǎo)熱性柱體。

現(xiàn)將參照附圖，圖1至圖5闡明了包括本公開一個或多個方面的熱界面材料(TIM)組件100的示例性實施方式。如圖1所示，圖示的TIM組件100包括基底104(寬泛地說，基板)和從基底104的第一側(cè)部或上側(cè)部112向外突出或延伸出來的多個柱體108(寬泛地說，支持體)。

每個柱體108包括第一端部116和與第一端部116相反的第二端部120。第一端部116與基底104的第一側(cè)部112熱接觸，使得熱可在柱體108和基底104之間傳遞。柱體的第一端部116還可以由基底104承載和/或連接(例如，貼合等)至基底104。例如，柱體108的第一端部116可以焊接至基底104。在此圖示的實施方式中，TIM組件100還包括再分配體122，其有助于對從柱體108傳遞至基底104的熱進行再分配。在此實例中，再分配體122包括銅元素(例如，銅痕等)，其沿基底104的不同區(qū)域相對于柱體第一端部116向外延伸。

每個柱體108的第二端部120與焊料球128(寬泛地說，接觸熱阻降低器或熱導(dǎo)體)熱接觸，使得熱可在焊料球128和柱體108之間傳遞。焊料球128還可以由柱體的第二端部120承載和/或連接至(例如，通過焊料回流等)柱體的第二端部120，使得通過作為用于焊料球128的支柱工作或提供該支柱的柱體108將焊料球128與基底104分隔開。

將涂層或封裝132施加到基底104和柱體108上。如圖1和圖3所示，可以施加涂層132以覆蓋或包封柱體108和基底的第一側(cè)部112(柱體108從其中突出)。涂層132還可以覆蓋焊料球128的下部。在此實例中，基底104的第二側(cè)部136不包括柱體108和焊料球128?；椎牡诙?cè)部136可以包括與某些實施方式中的涂層132相同或不同的涂層。

基底104配置成例如根據(jù)需要跨越該基底104將熱能從該基底104的第一側(cè)部114傳導(dǎo)到該基底104的相反的第二側(cè)部136以用于冷卻熱源(例如，電子裝置的發(fā)熱部件等)。所示的基底104由熱導(dǎo)率為約400瓦/(米·開爾文)的銅構(gòu)造；并且銅被制成厚度為約0.002英寸(約0.05毫米)的箔(例如，使得基底104為箔層等)。然而，基底104可以由其它適合的導(dǎo)熱性材料構(gòu)造，例如，銅以外的金屬(例如，錫、鎳、銀、金、鎳鍍銅、鎳鍍鋁、可制成箔的其它金屬等)、金屬合金、金屬箔、濺涂有金屬(例如，金、焊料等)的陶瓷材料、濺涂有金屬(例如，金、焊料等)的石墨材料等。此外，基底104可以具有任何期望的熱導(dǎo)率和/或任何期望的厚度，例如，熱導(dǎo)率大于或小于約400瓦/(米·開爾文)和/或厚度大于或小于約0.002英寸(約0.05毫米)等。而且，基底104可以具有任何期望的形狀，例如，矩形、正方形等。

柱體108配置成在基底104和焊料球128之間傳導(dǎo)熱能。柱體108可以優(yōu)選包含熱導(dǎo)率大于焊料球128的熱導(dǎo)率的材料。當TIM組件100被夾壓在熱源和另一部件之間時，柱體108還可以包含具有良好依從性的材料。柱體108可以是可移動的或適型性的，以實現(xiàn)TIM組件100和其它部件(例如，熱源、散熱片等)之間更好的界面。在此示出的實施方式中，柱體108包含熱導(dǎo)率為約360瓦/(米·開爾文)的銅。然而，柱體108可以由其它適合的導(dǎo)熱性材料構(gòu)造，例如，銅以外的金屬(例如，錫、鎳、銀、金、鎳鍍銅、鎳鍍鋁等)、金屬合金、濺涂有金屬(例如，金、焊料等)的陶瓷材料、濺涂有金屬(例如，金、焊料等)的石墨材料等。

焊料球128作為TIM組件100的一部分工作以有助于根據(jù)需要將熱能傳導(dǎo)到柱體108和/或從柱體108傳導(dǎo)出來(例如，從熱源傳導(dǎo)到柱體108，從柱體108傳導(dǎo)到散熱裝置等)。所示的焊料球128包含In₅₁Bi_32.5Sn_16.5，其是熔化溫度為約60攝氏度的低熔點相變合金(PCMA)。然而，焊料球128可以由其它適合的導(dǎo)熱性材料形成，例如，In₅₁Bi_32.5Sn_16.5以外的低熔點PCMA、共晶金屬合金、非共晶金屬合金、熔化溫度為約160攝氏度以下的金屬或金屬合金、其它金屬或金屬合金等。

焊料球128的軟化溫度(例如，熔化溫度、狀態(tài)轉(zhuǎn)變或相變溫度等)低于柱體108的軟化溫度。焊料球128的軟化溫度可以低于熱源的正常工作溫度范圍、在該范圍內(nèi)或高于該范圍。例如，焊料球128的軟化溫度可以低于諸如CPU(例如，正常工作溫度為約60℃～100℃或約30℃～40℃等)等熱源的正常工作溫度范圍或在該范圍內(nèi)。在電子裝置工作期間，焊料球128可以軟化(例如，熔化、相變、變得可流動等)以有助于改善TIM組件100和諸如熱源(例如，電子裝置的一個或多個發(fā)熱部件、中央處理器(CPU)、芯片、半導(dǎo)體裝置等)和/或散熱裝置(例如，散熱器、散熱片、熱管、裝置外殼或外罩等)等其它部件之間的表面接觸(例如，移動或流動到表面缺口或間隙中等)。柱體108的較高的熱導(dǎo)率和焊料球128的較低的軟化溫度的結(jié)合有助于界定或提供更有效和更好的熱通路。例如，柱體108可以包含熱導(dǎo)率為約360W/mK(瓦/(米·開爾文))且軟化溫度為1085℃的銅，而焊料球128可以包含熱導(dǎo)率為約19W/mK且軟化溫度為60℃的In₅₁Bi_32.5Sn_16.5。

在所示的實施方式中，焊料球128成形為焊接(寬泛地說，連接)到柱體第二端部120上的大致圓形的凸塊。焊料球128可以沿整個第一側(cè)部112大致均勻地(例如，以適合與多種不同熱源或發(fā)熱部件一起使用的通用圖案等)布置，使得焊料球128基本上覆蓋第一側(cè)部112的整個表面。

在圖1所示的實施方式中，僅基底的第一側(cè)部112包括焊料球128和柱體108。焊料球128和柱體108以具有五行和五列焊料球128和柱體108的5×5陣列取向。在其它實施方式中，可存在不同構(gòu)造的柱體和焊料球，例如柱體和焊料球沿基底的兩個側(cè)部(例如，圖6和7中示出的TIM組件200等)、為不同陣列(例如，4×4陣列、6×6陣列等)和/或沿著一個側(cè)部或兩個側(cè)部大于或小于二十五個等。此外，取決于具體應(yīng)用，焊料球128可具有任何適合的尺寸。在其它示例性實施方式中，TIM組件可以包括與圖1和6所示不同的橫跨基底的一個或多個側(cè)部取向的柱體和焊料球(例如，均勻性不同等)。例如，柱體和焊料球可以設(shè)置成所期望的圖案(例如，牛眼燈圖案、條紋圖案、之字形圖案等)；基于TIM組件的具體工作要求(例如，基于冷卻要求等)的圖案；基于要冷卻的發(fā)熱部件的尺寸和/或形狀的圖案；與TIM組件要傳導(dǎo)走熱的發(fā)熱部件上的具體位置對應(yīng)的圖案；不專門匹配要傳導(dǎo)走熱的發(fā)熱部件上的具體位置而是配置為TIM組件可以和多種不同的發(fā)熱部件一起使用以有效地從多種不同的發(fā)熱部件傳導(dǎo)走熱的通用圖案等。

在其它示例性實施方式中，TIM組件可以包括基底，這些基底在基底的僅僅部分之上具有柱體和焊料球。在其它示例性實施方式中，TIM組件可以包括基底，這些基底具有在與要連接TIM組件的發(fā)熱部件的表面上的一個或多個熱點對應(yīng)的特定位置處和/或以與所述熱點對應(yīng)的特定圖案設(shè)置在基底的部分之上的柱體和焊料球。這里，柱體和焊料球可以以大致映射發(fā)熱部件的表面上的一個或多個熱點的期望的圖案設(shè)置。這可以實現(xiàn)一個或多個熱點之上更高的傳熱同時維持發(fā)熱部件的表面的其它區(qū)域上的可接受的性能。而且，基底的剩余部可以用涂層材料涂覆以在需要時輔助抑制焊料球的氧化并進一步輔助冷卻發(fā)熱部件的表面上的一個或多個熱點。

繼續(xù)參照圖1和圖3，涂層132被配置為充當對空氣的阻隔物而輔助抑制基底104、柱體108和部分焊料球128的氧化。涂層132還配置為在TIM組件100的工作期間輔助控制焊料球128的遷移。例如，涂層132作為阻隔物工作以在TIM組件100的工作期間大致控制柱體108上的焊料球128，使得如果TIM組件100不小心遭受沖擊，則受熱的焊料球128將不會落下(失去與柱體108的表面張力)。

涂層132可以包括任何適合的材料，包括例如相變材料(PCM)、聚合物、石蠟、填縫劑、油脂、固化硅膠墊、固化非硅膠墊、現(xiàn)場固化凝膠或油灰等，這取決于TIM組件100的工作應(yīng)用和/或期望特性。涂層132可以具有任何適合的軟化溫度，例如，與焊料球128的軟化溫度相比更低、大約相同等的軟化溫度。例如，所示涂層132可以具有約40攝氏度至約60攝氏度的軟化溫度。并且，涂層132可以比焊料球128軟。在本公開的范圍內(nèi)涂層132也可以具有任何期望的厚度。例如，涂層132可以具有薄于柱體108的高度的厚度，或者涂層132可以具有與柱體108的高度大約相同的厚度，或厚于柱體108的高度的厚度。

涂層132還可以輔助解決在低于焊料球128的軟化溫度的工作溫度下TIM組件100和該TIM組件100連接到的熱源之間的熱膨脹系數(shù)的不匹配。由此，涂層132可以提供與焊料球128(其更硬，具有在肖氏00或肖氏A范圍不可測量的硬度)相比在這些更低溫度下更適型/順應(yīng)的材料(例如，具有肖氏00～肖氏A硬度的材料等)。涂層132改善TIM組件100和熱源之間的表面接觸(例如，用于更好地適型發(fā)熱部件中的間隙/表面缺陷等)，并由此輔助在其間形成更好的熱通路。在高于焊料球128的軟化溫度的工作溫度下，涂層132和焊料球128可熔化、熔化并且流入熱源內(nèi)的缺陷，從而一起輔助改善TIM組件100和熱源之間的表面接觸。焊料球128和/或涂層132因此也可以提供對熱源和/或散熱裝置的自然粘合。

涂層132也可以作為TIM組件100的一部分工作以輔助根據(jù)需要將至少一部分熱能傳導(dǎo)到基底104和/或從該基底104傳導(dǎo)出至少一部分熱能(例如，從熱源傳導(dǎo)到基底104，從基底104傳導(dǎo)到散熱裝置等)。此外，涂層132可以根據(jù)需要熱強化以改善/提高將熱能通過涂層材料傳導(dǎo)到基底104和/或通過涂層材料從基底104傳導(dǎo)出熱能。例如，添加劑(諸如陶瓷顆粒、金屬顆粒等)可以被添加到涂層132以提供這種改善/提高的熱能傳導(dǎo)。

如前所述的，大范圍的不同涂層可以用于本發(fā)明的TIM組件的示例性實施方式中。在一些示例性實施方式中，例如，涂層材料可以具有至少大約1W/mK(瓦/(米·開爾文))以上的熱導(dǎo)率，諸如具有多達數(shù)百W/mK的熱導(dǎo)率的銅類涂層等。其它合適的涂層材料可以包括例如氧化鋅、氮化硼、氧化鋁、鋁、石墨、陶瓷、其組合(例如氧化鋁和氧化鋅等)。另外，TIM組件的示例性實施方式也可以包括不同級別(例如，不同尺寸、不同純度、不同形狀等)的相同(或不同)涂層。例如，TIM組件可以包括兩種不同尺寸的氮化硼等。通過改變涂層材料的種類和級別，TIM組件的最終特性(例如，熱導(dǎo)率、成本、硬度等)可以根據(jù)需要變化。

合適的涂層也可以包括其它添加劑，使得利用涂層形成的TIM組件能獲得各種期望結(jié)果。例如，涂層還可以包括顏料、增塑劑、加工助劑、阻燃劑、增量劑、電磁界面(EMI)或微波吸收劑，導(dǎo)電性填料、磁性粒子、用以增大熱界面材料的粘性的增粘劑等等。

在其它示例性實施方式中，柱體108可以處在熱導(dǎo)率足夠高的基底或基板104(例如，銅等)之上，由此不必要或不需要再分配體122(例如，銅痕等)來使熱再分配。因此，某些示例性實施方式包括不含再分配體122的TIM組件。在某些包括再分配體的示例性實施方式中，銅痕可以印刷在基板上，并且可以僅在想要去除并輸送熱的區(qū)域內(nèi)的痕跡上提供柱體。這可以通過以下方式完成：將由銅完全涂覆的基板上的痕跡蝕刻掉，然后添加凸塊。或者，例如，可以僅在期望具有銅的區(qū)域內(nèi)利用油墨將銅印刷到塑料上。凸塊可以通過目前的制造方法或潛在更濃墨水區(qū)域或其它墨水層而建立。作為另一實例，可以推動導(dǎo)熱性銷(例如，銅銷等)經(jīng)過基板來形成柱體，而非進行焊接來形成柱體。

圖6和圖7示出了包括本發(fā)明的一個或多個方面的TIM組件200的另一示例性實施方式。此實施方式的TIM組件200與之前在圖1至圖5中描述和示出的TIM組件100類似。例如，示例性TIM組件200包括基底204(寬泛地說，基板)、多個柱體208(寬泛地說，承載物)、焊料球228(寬泛地說，接觸熱阻降低器或熱導(dǎo)體)以及涂層212。但在此實例中，存在沿著基底204的第一側(cè)部212和第二側(cè)部236各自的柱體208、焊料球228以及涂層212。如圖6所示，存在沿著基底的第一側(cè)部或上側(cè)部212的柱體208和焊料球228的4×4陣列。圖7顯示了沿著基底的第二側(cè)部或下側(cè)部236的柱體208和焊料球228的5×5陣列。

在其它示例性實施方式中，可以包含TIM組件作為電磁干擾(EMI)裝置的一部分。EMI可以包括電磁干擾發(fā)射和射頻干擾(RFI)發(fā)射兩者。在這些示例性實施方式中，TIM組件中的涂層可以構(gòu)造成提供至少一些EMI屏蔽。例如，涂層可以包括磁性粒子、EMI或微波吸收材料、導(dǎo)電性填料或電磁吸收材料，諸如羰基鐵、硅化鐵、鐵粒子、鐵鉻化合物、金屬銀、羰基鐵粉、SENDUST(含85％鐵、9.5％硅和5.5％鋁的合金)、坡莫合金(含大約20％鐵和80％鎳的合金)、鐵氧體、磁性合金、磁粉、磁性薄片、磁性粒子、鎳基合金和粉末、鉻合金以及其任何組合。其它實施方式可以包括由一種或多種上述材料形成的一種或多種EMI吸收劑，其中EMI吸收劑包括顆粒、球狀體、微球體、橢圓體、不規(guī)則球狀體、線、薄片、粉末中的一種或多種，和/或這些形狀的任意或所有的組合。

現(xiàn)在將描述用于制造TIM組件(例如，TIM組件100、TIM組件200等)的示例性方法。將銅箔(寬泛地說，基板)用干膜光致抗蝕劑涂覆(例如，層壓等)，接著用具有期望的圖案的透明物(例如，模版等)覆蓋該干膜光致抗蝕劑。接著利用紫外光對干膜光致抗蝕劑進行固化操作。干膜光致抗蝕劑的未用透明物覆蓋的部分被固化。并且，干膜光致抗蝕劑的用透明物覆蓋的部分(與透明物的圖案對應(yīng))未被固化。利用干膜顯影劑洗掉干膜光致抗蝕劑的未固化部分。這在與來自透明物的圖案對應(yīng)的銅箔的表面上留下裸銅的露出區(qū)域。

銅柱體通過鍍覆工藝形成在裸銅的露出區(qū)域。然后通過鍍覆工藝對銅柱體提供接觸熱阻降低器。例如，可以通過將銅柱體的第二端部浸入助焊劑并隨后浸入熔融焊料(例如，In₅₁Bi_32.5Sn_16.5等)而用金屬合金鍍覆銅柱體，從而將焊料大致連接到銅柱體的第二端部。作為另一選擇，在某些實施方式中可以使用蠟來代替焊料。

接著將所得產(chǎn)品冷卻到室溫，漂洗，并干燥，從而在銅焊料上留下圓頂狀的焊料凸塊。處理鍍有銅焊料凸塊的銅箔(例如，放置在干式脫膜機中)以從銅箔移除固化的干膜光致抗蝕劑。將所得產(chǎn)品洗滌和干燥，從而僅留下鍍有銅焊料凸塊的銅箔(在與原始透明物對應(yīng)的期望位置處具有銅焊料凸塊)。圖案可以根據(jù)需要布置成例如通用圖案，或使得當TIM組件連接到發(fā)熱部件時銅柱體焊料凸塊的位置大致與要冷卻的熱源上的位置對應(yīng)等。

接著利用合適的操作將鍍有銅柱體焊料凸塊的銅箔涂上(例如，回填等)涂層。作為一個示例，可將涂料溶入溶劑，接著可以將鍍有銅柱體焊料凸塊的銅箔浸漬到液體溶液中，從而涂覆焊料凸塊、銅柱體和銅箔的至少一部分。接著將溶劑閃蒸出，從而留下TIM組件。在制備TIM組件以供后續(xù)存儲、分銷、使用等時，接著可以將襯墊引入TIM組件(盡管不是必需的)，同時將TIM組件制成片狀或卷繞成卷。作為另一實例，可以將涂層預(yù)成型為期望厚度的材料卷，接著用層壓輥將材料卷層壓到鍍有銅柱體焊料凸塊的銅箔的側(cè)面。接著可以將所得TIM組件制成片狀或卷起。并且作為又一實例，涂層可以具有比焊料凸塊更低的軟化點，使得涂層可以被加熱到其軟化溫度以上，接著被層壓到鍍有銅柱體焊料凸塊的銅箔。這可包括將熔化的涂料施加到襯墊，將襯墊引入鍍有銅柱體焊料凸塊的銅箔的上側(cè)面和下側(cè)面，接著移動整個組件經(jīng)過層壓輥。層壓輥和逐漸引導(dǎo)到它們的支撐臺將被加熱到高于涂層材料的軟化溫度但是低于焊料凸塊的軟化溫度的溫度。在離開層壓輥之后，接著可將TIM組件材料制成片狀或卷繞成卷。

在其它示例性實施方式中，用于制造TIM組件的方法可以包括用焊膏以期望的圖案絲網(wǎng)印刷基底，接著通過回焊爐處理所印刷的基底。在其它示例性實施方式中，用于制造TIM組件的方法可以包括用金屬或金屬合金(例如，焊料等)直接鍍覆散熱裝置、熱源等，從而在其上提供柱體和接觸熱阻降低器。接著利用例如溶劑體系和模版等將合適的涂層施加到散熱裝置、熱源等的鍍覆部。在一些示例性實施方式中，要涂覆的散熱裝置、熱源等的表面可能需要用金屬(諸如金、鎳等)預(yù)涂以提供可供鍍覆金屬或金屬合金的合適表面。

各種各樣的材料可用于本文公開的示例性實施方式中的涂層。例如，涂層可以包括相變材料(PCM)、聚合物、石蠟、填縫劑、油脂、固化硅膠墊、固化非硅膠墊、現(xiàn)場固化凝膠或油灰等，這取決于TIM組件的工作應(yīng)用和/或期望特性。作為其它實例，涂層可以包含來自Laird Technologies的材料，例如Tpcm^TM 580系列相變材料、Tpcm^TM 780、Tpcm^TM FSF52、Tpcm^TM 900系列相變材料、Tgrease^TM 300X、Tgrease^TM 880、Tgrease^TM 980等。下列7個表格提供了這些可以用于示例性實施方式中的涂層的材料的非限制性實例的特性。

表1-Tpcm^TM 580系列相變材料

表2-Tpcm^TM 780相變材料

表3-Tpcm^TM FSF52自支撐膜相變材料

表4-Tpcm^TM 900系列相變材料

表5-Tgrease^TM 300X硅酮類導(dǎo)熱脂

表6-Tgrease^TM 880硅酮類導(dǎo)熱脂

表7-Tgrease^TM 980硅酮類導(dǎo)熱脂

因此，本公開的示例性實施方式總體涉及用于輔助從發(fā)熱部件傳導(dǎo)出熱能(例如，熱量等)的組件和方法。如本文所使用的，發(fā)熱部件可以包括，但不限于計算機芯片、制動系統(tǒng)、加熱元件、功率轉(zhuǎn)換器、放大芯片、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)、圖形處理單元(GPU)、存儲器芯片、半導(dǎo)體、晶體管、任何各種其它電子系統(tǒng)部件等。本發(fā)明的示例性實施方式也可以結(jié)合電磁屏蔽使用。

提供示例性實施方式旨在使本公開將是充分的，并且將向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分傳達本公開的范圍。闡述許多具體細節(jié)(例如，特定部件、裝置和方法的示例)以提供對本公開的實施方式的徹底理解。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將顯而易見的是，無需采用所述具體細節(jié)，示例性實施方式可以按照許多不同的形式實施，不應(yīng)被解釋為限制本公開的范圍。在一些示例性實施方式中，沒有詳細描述公知的處理、裝置結(jié)構(gòu)和技術(shù)。另外，通過本公開的一個或多個示例性實施方式可以實現(xiàn)的優(yōu)點和改進僅為了說明而提供，并不限制本公開的范圍，因為本文公開的示例性實施方式可提供所有上述優(yōu)點和改進或不提供上述優(yōu)點和改進，而仍落入本公開的范圍內(nèi)。

本文公開的具體尺寸、具體材料和/或具體形狀本質(zhì)上是示例性的，并不限制本公開的范圍。本文針對給定參數(shù)的特定值和特定值范圍的公開不排除本文公開的一個或多個示例中有用的其它值或值范圍。而且，可預(yù)見，本文所述的具體參數(shù)的任何兩個具體的值均可界定可適于給定參數(shù)的值范圍的端點(即，對于給定參數(shù)的第一值和第二值的公開可被解釋為公開了也能被用于給定參數(shù)的第一值和第二值之間的任何值)。例如，如果本文中參數(shù)X被舉例為具有值A(chǔ)，并且還被舉例為具有值Z，則可預(yù)見，參數(shù)X可具有從大約A至大約Z的值范圍。類似地，可預(yù)見，參數(shù)的兩個或更多個值范圍的公開(無論這些范圍是否嵌套、交疊或截然不同)包含利用所公開的范圍的端點可要求保護的值范圍的所有可能組合。例如，如果本文中參數(shù)X被舉例為具有1～10或2～9或3～8的范圍中的值，也可預(yù)見，參數(shù)X可具有包括1～9、1～8、1～3、1～2、2～10、2～8、2～3、3～10和3～9在內(nèi)的其它值范圍。

本文使用的術(shù)語僅是用來描述特定的示例性實施方式，并非旨在進行限制。如本文所用，除非上下文另外明確指示，否則單數(shù)形式的描述可旨在包括復(fù)數(shù)形式。術(shù)語“包括”、“包含”和“具有”僅指含有，因此表明存在所述的特征、要件、步驟、操作、元件和/或部件，但不排除存在或增加一個或多個其它特征、要件、步驟、操作、元件、部件和/或其組合。本文描述的方法步驟、處理和操作不一定要按照本文所討論或示出的特定順序執(zhí)行，除非具體指明執(zhí)行順序。還將理解的是，可采用附加的或另選的步驟。

當元件或?qū)颖环Q為“在……上”、“接合到”、“連接到”、或“耦接到”另一元件或?qū)訒r，它可以直接在所述另一元件或?qū)由稀⒒蛑苯咏雍?、連接或耦接到所述另一元件或?qū)樱蛘咭部纱嬖谥虚g元件或?qū)?。相反，當元件被稱為“直接在……上”、“直接接合到”、“直接連接到”、或“直接耦接到”另一元件或?qū)訒r，可不存在中間元件或?qū)印Ｓ糜诿枋鲈g的關(guān)系的其它詞語也應(yīng)按此解釋(例如，“之間”與“直接在……之間”、“相鄰”與“直接相鄰”)等。如本文所用，術(shù)語“和/或”包括任何一個或多個相關(guān)條目及其所有組合。

術(shù)語“大約”在應(yīng)用于值時表示計算或測量允許值的一些微小的不精確性(值接近精確；大約近似或合理近似；差不多)。如果因為一些原因，由“大約”提供的不精確性在本領(lǐng)域中不以別的方式以普通意義來理解，那么如本文所用的“大約”表示可能由普通測量方法引起或利用這些參數(shù)引起的至少變量。例如，術(shù)語“大致”、“大約”和“基本上”在本文中可用來表示在制造公差內(nèi)。無論是否由術(shù)語“大約”修飾，權(quán)利要求包括量的等值。

盡管本文中可能使用術(shù)語第一、第二、第三等來描述各種元件、部件、區(qū)域、層和/或部分，這些元件、部件、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)受這些術(shù)語限制。這些術(shù)語可僅用來區(qū)分一個元件、部件、區(qū)域、層或部分與另一區(qū)域、層或部分。除非上下文清楚指示，否則本文所使用的諸如“第一”、“第二”以及其它數(shù)字術(shù)語的術(shù)語不暗示次序或順序。因此，在不脫離示例性實施方式的教導(dǎo)的情況下，第一元件、部件、區(qū)域、層或部分也可稱為第二元件、部件、區(qū)域、層或部分。

為了易于描述，本文可能使用空間相對術(shù)語如“內(nèi)”、“外”、“下面”、“下方”、“下部”、“上面”、“上部”等來描述圖中所示的一個元件或特征與另一元件或特征的關(guān)系。除了圖中描述的取向之外，空間相對術(shù)語可旨在涵蓋裝置在使用或工作中的不同取向。例如，如果圖中的裝置翻轉(zhuǎn)，則被描述為在其它元件或特征“下方”或“下面”的元件將被取向為在所述其它元件或特征“上面”。因此，示例術(shù)語“下方”可涵蓋上方和下方兩個取向。裝置也可另行取向(旋轉(zhuǎn)90度或其它取向)，那么本文所使用的空間相對描述也要相應(yīng)解釋。

提供以上描述的實施方式是為了說明和描述。其并非旨在窮盡或限制本公開。特定實施方式的各個元件或特征通常不限于該特定實施方式，而是在適用的情況下可以互換，并且可用在選定的實施方式中(即使沒有具體示出或描述)。這些實施方式還可以按照許多方式變化。這些變化不應(yīng)視作脫離本公開，所有這些修改均旨在被包括在本公開的范圍內(nèi)。