專利名稱：導(dǎo)熱的電磁干擾屏蔽的制作方法
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明一般地涉及在電子應(yīng)用中的熱管理，和更具體地涉及具有電磁能衰減性能的導(dǎo)熱體。
2.現(xiàn)有技術(shù)的說明此處所使用的術(shù)語EMI應(yīng)當(dāng)認(rèn)為一般是指電磁干擾和射頻干擾(RFI)發(fā)射這二者，和術(shù)語“電磁”應(yīng)當(dāng)認(rèn)為一般是指電磁和射頻。電子器件典型地產(chǎn)生熱輻射作為不可避免的副產(chǎn)物。所產(chǎn)生的熱輻射量可與源電子組件或器件的開關(guān)速度和復(fù)雜性相關(guān)。由于較新的電子器件傾向于在越來越大的開關(guān)速度下操作，因此它們也將導(dǎo)致較大的熱輻射。這些增加的熱輻射，在一定程度上，具有干擾源電子組件功能和其它鄰近器件與組件功能的危險(xiǎn)。因此，應(yīng)當(dāng)溫和地耗散不想要的熱輻射，以排除或最小化任何非所需的效果。除去不想要的熱輻射的現(xiàn)有技術(shù)的解決方法包括在電子組件上提供熱墊和將散熱片連接到該熱墊上。散熱片通常包括導(dǎo)熱率高的材料。當(dāng)與產(chǎn)熱電子組件緊密接觸地放置時(shí)，散熱片將熱量傳導(dǎo)離開組件。散熱片還具有促進(jìn)熱量從散熱片通過例如對(duì)流轉(zhuǎn)移到周圍環(huán)境的特性。例如，散熱片常常包括對(duì)于給定的體積來說，導(dǎo)致相對(duì)大表面積的“翼片”。此外，在正常操作下，電子組件典型地產(chǎn)生非所需的電子能，而電磁能會(huì)干擾位于附近的電子設(shè)備的操作，這是由于通過輻射和傳導(dǎo)導(dǎo)致的EMI輻射所致。電磁能可在寬范圍的波長(zhǎng)與頻率下存在。為了最小化與EMI有關(guān)的問題，可屏蔽非所需的電磁能源并接地，以減少在周圍環(huán)境內(nèi)的發(fā)射?；蛘呋蛄硗猓深愃频仄帘蜤MI的感受器并接地，以保護(hù)它們避免在周圍環(huán)境內(nèi)的EMI。因此，設(shè)計(jì)屏蔽，以便相對(duì)于阻擋層、外殼或電子設(shè)備位于其內(nèi)的其它機(jī)殼，防止電磁能的進(jìn)入和外流。完美的EMI設(shè)計(jì)原理建議盡可能靠近源頭處理EMI，以排除不想要的EMI進(jìn)入局部環(huán)境內(nèi)，從而最小化干擾的危險(xiǎn)。遺憾的是，要求使用散熱片的組件和器件并不完全適于在源頭處對(duì)EMI的保護(hù)處理，因?yàn)檫@種處理會(huì)干擾散熱片的操作。散熱片應(yīng)當(dāng)與電子組件緊密接觸，以提供傳熱路徑且還對(duì)周圍環(huán)境開放，以允許散熱片通過對(duì)流傳熱發(fā)揮作用。
發(fā)明概述一般地，本發(fā)明涉及電磁干擾吸收傳熱的縫隙填料，如用電磁干擾吸收材料處理的彈性(例如硅氧烷)墊。EMI吸收材料吸收在處理的熱墊上入射的部分EMI，從而在寬的操作頻率范圍內(nèi)減少通過熱墊EMI的透射。吸收材料可通過功率的耗散從環(huán)境中除去部分EMI，所述功率的耗散來自于損耗機(jī)理。這些損耗機(jī)理包括在介電材料內(nèi)的偏振損耗和在具有有限導(dǎo)電率的傳導(dǎo)材料內(nèi)的傳導(dǎo)或電阻損耗。因此，一方面，本發(fā)明涉及降低因電子器件產(chǎn)生的電磁發(fā)射的復(fù)合材料，該復(fù)合材料包括導(dǎo)熱材料和電磁能吸收材料的結(jié)合。導(dǎo)熱材料促進(jìn)熱能從器件上轉(zhuǎn)移和電磁能吸收材料降低因該器件產(chǎn)生的電磁發(fā)射。在一個(gè)實(shí)施方案中，至少一種導(dǎo)熱材料和電磁能吸收材料是顆粒。顆粒一般來說可以是球形，如微球或其它形狀，如粉末、纖維、薄片及其結(jié)合。該復(fù)合材料進(jìn)一步包括其中導(dǎo)熱材料和電磁能吸收材料在其內(nèi)懸浮的基體材料。一般來說，基體材料能透過電磁能，例如由相對(duì)介電常數(shù)小于約4和損耗角正切值小于約0.1來定義。在一個(gè)實(shí)施方案中，以液體形式制備基體。在另一實(shí)施方案中，以固體形式制備基體。在另一實(shí)施方案中，以相變材料形式制備基體，所述相變材料在環(huán)境室溫下以固相存在和在設(shè)備操作溫度下轉(zhuǎn)變?yōu)橐合?。在另一?shí)施方案中，以熱固性材料形式制備基體。在一些實(shí)施方案中，以厚度大于約0.010英寸和小于約0.18英寸的片材形式形成導(dǎo)熱的EMI吸收劑。在其它實(shí)施方案中，片材包括導(dǎo)熱粘合層。在另一方面中，本發(fā)明涉及降低由器件產(chǎn)生的電磁發(fā)射的方法，該方法包括下述步驟提供導(dǎo)熱材料，提供電磁能吸收材料，和結(jié)合該導(dǎo)熱材料與電磁能吸收材料。在一個(gè)實(shí)施方案中，該方法包括在基體材料內(nèi)懸浮結(jié)合的導(dǎo)熱材料與電磁能吸收材料的額外步驟。在另一實(shí)施方案中，該方法包括將結(jié)合的導(dǎo)熱材料與電磁能吸收材料置于器件和鄰近結(jié)構(gòu)之間，例如置于集成電路與散熱片之間的額外步驟。
附圖簡(jiǎn)述參考下述說明，并結(jié)合附圖，可更好地理解本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，其中

圖1是示意圖，它描述了標(biāo)記例舉組成組分的導(dǎo)熱EMI吸收劑的實(shí)施方案的透視圖；圖2是示意圖，它描述了導(dǎo)熱的EMI吸收劑，如圖1所示的實(shí)施方案的例舉應(yīng)用的透視圖；圖3A和3B是示意圖，它描述了分別以片材和以可輥壓膠帶形式形成的導(dǎo)熱EMI吸收劑的可供替代的實(shí)施方案的透視圖；圖4是示意圖，它描述了圖1所述的導(dǎo)熱EMI吸收劑的可供替代的實(shí)施方案，其中從例如圖3A的片材上切割成所需形狀。圖5是示意圖，它描述了圖1所述的導(dǎo)熱EMI吸收劑的可供替代的實(shí)施方案的透視圖，其中根據(jù)預(yù)定形狀預(yù)成形屏蔽；圖6是可流動(dòng)形式，如液體的導(dǎo)熱EMI吸收劑的可供替代的實(shí)施方案的示意圖；圖7是示意圖，它描述了可流動(dòng)的導(dǎo)熱EMI吸收劑，如圖6所述的實(shí)施方案的例舉應(yīng)用的透視圖；圖8是流程圖，它描述了制備導(dǎo)熱EMI吸收劑，如制備圖1所示實(shí)施方案的方法的實(shí)施方案；和圖9是測(cè)量本發(fā)明的導(dǎo)熱EMI屏蔽的導(dǎo)熱率所使用的試驗(yàn)裝置的平面示意圖。
發(fā)明詳述可使用具有電磁能吸收性能的材料抑制在寬范圍頻率內(nèi)的EMI透射。這種EMI吸收材料可提供顯著的電磁屏蔽效應(yīng)，例如在約2GHz一直到約100GHz下出現(xiàn)的EMI頻率下衰減達(dá)約5dB或更高。根據(jù)本發(fā)明，可通過在能以導(dǎo)熱縫隙填料或墊的形式使用的基礎(chǔ)基體(例如彈性體)內(nèi)，結(jié)合EMI吸收填料和導(dǎo)熱填料，從而形成導(dǎo)熱EMI吸收劑。一般來說，所得導(dǎo)熱EMI吸收劑可以以任何導(dǎo)熱材料形式，例如在電子組件(例如“芯片”)和散熱片之間施加。參考圖1，以矩形體積形式示出了導(dǎo)熱EMI吸收劑(導(dǎo)熱的EMI屏蔽)100。導(dǎo)熱的EMI屏蔽100的正面表示屏蔽100的內(nèi)部組成的截面視圖。亦即，導(dǎo)熱的EMI屏蔽100包括許多EMI吸收劑110和許多導(dǎo)熱劑120，二者均懸浮在基體材料130內(nèi)。盡管EMI吸收劑110和導(dǎo)熱劑120無一以與任何相鄰顆粒110、120接觸的形式示出，但發(fā)生這種接觸的結(jié)構(gòu)包括在本發(fā)明內(nèi)。例如，對(duì)于其中導(dǎo)熱劑顆粒120彼此緊密靠近并接觸的結(jié)構(gòu)來說，導(dǎo)熱的EMI屏蔽100的導(dǎo)熱率通常提高。如圖1所示的單獨(dú)的EMI吸收劑110、導(dǎo)熱劑120的相對(duì)尺寸，和基體130的厚度僅僅是用于說明目的。一般來說，懸浮的填料110、120極小(也就是說，細(xì)微)。小的填料顆粒110、120有利于其中導(dǎo)熱的EMI屏蔽100的總厚度薄，例如，導(dǎo)熱的EMI屏蔽100的厚度顯著小于電子組件/器件或散熱片厚度的實(shí)施方案。類似地，懸浮的顆粒110、120的相對(duì)形狀可以是任意形狀。圖1所示的橢圓形的懸浮顆粒110、120僅僅是用于說明目的。一般來說，懸浮顆粒110、120的形狀可以是顆粒，如球形、橢圓形或不規(guī)則球形?；蛘?，懸浮顆粒110、120的形狀可以是繩股、薄片、粉末或任何一種或所有這些形狀的結(jié)合。EMI吸收劑110起到吸收電磁能(也就是說，EMI)的作用。EMI吸收劑110將電磁能通過統(tǒng)稱為損耗的工藝轉(zhuǎn)化成另一形式的能量。電的損耗機(jī)理包括傳導(dǎo)損耗、介電損耗和磁化損耗。傳導(dǎo)損耗是指因電磁能轉(zhuǎn)化成熱能導(dǎo)致的EMI下降。電磁能誘導(dǎo)電流在具有有限傳導(dǎo)率的EMI吸收劑110內(nèi)流動(dòng)。有限的傳導(dǎo)率導(dǎo)致部分誘導(dǎo)電流通過電阻產(chǎn)生熱。介電損耗是指因電磁能轉(zhuǎn)化成相對(duì)介電常數(shù)不一致的吸收劑110內(nèi)分子的機(jī)械位移導(dǎo)致的EMI下降。磁性損耗是指因電磁能轉(zhuǎn)化成EMI吸收劑110內(nèi)磁矩的再校準(zhǔn)導(dǎo)致的EMI下降。在一些實(shí)施方案中，EMI吸收劑110顯示出比空氣更好的導(dǎo)熱性。例如，球形鐵顆粒選擇作為EMI吸收劑110，這是因?yàn)樗鼈兊腅MI吸收性能還提供一定程度的導(dǎo)熱性。然而，一般來說，厚度相當(dāng)?shù)腅MI吸收劑110的導(dǎo)熱率顯著低于基本上非EMI吸收導(dǎo)熱劑120，如陶瓷顆粒所提供的導(dǎo)熱率數(shù)值。一般來說，EMI吸收劑110選自導(dǎo)電材料、金屬銀、羰基鐵粉、SENDUST(含85％鐵、9.5％硅和5.5％鋁的合金)、鐵素體、硅化鐵、磁性合金、磁性薄片及其結(jié)合。在一些實(shí)施方案中，EMI吸收劑110是磁性材料。在一個(gè)特別的實(shí)施方案中，EMI吸收劑110在約1.0GHz下的相對(duì)磁導(dǎo)率大于約3.0，和在10GHz下大于約1.5。導(dǎo)熱體120包括顯著小于空氣的熱阻抗值。低的熱阻抗值允許導(dǎo)熱體120有效傳導(dǎo)熱能。一般來說，導(dǎo)熱體120選自氮化鋁(AlN)、氮化硼、鐵(Fe)、金屬氧化物及其結(jié)合。在一些實(shí)施方案中，導(dǎo)熱體包括陶瓷材料。在一個(gè)特別的實(shí)施方案中，導(dǎo)熱體120包括導(dǎo)熱率大于約1.5瓦特/m-℃的Fe-AlN(分別為40％和20％體積)。此處以附件A的形式提供例舉的試驗(yàn)報(bào)道，該試驗(yàn)報(bào)道包括測(cè)量試樣導(dǎo)熱率的試驗(yàn)工序以及所測(cè)量的導(dǎo)熱率試驗(yàn)結(jié)果，和在此將其全部引入。一般來說，選擇基體材料130，以便具有允許它與許多散熱片應(yīng)用中遇到的表面缺陷(例如電子組件或器件和散熱片的消光表面的表面缺陷)保形的性能?；w材料130的其它所需性能包括材料130能接受并懸浮大量體積的顆粒110、120(例如達(dá)約60％體積)且沒有犧牲基體材料130的其它有利性能，如保形性、柔性和回彈性。一般來說，基體材料130還基本上透過電磁能，結(jié)果基體材料130沒有妨礙EMI吸收劑110的吸收作用。例如，相對(duì)介電常數(shù)小于約4和損耗角正切值小于約0.1的基體材料130足以透過EMI。然而，在該范圍以外的數(shù)值也被加以考慮。一般來說，可以以固體、液體或相變材料形式選擇基體材料130。其中基體材料130是固體的實(shí)施方案進(jìn)一步包括熱塑性材料和熱固性材料。熱塑性材料可加熱并成形，然后可反復(fù)再加熱和再成形。熱塑性聚合物分子的形狀通常為線性或略微支化，從而當(dāng)加熱到高于有效熔點(diǎn)時(shí)，允許它們?cè)趬毫ο铝鲃?dòng)。熱固性材料也可加熱和成形，然而，它們不可能再加工(也就是說，當(dāng)再加熱時(shí)，在壓力下使之流動(dòng))。熱固性材料當(dāng)被加熱時(shí)，經(jīng)歷化學(xué)以及相變化。它們的分子形成三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。在一些固體實(shí)施方案中，基體材料130選自彈性體、天然橡膠、合成橡膠、PDP、乙烯丙烯二烯烴單體(EPDM)橡膠及其結(jié)合。在其它實(shí)施方案中，基體材料130包括聚合物?；w材料130也可選自硅氧烷、氟硅氧烷、異戊二烯、丁腈橡膠、氯磺化聚乙烯(例如HYPALON)、新戊二烯、氟彈性體、聚氨酯、熱塑性塑料，如熱塑性彈性體(TPE)、聚酰胺TPE和熱塑性聚氨酯(TPU)及其結(jié)合。參考圖2，示出了例舉應(yīng)用，其中所示地安裝在電路板210上的電子組件200與散熱片220相適配。電子組件200可以是電子電路(例如微電路或“芯片”)?；蛘?，電子組件200可以是電子器件，如(例如，在金屬外殼或“罐”內(nèi)安裝的)包括一個(gè)或多個(gè)電子組件的封裝模塊。在任意一種情況下，電子組件200產(chǎn)生熱能作為其電子功能的副產(chǎn)物，這些熱能應(yīng)當(dāng)被耗散，以確保電子組件200繼續(xù)在其設(shè)計(jì)參數(shù)內(nèi)操作和避免因過熱導(dǎo)致的物理損壞。一般來說，散熱片220是從寄主組件200中耗散熱量的器件。散熱片220首先通過傳導(dǎo)吸收來自寄主組件200的熱量。散熱片220然后將所吸收的熱量通過對(duì)流耗散到周圍空氣中。所選散熱片220的特定類型或形式不是關(guān)鍵的。相反，散熱片220可以是許多各種可商購散熱片中的任何一種，或者甚至是常規(guī)設(shè)計(jì)的散熱片。導(dǎo)熱的EMI屏蔽230促進(jìn)從組件200到散熱片220的熱傳導(dǎo)。一般來說，導(dǎo)熱的EMI屏蔽230的厚度(在受護(hù)的組件200與散熱片之間的尺寸)小于預(yù)定的最大值。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，導(dǎo)熱的EMI屏蔽230的最大厚度小于約0.18英寸。此外，導(dǎo)熱的EMI屏蔽230的厚度通常大于預(yù)定的最小值。若導(dǎo)熱的EMI屏蔽太薄，則將提供體積不足的EMI吸收材料來充分吸收來自組件200的EMI。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，導(dǎo)熱的EMI屏蔽230的最小厚度大于約0.01英寸。在一種例舉的結(jié)構(gòu)中，厚度為0.125英寸的導(dǎo)熱的EMI屏蔽230在約5GHz一直到至少約18GHz的頻率范圍內(nèi)顯示出至少約5dB的衰減。在另一例舉的結(jié)構(gòu)中，厚度為0.02英寸的導(dǎo)熱的EMI屏蔽230在向上延伸到約10GHz的頻率范圍下顯示出至少約3dB的衰減。在另一例舉的結(jié)構(gòu)中，厚度為0.04英寸的導(dǎo)熱的EMI屏蔽230在約9GHz一直到至少約15GHz的頻率范圍內(nèi)顯示出至少約10dB的衰減，和在向上延伸到約15GHz的頻率范圍內(nèi)顯示出至少約6dB的衰減。在又一例舉的結(jié)構(gòu)中，厚度為0.060英寸±0.005英寸的導(dǎo)熱的EMI屏蔽230在向上延伸到約4GHz的頻率范圍下顯示出至少約5dB的衰減，在約6GHz一直到至少約10GHz的頻率范圍內(nèi)顯示出至少約10dB的較大衰減。此處以附件B的形式制表并提供了丁腈橡膠的綜合(真實(shí)和想象)相對(duì)介電常數(shù)(εr)和綜合(真實(shí)和想象)相對(duì)磁導(dǎo)率(μr)，在此將其全部引入。參考圖3A，以片材結(jié)構(gòu)形式示出了導(dǎo)熱的EMI屏蔽。一般來說，可以以片材300形式形成導(dǎo)熱的EMI屏蔽。片材300包括長(zhǎng)度(L′)寬度(W′)和厚度(T′)。在一個(gè)實(shí)施方案中，可根據(jù)特定應(yīng)用的尺寸，如散熱片220將施加到其上的電子組件200的長(zhǎng)度與寬度，來選擇長(zhǎng)度與寬度。在另一實(shí)施方案中，可以以預(yù)定的尺寸，如長(zhǎng)度26英寸、寬度6英寸和厚度或者0.030英寸或者0.060英寸，制造片材300。然而任何尺寸可加以考慮。導(dǎo)熱的EMI屏蔽100的又一其它實(shí)施方案可包括剛才所述的片材300，所述片材300進(jìn)一步包括粘合層310。粘合層310可以是導(dǎo)熱粘合劑，以維持總的導(dǎo)熱率?？墒褂谜澈蠈?10將散熱片220固定到電子組件200上。在一些實(shí)施方案中，片材300包括第二粘合層，這兩層促進(jìn)散熱片220粘合到電子組件200上。在一些實(shí)施方案中，使用壓敏粘合劑、導(dǎo)熱粘合劑配制粘合層310。一般來說，壓敏粘合劑(PSA)可以以包括丙烯酸、硅氧烷、橡膠的化合物及其結(jié)合為基礎(chǔ)。例如通過包括陶瓷粉末來提高導(dǎo)熱率。在可供替代的實(shí)施方案中，現(xiàn)參考圖3B，可以以膠帶320形式形成導(dǎo)熱的EMI屏蔽。膠帶320，例如可以以類似于粘合劑作襯里的膠帶的常規(guī)輥卷形式儲(chǔ)存在輥卷330上。膠帶320一般顯示出與圖3A的片材300中已經(jīng)描述過的那些相類似的結(jié)構(gòu)和組成特征。類似于片材300，膠帶320包括第二寬度(W″)和第二厚度(T″)。一般來說，膠帶卷實(shí)施方案的長(zhǎng)度是任意的，因?yàn)槟z帶320的長(zhǎng)度基本上比任何單獨(dú)應(yīng)用的長(zhǎng)。所以，可從輥卷330上分離(例如“切割”)適于所打算應(yīng)用的膠帶320的長(zhǎng)度。再者，類似于前面所述的片材300，膠帶320可包括第一粘合層340。類似于雙面緊固的膠帶，膠帶320還可包括第二粘合層。現(xiàn)參考圖4，示出了構(gòu)造為片材400的導(dǎo)熱的EMI屏蔽100的可供替代的實(shí)施方案。在這一實(shí)施方案中，可從片材400中切割所需應(yīng)用的形狀，如矩形410′和橢圓形410″(通常410)，從而得到任何所需二維形狀的導(dǎo)熱的EMI屏蔽100。因此，可以沖切片材400產(chǎn)生應(yīng)用形狀410的所需輪廓。或者，可從圖3A所示的空白片材300中常規(guī)切割出應(yīng)用形狀410的所需輪廓。在又一實(shí)施方案中，可以以任何所需形狀預(yù)成形導(dǎo)熱的EMI屏蔽?，F(xiàn)參考圖5，示出了在非平面應(yīng)用中的預(yù)成形的屏蔽500?？梢砸匀魏嗡栊螤?，如所示的矩形槽、圓柱形槽和半圓形槽，模塑或擠塑導(dǎo)熱的EMI屏蔽。這種非平面的導(dǎo)熱的EMI屏蔽500可與非平面的電子組件200，如圓柱形器件或組件(例如“罐”)結(jié)合使用。參考圖6，示出了液體導(dǎo)熱的EMI屏蔽600的一個(gè)實(shí)施方案。一般地示出了容納液體導(dǎo)熱EMI屏蔽溶液620的容器610。在標(biāo)記為“詳細(xì)視圖A”的插圖中更詳細(xì)地示出了一部分溶液620“A”。該詳細(xì)視圖示出了溶液620包括EMI吸收劑顆粒630和導(dǎo)熱劑顆粒640，它們各自懸浮在液體基體650內(nèi)。一般來說，顆粒630、640的特性類似于圖1中所述的相應(yīng)顆粒110、120的特性。類似于圖1中所述的基體，液體基體650基本上對(duì)電磁輻射透明?？梢砸砸后w形式形成液體基體650，所述液體可以油漆在待處理的可用表面上?；蛘?，可以以凝膠，如油脂，或以糊劑或原地傾倒的化合物形式形成液體基體650。在一些實(shí)施方案中，液體導(dǎo)熱的EMI屏蔽600可通過油漆、噴涂或其它合適的方法施加到所打算的表面上?；w材料也可以是選自硅氧烷、環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂及其結(jié)合中的液體。在一個(gè)實(shí)施方案中，圖1所示的基體130是合適地選擇的具有固體和液體二者性能的相變材料。在環(huán)境室溫下，相變材料的行為象固體一樣，從而提供容易的處理和儲(chǔ)存。然而，相變材料在設(shè)備操作溫度處或以下時(shí)顯示出再流動(dòng)溫度，從而能起到“潤濕作用”?；w130再流動(dòng)，從而允許復(fù)合材料100中的EMI吸收顆粒110和導(dǎo)熱顆粒120在任何縫隙內(nèi)，例如由表面缺陷引起的那些縫隙內(nèi)流動(dòng)。參考圖7，示出了電子組件700、散熱片710和導(dǎo)熱EMI屏蔽720的截面視圖的特寫細(xì)節(jié)。同樣示出了組件700和散熱片710每一種或二者的表面缺陷730。為了說明的目的，以放大的方式描繪了表面缺陷730。以液體或相變材料形式配制的基體650能在表面缺陷730內(nèi)流動(dòng)，因此能除去空氣縫隙，從而最小化在器件700和相連的散熱片710之間的熱阻抗。除去空氣縫隙的總效果降低了電子組件700和散熱片710之間的熱阻抗，從而導(dǎo)致改進(jìn)的傳熱效率?；w材料可以是熔點(diǎn)為約51℃的石蠟和28％熔點(diǎn)為約74℃的乙烯乙酸乙烯酯共聚物的混合物。例如，可使用95重量份石蠟和5重量份乙烯乙酸乙烯酯共聚物的混合物?；蛘?，可使用25重量份石蠟和6重量份乙烯乙酸乙烯酯共聚物的混合物。或者，基體材料還可以是熔點(diǎn)為約100℃和分子量為約1000的合成石蠟。這種石蠟術(shù)語稱為費(fèi)托合成過程中得到的蠟的類型。參考圖8，該流程圖示出了制備導(dǎo)熱EMI吸收劑100，如圖1或圖6所示實(shí)施方案的方法。在步驟800處提供EMI吸收劑顆粒110、630。同樣在步驟810處提供導(dǎo)熱顆粒120、640。EMI吸收劑顆粒110、630和導(dǎo)熱顆粒120、640結(jié)合并懸浮在或者固體基體材料130或者液體基體材料650內(nèi)。一旦制備，在步驟830處施加復(fù)合的導(dǎo)熱EMI屏蔽100、600在電子組件200、700與散熱片220、710之間。已示出了例舉和優(yōu)選的實(shí)施方案，熟練本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)意識(shí)到在所要求保護(hù)的本發(fā)明的精神與范圍內(nèi)，許多變化是可能的。因此，目的是僅通過權(quán)利要求的范圍，其中包括所有變體和等價(jià)物來限制本發(fā)明。
附件A試驗(yàn)報(bào)道范圍該報(bào)告概述了包括導(dǎo)熱填料在內(nèi)的多種電磁能吸收材料的導(dǎo)熱測(cè)試，均提供良好的導(dǎo)熱率。
該部分的說明制備三個(gè)試樣并測(cè)試熱性能。每一樣品由配制成吸收電磁表面波的鐵(Fe)填充的彈性材料組成。下表1列出了試樣的一些具體細(xì)節(jié)。
表1試樣
試驗(yàn)工序根據(jù)內(nèi)部試驗(yàn)工序和根據(jù)ASTM說明D5470進(jìn)行耐熱測(cè)試。將試樣首先沖切成直徑1英寸的圓，與熱阻抗探針的尺寸相匹配。在50℃、100psi下進(jìn)行所有的耐熱測(cè)量。圖9示出了試驗(yàn)裝置900。試樣910放置在兩個(gè)拋光的金屬板920、930之間，這兩塊金屬板920、930堆疊在圖9所示的試驗(yàn)組件900內(nèi)。從加熱板940處輸入熱量，其中在除了測(cè)試方向的所有方向上通過施加相同溫度到位于加熱板940上方與周圍的保護(hù)加熱器950上，從而保護(hù)加熱板940避免熱損失。上部的計(jì)量單元920直接位于加熱器940的下方，接著是試樣910，然后是下部的計(jì)量單元930。熱量從具有水冷的深冷板960的試驗(yàn)疊層組件的底部引出。使用包埋在計(jì)量單元920、930內(nèi)的熱電偶970，外推在試樣910的每一側(cè)面上的表面溫度。使用SRM1462參考材料進(jìn)行這，所述參考材料的導(dǎo)熱率比試樣大得多。在試驗(yàn)過程中，使用氣動(dòng)圓柱體，在恒壓下壓縮樣品。然后允許疊層組件達(dá)到穩(wěn)態(tài)，在該點(diǎn)處計(jì)算樣品的熱阻。一旦測(cè)量了數(shù)種厚度的材料的熱阻(平均5次)并作圖，通過該數(shù)據(jù)以最小平方近似線的斜率的導(dǎo)數(shù)形式計(jì)算導(dǎo)熱率。
試驗(yàn)結(jié)果表2示出了三個(gè)吸收試樣的導(dǎo)熱率。兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的吸收材料，樣品No.1和樣品No.2，具有非常類似的導(dǎo)熱率(約1.0瓦特/m-℃)，而第三種吸收劑材料，樣品No.3具有顯著較高的導(dǎo)熱率(約1.5瓦特/m-℃)。
表2導(dǎo)熱率
附件B丁腈橡膠(40％)
權(quán)利要求
1.一種降低電子器件產(chǎn)生的電磁發(fā)射用的導(dǎo)熱復(fù)合材料，所述導(dǎo)熱復(fù)合材料包括導(dǎo)熱材料；和電磁能吸收材料的結(jié)合，其中所述導(dǎo)熱材料促進(jìn)熱能從所述電子器件上轉(zhuǎn)移和所述電磁能吸收材料降低該器件產(chǎn)生的電磁發(fā)射。
2.權(quán)利要求1的導(dǎo)熱復(fù)合材料，其中所述導(dǎo)熱材料和所述電磁能吸收材料中的至少一種包括粒狀形式的顆粒，其形狀選自球形、橢圓形和不規(guī)則球形。
3.權(quán)利要求1的導(dǎo)熱復(fù)合材料，其中所述導(dǎo)熱材料和所述電磁能吸收材料中的至少一種包括具有選自繩股、薄片、粉末及其結(jié)合中的形狀的顆粒。
4.權(quán)利要求1的導(dǎo)熱復(fù)合材料，其中所述導(dǎo)熱材料選自氮化鋁、氮化硼、鐵、金屬氧化物及其結(jié)合。
5.權(quán)利要求1的導(dǎo)熱復(fù)合材料，其中所述導(dǎo)熱材料是陶瓷材料。
6.權(quán)利要求1的導(dǎo)熱復(fù)合材料，其中所述電磁能吸收材料選自導(dǎo)電材料；金屬銀；羰基鐵粉；鐵、硅和鋁的合金；鐵素體；硅化鐵；磁性合金；磁性薄片；磁性材料；及其結(jié)合。
7.權(quán)利要求1的導(dǎo)熱復(fù)合材料，其中所述導(dǎo)熱材料和所述電磁能吸收材料懸浮在基體材料內(nèi)。
8.權(quán)利要求7的導(dǎo)熱復(fù)合材料，其中所述基體材料基本上透過電磁能。
9.權(quán)利要求8的導(dǎo)熱復(fù)合材料，其中所述基體材料的相對(duì)介電常數(shù)小于約4和損耗角正切值小于約0.1。
10.權(quán)利要求7的導(dǎo)熱復(fù)合材料，其中所述基體材料選自彈性體、天然橡膠、合成橡膠、PDP、EPDM橡膠及其結(jié)合。
11.權(quán)利要求7的導(dǎo)熱復(fù)合材料，其中所述基體材料包括聚合物。
12.權(quán)利要求7的導(dǎo)熱復(fù)合材料，其中所述基體材料選自硅氧烷、氟硅氧烷、異戊二烯橡膠、丁腈橡膠、氯磺化聚乙烯、氯丁橡膠、氟彈性體、聚氨酯、熱塑性塑料、熱塑性彈性體(TPE)、聚酰胺TPE、熱塑性聚氨酯(TPU)及其結(jié)合。
13.權(quán)利要求7的導(dǎo)熱復(fù)合材料，其中所述基體材料是選自熱塑性和熱固性材料中的固體材料。
14.權(quán)利要求7的導(dǎo)熱復(fù)合材料，其中所述基體材料是液體。
15.權(quán)利要求14的導(dǎo)熱復(fù)合材料，其中所述液體選自硅氧烷、環(huán)氧衍生物、聚酯樹脂及其結(jié)合。
16.權(quán)利要求7的導(dǎo)熱復(fù)合材料，其中所述基體材料包括相變材料，所述相變材料在室溫下以固相存在和在設(shè)備操作溫度下轉(zhuǎn)變成液相。
17.權(quán)利要求7的導(dǎo)熱復(fù)合材料，其中所述基體材料包括石蠟和乙烯乙酸乙烯酯共聚物的混合物。
18.權(quán)利要求7的導(dǎo)熱復(fù)合材料，其中所述基體材料包括熔點(diǎn)為約100℃和分子量為約1000的合成蠟。
19.權(quán)利要求1的導(dǎo)熱復(fù)合材料，其中所述電磁能吸收材料的相對(duì)磁導(dǎo)率在約1.0GHz下大于約3.0，和在10GHz下大于約1.5。
20.權(quán)利要求1的導(dǎo)熱復(fù)合材料，其中所述復(fù)合材料是厚度大于約0.01英寸的片材。
21.權(quán)利要求1的導(dǎo)熱復(fù)合材料，其中所述復(fù)合材料是厚度小于約0.18英寸的片材。
22.權(quán)利要求1的導(dǎo)熱復(fù)合材料，其中所述復(fù)合材料是片材形式，和進(jìn)一步包括在所述片材的至少一側(cè)上的粘合劑。
23.權(quán)利要求22的導(dǎo)熱復(fù)合材料，其中所述粘合劑是導(dǎo)熱粘合劑。
24.權(quán)利要求22的導(dǎo)熱復(fù)合材料，其中所述粘合劑是壓敏導(dǎo)熱粘合劑。
25.權(quán)利要求22的導(dǎo)熱復(fù)合材料，其中所述粘合劑基于選自丙烯酸系物、硅氧烷、橡膠及其結(jié)合中的化合物。
26.權(quán)利要求22的導(dǎo)熱復(fù)合材料，其中所述粘合劑進(jìn)一步包括陶瓷粉末。
27.一種降低器件產(chǎn)生的電磁發(fā)射的方法，該方法包括下述步驟(a)提供導(dǎo)熱材料；(b)提供電磁能吸收材料；和(c)結(jié)合導(dǎo)熱材料與電磁能吸收材料。
28.權(quán)利要求27的方法，進(jìn)一步包括在基體材料內(nèi)懸浮結(jié)合的導(dǎo)熱材料與電磁能吸收材料的步驟。
29.權(quán)利要求27的方法，進(jìn)一步包括在所述器件和相鄰的結(jié)構(gòu)之間放置結(jié)合的導(dǎo)熱材料和電磁能吸收材料的步驟。
30.權(quán)利要求29的方法，其中相鄰的結(jié)構(gòu)包括散熱片。
31.權(quán)利要求29的方法，其中所述器件包括集成電路。
全文摘要
結(jié)合電磁能吸收材料與導(dǎo)熱材料，如與電子設(shè)備結(jié)合用于熱控制的那些，從而抑制電磁干擾(EMI)經(jīng)其透過。公開了材料和結(jié)合EMI吸收材料與導(dǎo)熱材料的方法，從而以經(jīng)濟(jì)上有效的方式改進(jìn)EMI屏蔽效應(yīng)。在一個(gè)實(shí)施方案中，通過結(jié)合EMI吸收材料(例如鐵素體顆粒)與導(dǎo)熱材料(例如陶瓷顆粒)，其中各自懸浮在彈性基體(例如硅氧烷)內(nèi)，從而制備導(dǎo)熱的EMI吸收劑。在應(yīng)用中，導(dǎo)熱的EMI吸收材料層施加在電子器件或組件和散熱片之間。
文檔編號(hào)B32B9/00GK1720108SQ200380104905
公開日2006年1月11日 申請(qǐng)日期2003年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月21日
發(fā)明者R·N·約翰遜 申請(qǐng)人:萊爾德技術(shù)公司