;
[0046] b)熱吸收且/或熱絕緣成分,例如其量為20體積%到90體積%。
[0047] 該基體可以包括熱塑性塑料或者丙烯酸乳液。
[0048] 該設(shè)備可以還包括通風(fēng)元件,所述通風(fēng)元件用以將從所述半導(dǎo)體組件產(chǎn)生的熱量 從所述設(shè)備驅(qū)散。
[0049] 當(dāng)然,消費(fèi)電子設(shè)備提供有電源以為一個或多個半導(dǎo)體封裝提供能量。
[0050] 可以利用芯片接著材料(dieattachmaterial)形成半導(dǎo)體封裝,所述芯片接著 材料被設(shè)置在半導(dǎo)體芯片與電路板之間以將芯片牢固地接著到電路板上。引線接合形成芯 片和板之間的電互連。這種芯片接著材料通常是用熱固性樹脂基體高度填充的材料。該基 體可以由環(huán)氧樹脂、馬來酰亞胺、衣康酰亞胺、納迪克酰亞胺(nadimide)和/或(甲基)丙 烯酸酯構(gòu)成。填料可以是導(dǎo)電的或不導(dǎo)電的。在某些情況下,芯片接著材料是導(dǎo)熱的,在這 種情況下,它也幫助將熱量從半導(dǎo)體封裝耗散。這種芯片接著材料的代表性市售可得實(shí)例 包括來自HenkelCorporation的QMI519HT〇
[0051] 或者,可以利用半導(dǎo)體芯片電連接到電路板來形成半導(dǎo)體封裝,其中,在所述半導(dǎo) 體芯片與電路板之間的空間中具有焊料互連。在該空間中可設(shè)置底部填充的密封劑。底部 填充的密封劑還具有熱固性基體樹脂,其中熱固性基體樹脂像芯片接著材料一樣可以由環(huán) 氧樹脂、馬來酰亞胺、衣康酰亞胺、納迪克酰亞胺和/或(甲基)丙烯酸酯構(gòu)成。通常也填充 底部填充的密封劑。然而,該填料通常是不導(dǎo)電的,并用于調(diào)和半導(dǎo)體芯片和電路板的熱膨 脹系數(shù)之間的差異的目的。這種底部填充的密封劑的代表性市售可得實(shí)例包括來自Henkel Corporation的HYSOLFP4549HT。
[0052] -旦半導(dǎo)體封裝已被定位到電路板上,并且通常由表面安裝粘合劑、芯片 鍵合器或芯片級封裝底部填充的密封劑接著到其上,則該封裝可以用模塑化合物包 塑(overmold),以便保護(hù)封裝不受環(huán)境污染物與其它物質(zhì)的污染。模塑化合物通?;?于環(huán)氧樹脂或苯并噁嗪。GR750是環(huán)氧樹脂模塑化合物的一個實(shí)例,其可購自Henkel Corporation,被設(shè)計(jì)為改善半導(dǎo)體設(shè)備中的熱管理。
[0053] 在電路板上的各個部分使用焊膏,以便以電互聯(lián)方式接著半導(dǎo)體封裝和組件。一 種這樣的焊膏是可購自Henkel Corporation的商品名為MULTICORE Bi58LM100的焊膏。這 種無鉛焊膏被設(shè)計(jì)用于其中想要進(jìn)行熱管理的應(yīng)用。
[0054] 為了有效地管理由半導(dǎo)體芯片和半導(dǎo)體封裝所產(chǎn)生的熱量,熱界面材料可以與任 何需要散熱的發(fā)熱部件(特別是半導(dǎo)體裝備中的發(fā)熱部件)一起使用。在這些設(shè)備中,在 發(fā)熱部件和熱沉之間形成熱界面材料層,其將待耗散的熱量傳遞給熱沉。熱界面材料也可 用在包括散熱器的設(shè)備中。在這種設(shè)備中,將熱界面材料層設(shè)置在發(fā)熱部件和散熱器之間, 并將第二層熱界面材料設(shè)置在散熱器和熱沉之間。
[0055] 熱界面材料可以是相變材料,例如可購自HenkelCorporation的商品名為 P0WERSTRATEEXTREME、PowerstrateXtreme或PSX的相變材料。被作為兩個隔離襯墊之間 的獨(dú)立式膜封裝并且被作為模切預(yù)成型體(dieoutperform)供應(yīng)以匹配各種應(yīng)用,這種 熱界面材料是適合用于例如熱沉和各種散熱部件之間的可再加工的相變材料。該材料在相 變溫度下流動,順從部件的表面特征。當(dāng)熱界面材料為相變材料形式時,其熔點(diǎn)約為51°C或 6(TC〇
[0056] -旦流動,就將空氣從界面排出,降低熱阻抗,成為高效熱傳遞材料。
[0057] 該熱界面材料可以由(a)60重量%至90重量%的石蠟;(b)0重量%至5重量% 的樹脂;以及(c) 10重量%至40重量%的金屬顆粒,例如導(dǎo)電填料制成。導(dǎo)電填料通常選 自石墨、金剛石、銀以及銅?;蛘?,導(dǎo)電填料可以是鋁,例如球形氧化鋁。
[0058] 適合在熱界面材料中使用的金屬顆??梢允且兹劢饘兕w粒,典型地是用作焊料的 低熔點(diǎn)金屬或金屬合金。這種金屬的實(shí)例包括鉍、錫以及銦,也可以包括銀、鋅、銅、銻以及 涂銀氮化硼。在一個實(shí)施方案中,金屬顆粒選自錫、鉍或兩者。在另一個實(shí)施方案中,也存 在銦。也可以使用以上金屬的合金。
[0059] 也可以使用錫和鉍粉的共晶合金(熔點(diǎn)為138°C),錫和鉍的重量比為Sn48Bi52, 特別是和銦粉一起使用(熔點(diǎn)為158°C),其中存在的銦和Sn:Bi合金的重量比是1 : 1。
[0060] 存在于組合物中的金屬顆粒和/或合金的范圍應(yīng)該是熱界面材料的50-95重 量%。
[0061] 熱界面材料也可以是導(dǎo)熱油脂(thermalgrease),例如可購自Henkel Corporation的商品名為TG100、C0T20232-36I1 或C0T20232-36E1 的導(dǎo)熱油脂。TG100 是 一種被設(shè)計(jì)用于高溫?zé)崃總鬟f的導(dǎo)熱油脂。在使用中,TG100被置于發(fā)熱設(shè)備與安裝發(fā)熱設(shè) 備的表面或其它散熱表面之間。這種產(chǎn)品提供優(yōu)異的熱阻,提供高導(dǎo)熱性并且在很大工作 溫度范圍內(nèi)基本不會蒸發(fā)。此外,C0T20232-36E1和C0T20232-36I1是HM1型材料,在此實(shí) 例中是為高功率倒裝芯片應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。這些產(chǎn)品包含軟凝膠聚合物或可固化基體,其在 固化后形成內(nèi)部具有低熔點(diǎn)合金的互穿網(wǎng)絡(luò)。低熔點(diǎn)合金可以是易熔金屬焊料顆粒,特別 是基本沒有添加鉛的易恪金屬焊料顆粒,包括元素焊料粉末(elementalsolderpowder) 以及任選的焊料合金。
[0062] 在使用中,熱界面材料應(yīng)該具有小于0. 2(°Ccm2/Watt)的熱阻抗。
[0063] 外殼包括至少兩個襯底,并且通常包括多個襯底。所述襯底被設(shè)計(jì)尺寸且設(shè)置為 彼此接合。
[0064] 熱吸收且/或熱絕緣組合物具有與空心球狀容器一起的可選自相變材料("PCM") 的基體,其中所述相變材料用殼密封,所述空心球狀容器內(nèi)部是氣體,例如空氣。
[0065] PCM可以由有機(jī)或者無機(jī)材料構(gòu)成。例如,可用于PCM中的有機(jī)材料包括石蠟、月旨 肪酸、酯、醇、二醇或有機(jī)共晶體。也可以使用礦脂、蜂蠟、棕櫚蠟、礦物蠟、甘油和/或某些 植物油。可用于PCM中的無機(jī)材料包括鹽的水合物和低熔點(diǎn)金屬共晶體。為了給特定應(yīng)用 選擇PCM,加熱或冷卻設(shè)備的工作溫度應(yīng)該與PCM的轉(zhuǎn)變溫度相匹配。
[0066] 石蠟可以是標(biāo)準(zhǔn)的商品級,并且應(yīng)該包括熔點(diǎn)低于約40°C的石蠟。使用這種石蠟 允許基體在低于約37°C的溫度時從固態(tài)轉(zhuǎn)變成液態(tài)。除了石蠟,如上所述,礦脂、蜂蠟、棕櫚 蠟、礦物蠟、甘油和/或某些植物油也可以用于形成PCM。例如,可以將石蠟和礦脂成分共混 在一起,以使這些成分(即石蠟:礦脂)的比值約為1.0 : 0-3.0 : 1重量%。在此方面, 由于相對于例如石蠟成分增加了礦脂成分,PCM的柔軟性應(yīng)該得以提高。
[0067] 任選地,PCM中可以使用樹脂。在這種情況下,可以使用最高達(dá)到約5重量%的 樹脂;理想地,使用約2重量%至約4重量%的樹脂。樹脂可以是熱塑性樹脂,例如可購自 E.I.DUPONTDENEM0RES&COMPANY,Wilmington,DE的ELVAX牌的合成樹脂類塑料材料或 者可購自JSRCorp.的乙烯-丁烯共聚物。所選的樹脂應(yīng)該具有合適的熔點(diǎn),此外可以和 石蠟共混從而因此形成具有期望硬度或柔軟性的基質(zhì),這對于特定應(yīng)用可能是有利的。
[0068] 具有或沒有樹脂的PCM應(yīng)該是在給定溫度范圍內(nèi)可以從固態(tài)或不可流動態(tài)向液 態(tài)或流動態(tài)進(jìn)行相變的材料。
[0069] 有利地,PCM中使用的成分的熔點(diǎn)選擇為低于大多數(shù)消費(fèi)電子設(shè)備的工作溫度。在 此方面,其中使用石蠟組分的PCM在消費(fèi)電子設(shè)備工作時、并且只在該設(shè)備于如此升高的 溫度下工作的這段時間,表現(xiàn)為液態(tài)。結(jié)果,在其中布置有本發(fā)明組合物的消費(fèi)電子設(shè)備的 工作溫度范圍內(nèi),在液態(tài)和固態(tài)之間對熱量吸收和釋放分別進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0070] 當(dāng)PCM基體經(jīng)歷從固態(tài)向液態(tài)的相變時,該基體吸收熱量直到轉(zhuǎn)