裸のシリコンチップを搭載した回路板からの熱の散逸
【課題】露出面を有する裸のシリコンチップを搭載した回路板のための熱散逸設備を提供する。
【解決手段】熱分散体１６は平坦部分１８を有し、その内面２０（回路板１２に面する）上に１つもしくはそれ以上のジェル組成物２３からなるパッド２２がつけられる。パッド２２は、熱分散体１６が回路板１２に取り付けられ、チップ１４の露出面２５を完全にカバーしたときに、裸のシリコンパッドの向かい側に位置決めされる。ジェル組成物２３は粘着強さよりも大きい凝集強さ、１．３８Ｍｐａよりも小さい圧縮係数、１．０Ｗ／ｍ−℃よりも大きい熱伝導率、および０．０８ｍｍと１．０ｍｍとの間の厚みを有する。ジェル物質の低圧縮係数は、機械的ストレスのチップへの伝達からチップ１４を保護する。
【解決手段】熱分散体１６は平坦部分１８を有し、その内面２０（回路板１２に面する）上に１つもしくはそれ以上のジェル組成物２３からなるパッド２２がつけられる。パッド２２は、熱分散体１６が回路板１２に取り付けられ、チップ１４の露出面２５を完全にカバーしたときに、裸のシリコンパッドの向かい側に位置決めされる。ジェル組成物２３は粘着強さよりも大きい凝集強さ、１．３８Ｍｐａよりも小さい圧縮係数、１．０Ｗ／ｍ−℃よりも大きい熱伝導率、および０．０８ｍｍと１．０ｍｍとの間の厚みを有する。ジェル物質の低圧縮係数は、機械的ストレスのチップへの伝達からチップ１４を保護する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は裸のシリコンチップを搭載した回路板からの熱の散逸に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路チップなどの電子要素が搭載された回路板はもちろんよく知られている。しばしば電子要素は十分な熱を生成するので、熱散逸手段を設けなければならない。１つの手段は単純に回路板を横切る空気を吹き出すファンである。他の手段は回路板（または電子要素）と熱的に接続されたヒートシンクである。ヒートシンクは回路板の前側（電子要素を帯びる側）または後ろ側（電子要素を帯びる側と反対の側）に位置決めされればよい。ヒートシンクと熱生成要素および／または回路板との間の熱的な接触を生じさせるために熱伝導物質を用いてもよい。回路板の熱散逸に関する例証となる開示はＣｉｐｏｌｌａ ｅｔ ａｌ．， ＵＳ５，２６８，８１５（１９９３）；Ｋｉｍ ｅｔ ａｌ．， ＵＳ５，５５２，６３５（１９９６）；およびＳｈｕｆｆ， ＵＳ５，８１２，３７４（１９９８）を含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年の発展は、要素が裸のシリコンチップである回路板を含んでいる。裸のシリコンチップは、露出された表面がモールドプラスチックパッケージで保護されていない（チップが薄い表面処理層または保護層を有しているかもしれないけれども）シリコンである。ベアシリコンチップテクノロジーはまたダイレクトチップアタッチ即ちＤＣＡテクノロジーとして知られ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ ＆ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｐｐ．１２−２０（ＮＥＰＣＯＮ Ｗｅｓｔ ’９９）のような刊行物にさらに説明されている。１つの例は、カリフォルニア、マウンテンビューのＲＡＭＢＵＳ社により開発されたＤＲＡＭチップセットである。これらのチップは典型的なメモリチップよりも多くの電力を消費するので、より積極的な熱散逸デザインが要求される。例えば、もしファンだけが熱散逸のために用いられる場合には、増加した電力消費のコストと騒音において、著しく高いフローレートの導管内で運転するファンが要求される。他のデザインでは、２つのファンが用いられる。１つはマイクロプロセッサチップを冷却するためであり、別個の専用の１つはＤＲＡＭチップのためである。その時に、パッケージされていないままの裸のシリコンチップは、もし適当な管理がなされていなければ、それらをもっとダメージを蒙りやすくする。
【０００４】
カリフォルニア、メンロパークのＲａｙｃｈｅｍ社は、回路板における熱散逸のためのインターフェース物質として、内部サポートされた熱伝導ジェル物質を販売した。そのような物質は、許可された共に出願中の、共通に譲渡されたＭｅｒｃｅｒ他、願番０８／７４６，０２４、出願日１９９６年１１月５日の図１ａおよび図１ｂに記述されている。顧客はサポートされたジェル物質を購買し、それを彼だけの回路板またはヒートシンクに付加する。ジェル組成物にファイバーグラスマットを挟み込んだフォームの内部サポートは、必要な操作性を備えるために必要である。そうでなければ、ジェル組成物はあまりにも柔らかく、質が悪くなり、こわれやすくなる。しかしながら、サポートはジェル物品の圧縮係数を増加させ、したがって機械的ストレスが下に横たわる電子要素に望ましくなく伝達される。
【０００５】
したがって、裸のシリコンチップを含む回路板からの熱散逸、一方、同時にそれらを機械的ストレスから保護し、またはそのようなストレスが裸のシリコンチップに伝達されることを防止するための方法を発展させることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
我々は、裸のシリコンチップ回路板から効果的に熱を散逸させる一方、同時にチップを物理的に保護する発明をなした。したがって、我々は、複数の裸のシリコンチップを搭載した回路板のための熱散逸構造を作成する方法であって、以下のステップを含む方法を開示する：
（ａ） それぞれが露出面を有する複数の裸のシリコンチップが搭載された回路板を設ける；
（ｂ） 内面および外面を有する実質的に平坦な部分を有し、平坦部分の内面が回路板の裸のシリコンチップを帯びる側に面するように、回路板への取付のためにサイズおよび形状が設定された熱分散体を設ける；
（ｃ） 硬化されて、粘着力よりも大きい凝集力を有し、１．３８Ｍｐａよりも小さい圧縮係数を有し、１．０Ｗ／ｍ−℃よりも大きい熱伝導率を有するジェル組成物になる前駆物質を内面に与える；
（ｄ） ジェル組成物が、約０．０８ｍｍと約１．０ｍｍとの間の厚みを有し、熱分散体が取り付けられた時に複数の裸のシリコンチップの露出面に接触して完全にカバーするように位置決めされている少なくとも１つのパッドを形成するように前駆物質を硬化してジェル組成物に変換する；そして
（ｅ） ジェル組成物からなる少なくとも１つのパッドが複数の裸のシリコンチップの露出面に接触して完全にカバーするように熱分散体を回路板に取り付ける。
【０００７】
この発明の他の実施例においては、熱散逸のための設備を有する回路板構造に組立可能なコンビネーションが設けられ、以下を含む：
それぞれが露出面を有する複数の裸のシリコンチップが搭載された回路板；
内面および外面を有する実質的に平坦な部分を有し、平坦部分の内面が回路板の裸のシリコンチップを帯びる側に面するように、回路板への取付のためにサイズおよび形状を設定され、回路板から離された熱分散体；
粘着力よりも大きい凝集力を有し、１．３８Ｍｐａよりも小さい圧縮係数を有し、１．０Ｗ／ｍ−℃よりも大きい熱伝導率を有し、約０．０８ｍｍと約１．０ｍｍとの間の厚みを有し、熱分散体が取り付けられた時に複数の裸のシリコンチップの露出面に接触して完全にカバーするように位置決めされている少なくとも１つのパッドを有する、熱分散体の内面上のジェル組成物。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１ａ】本発明にしたがう熱散逸構造を示す。
【図１ｂ】本発明にしたがう熱散逸構造を示す。
【図２】本発明の一方法を概略的に示す。
【図３】本発明の代わりの方法を概略的に示す。
【図４】何れかの例における熱的特性測定のために用いられる熱分散体を示す。
【図５】何れかの例における熱的特性測定のために用いられるチップセットを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
添付図面において、１つの図からその他に繰り返される数字は、同じもしくは等価な要素を示す。
【００１０】
図１中、（ａ）は本発明にしたがって作成された熱散逸構造１０を示す。構造１０は複数の裸のシリコンチップ１４が搭載された回路板１２を含む。（他の電子要素が回路板１２に搭載されていてもよい。）チップ１４（または、有る場合には他の電子要素）により生成された熱を散逸させるために、熱分散体１６がチップ１４が搭載された回路板１２の側に取り付けられる。熱分散体１６は、それぞれ内面２０および外面２１を有する平坦部分１８を有している。チップ１４は、熱分散体１６の取付前に露出されている面２５を有している。熱分散体１６が回路板１２に取り付けられたときには、内面２０がチップ１４に面し、それらの面２５は熱伝導ジェル組成物２３からなる複数の個別のパッド２２により、パッド当たり１チップで完全にカバーされる。チップ１４と熱分散体１６との間の熱接触は、熱的インターフェース物質として機能するジェル組成物２３を有するパッド２２により達成される。各パッド２２は、向かい合って配置されていることを考慮して、実質的にそれぞれのチップ１４の外形に対応する外形を有している。パッド２２はチップ１４により生成された熱を、熱を散逸させる熱分散体１６に伝達する。一般的に１つだけのチップがその時点で熱い場合に、熱は熱分散体１６の長軸に沿う単純な熱伝導により散逸されてもよい。熱勾配、または関連するＣＰＵのための冷却ファンに起因する空気の流れによって生じる自然な対流もまた熱除去に寄与する。（本発明の利点は、いくつかの従来のデザインと比較して、裸のシリコンチップ１４の冷却に供されるファンの必要性を不要とすることである。）熱分散体１６の前側取付は裸のシリコンチップ１４の物理的保護の追加の利点を提供する。
【００１１】
取付手段２４は回路板１２と熱分散体１６を互いに取り付ける。それは熱分散体１６の穴を貫通する回路板１２の柱（またはその反対）、またはクリップ（熱分散体１６の一部として一体的に形成されていても、別に設けられた要素であってもよい）、リベット、ねじ、スプリングピンなどの他の取付手段とすることができる。
【００１２】
図１中、（ｂ）は本発明にしたがって作成された代わりの熱散逸構造１０を示し、複数のパッドに代えてジェル組成物からなる単一の連続的なパッドがある点で異なっている。実質的にチップの表面をカバーするどれか１つの形状のように、他の代わりの熱散逸構造も本発明の範囲内である。「実質的」は５０％よりも大きい、好ましくは７５％よりも大きい、より好ましくは８０％よりも大きいことを意味する。望ましい形状は、多数の連続的な、または不連続な個別の離れたストリップ、ビーズ、ドット、もしくは矩形であってもよい。
【００１３】
チップ１４のこわれやすさおよびそれらの熱出力は、可能な限り機械的ストレスを少なくして良好な熱接触を達成することを重要なことにする。この目的に向かって、ジェル組成物２３は非常に柔らかくなければならない。すなわち、１．３８Ｍｐａ（２００ｐｓｉ）より少ない、好ましくは０．６９Ｍｐａ（１００ｐｓｉ）より少ない低圧縮係数を有する。圧縮係数は、２５．４ｍｍ（１インチ）の円板、厚み３ｍｍを用い、０．１ｍｍ／分の圧縮レートで、ＡＳＴＭ Ｄ５７５（１９９１）で測定された１０％圧縮での係数である。パッド２２は硬化（キュア）されたジェル組成物に基づき、非常に薄くなければならず、約０．０８ｍｍと約１ｍｍとの間の厚みを有する。
【００１４】
熱分散体１６は平坦部１８が薄いことが好ましい。薄いとは５ｍｍよりも小さい厚みを意味する。薄く重い熱分散体１６は、熱散逸の観点から好ましい可能性があるが、コスト、重さおよび空間制限に起因して問題である。熱分散体１６（または少なくともそれの平坦部分）は高熱伝導率を有する物質、好ましくは金属、より好ましくはアルミニウムまたは銅のような高熱伝導性金属からなることが好ましい。本発明にとっては要求されていないけれども、熱分散体１６は放熱のためのフィン、またはヒートシンクとして機能するための平坦部分からの遠位的なより薄い部分を有していてもよく、または熱分散体１６は他のヒートシンク要素と熱的に接続されていてもよい。
【００１５】
本発明の方法は図２に示されている。ジェル前駆組成物２３ａからなるパッド２２は熱分散体１６の内面２０に塗られる（内面２０上と共に部分図に示す）。パッド２２は凹版印刷もしくはフレキソ印刷のような従来の印刷（プリント）プロセスにより塗られてもよく、または、代わりに、スクリーン印刷もしくはステンシル印刷のようなより薄い層、例えば０．２５ｍｍよりも大きい厚さ、を塗ることを可能にする方法により塗られてもよい。より薄い層はまた、ジェル組成物２３からなる連続体を形成するために硬化させる間に凝集する前駆組成物２３ａからなる分離されたビーズ、レンズ、リボン、もしくはドットを分配することにより達成される。最終物質サイズ（面積）および厚みをコントロールするために分配とステンシル印刷との結合を採用してもよい。
【００１６】
各パッドは、結果的に向かい合うチップの外形に対応する外形を有する。この描写において、種々の外形および不規則な位置を有するパッド２２が示されている。パッド２２は、チップ１４と他の電子要素の外形および位置、またはサイズ、形状および位置のいくつかの他の組み合わせに依存して、例えばアレイ状に配列される同じ外形および規則的な位置をそのうえに有してもよいことが分かる。ジェル前駆組成物２３ａはそれをジェル組成物２３に変換するために硬化される。よって、各パッドはジェル組成物２３からなる単一の（すなわち、連続的なもしくは統合された）体を含む。都合よく、前駆組成物２３ａはジェル組成物２３に要求されるのと実質的に同じサイズ、形状、および厚みの連続体として塗られ、硬化される。硬化においてこれらのパラメータには殆ど変化がない。硬化方法は選択された硬化作用に依存する。それは加熱（熱硬化組成物のために、例えば６０℃で１０分）、紫外光（光硬化組成物のために）、または単純に時間の経過（室温硬化組成物のために、例えば室温で約２時間）であってもよい。硬化後に、熱分散体１６および回路板１２は互いに取り付けられ、構造１０を製造する。この方法は電子モジュールの製造に特に好ましい。なぜならば、インターフェース物質（ジェル）を加えた熱分散体は、最終回路板組立体の製造に必要とされた時に使うために製造され、船積みされ、保存され得るからである。（保存の間に、ジェルは剥離シートにより保護される。）
【００１７】
図３は本発明の代わりの実施例を示し、チップ１４の露出面（アウトラインを点線で示す外形）を実質的に完全にカバーするために十分なサイズの単一のジェルパッド２２が形成された点において異なる。チップの露出面が完全ではないけれども実質的にカバーされている本発明の代わりの実施例は示されていない。「実質的」は５０％よりも大きい、好ましくは７５％よりも大きい、より好ましくは８０％よりも大きいことを意味する。他のパターン、例えばそれらの長軸が互いに平行であるが互いに僅かに離れているように方向付けられた連続的または不連続な別個のストリップ、を採用してもよい。他のパターンはビーズ、ドットもしくは矩形を含んでいてもよい。
【００１８】
ここで用いられている高度に適合したジェルは回路板およびその上の裸のシリコンチップおよび他の電子要素上の機械的ストレスを最小にする。ジェル組成物はまた、設計仕様書または製造ばらつきに起因する要素の高さの変化に適応する。同時に、そこに結合することによりチップからの熱移動が最大になり、従来のファンシステムの使用、またはファンを全く使用しないことをも可能とする。ジェル組成物の粘着性、高い可塑性、および高い熱伝導性は、振動または運搬もしくはサービス中の少しの位置の移動に起因して発生するかもしれないような裸のシリコンチップおよび熱分散体の相対的な少しの動き（一時的もしくは永久的）に拘わらず、熱的接触の維持に貢献する。
【００１９】
ジェルの適合性はまた、通常の使用の過程における温度サイクルの間に経験される回路板および裸のシリコンチップ上のストレスの最小化に重要である。温度サイクルの間に、シリコンエラストマーまたはエポキシ接着剤に基づくもののように硬いインターフェース物質はチップと回路板との間の接続を破壊するのに十分なストレスを生成する。
【００２０】
支持されたジェル組成物を採用する本発明は従来技術を越える利点を提供する。支持は、非常に軟らかく、粘着性のジェル組成物を取り扱うために必要である。しかしながら、支持物質（典型的には、ファイバーグラスもしくはポリマーのメッシュ）は支持されたジェル組成物の圧縮係数を増加させ、それを望ましくなく硬くする。熱分散体上に直接硬化させ、熱分散体上に規定された外形のジェルからなるパッドを形成して、ジェルに総合的な低い圧縮係数を持たせる効果を有することによって、取り扱い性を与えるサポートメッシュのための必要性を解消させる。
【００２１】
適切なジェル組成物は、ポリウレタン、ポリウレア、シリコン（ポリシロキサン、またはオーガノポリシロキサンとして知られている）、アンハイドライド含有ポリマーなどに基づくシステムを含む。典型的な開示は、Ｄｕｂｒｏｗ ｅｔ ａｌ．，ＵＳ４，５９５，６３５（１９８６）；Ｄｅｂｂａｕｔ，ＵＳ４，６００，２６１（１９８６）；Ｄｕｂｒｏｗ ｅｔ ａｌ．，ＵＳ４，７７７，０６３（１９８８）；Ｄｕｂｒｏｗ ｅｔ ａｌ．，ＵＳ５，０７９，３００（１９９２）；Ｒｉｎｄｅ ｅｔ ａｌ．，ＵＳ５，１０４，９３０（１９９２）；Ｍｅｒｃｅｒ ｅｔ ａｌ．，ＵＳ５，８４９，８２４（１９９８）；およびＣｈｉｏｔｉｓ ｅｔ ａｌ．，ＵＳ５，８８６，１１１（１９９９）を含む。これらの開示は参照によってここに組み込まれる。
【００２２】
好ましくは、ジェルは、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）に基づき架橋結合したシリコンジェルであり、そしてビニール官能化ＰＤＭＳおよびハイドライド官能化ＰＤＭＳの間の白金触媒反応で調製される。そのようなジェルはいくつかの方法で形成される。１つの方法は、非反応性の増量流体、例えば、トリメチルシロキシで終わるＰＤＭＳ、の存在下で架橋結合したシリコンジェルを合成する。代わりの方法は正規組成過剰な多官能ビニール置換シリコンと多官能ハイドライド置換シリコンとを軟らかく、流体で増量されたシステムを得るような様式で反応させることによりシリコンジェルを製造する。後者のアプローチにおいて、ビニール豊富なゾル留分が得られる。もちろん、結合システムも可能である。これらのジェルシステムの適切な例は、特に、Ｄｅｂｂａｕｔ，ＵＳ４，６００，２６１（１９８６）；Ｄｅｂｂａｕｔ，ＵＳ４，６３４，２０７（１９８７）；Ｄｅｂｂａｕｔ，ＵＳ５，３５７，０５７（１９９４）；Ｄｕｂｒｏｗ ｅｔ ａｌ．，ＵＳ５，０７９，３００（１９９２）；Ｄｕｂｒｏｗ ｅｔ ａｌ．，ＵＳ４，７７７，０６３（１９８８）；およびＮｅｌｓｏｎ，ＵＳ３，０２０，２６０（１９６２）により教示される。これらの開示は参照によりここに組み込まれる。過酸化水素、紫外光、高エネルギー照射のような代わりの硬化技術に基づくシリコンジェルシステムもまた使用できる。
【００２３】
好ましい実施例において、前駆物質は、以下を含む。
【００２４】
（Ａ） 粘度が２５℃で５０，０００ｃＰより少ないシリコン組成物。シリコン組成物は以下を含む。
（ｉ） ２５℃で５０と１００，０００ｃＰとの間の粘度を有し、各分子に少なくとも２つのシリコン結合したアルキニルグループを有するアルキニル官能化ジオーガノポリシロキサン；および
（ｉｉ） ２５℃で１と１、０００，０００ｃＰとの間の粘度を有し、分子当たり平均で少なくとも２つのシリコン結合したハイドロゲン原子を含み、アルキニル官能化ジオーガノポリシロキサン（ｉ）における１モルのシリコン結合したアルキニル当たり０．２と５．０モルとの間のシリコン結合したハイドロゲンを与える量のハイドロゲン官能化オーガノポリシロキサン；
（Ｂ） シリコン組成物（Ａ）の硬化をもたらすのに十分な量のハイドロシレーション触媒；および
（Ｃ） ２０Ｗ／ｍ−℃より大きい容積熱伝導率を有する少なくとも３５体積％の微粒子物質。
【００２５】
シリコン組成物（Ａ）は、平均式がＲａＳｉＯｂのオーガノシロキサン樹脂をさらに８０重量％まで含んでいてもよい。ここで、Ｒはアルキニル以外の一価のハイドロカーボングループであり、ａは２０．と２．２の間の数字であり、ｂは０．９と１．０との間の数字である。重量％は、アルキニル官能化ジオーガノポリシロキサン（ｉ）を加えたオーガノポリシロキサンとハイドロゲン官能化オーガノポリシロキサン（ｉｉ）との量に基づく。
【００２６】
熱伝導率は、２０Ｗ／ｍ−℃より大きい容積熱伝導率を有する微粒子物質と共にジェルを充填することにより加えられる。代表的な適合する微粒子物質は、アルミナ、シリコンカーバイド、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、二ホウ化チタン、アルミニウム、銅、銀、ダイアモンド、ニッケル、シリコン、グラファイト、酸化第二鉄、酸化ベリリウム、二酸化チタン、酸化マグネシウム、および窒化ボロンからなるグループから選択されればよい。典型的には、微粒子物質は少なくとも３５体積％の量で用いられる。体積％は、微粒子物質およびジェル組成物の結合した体積に基づいて計算される。
【００２７】
本発明で使用するための、好ましい熱伝導性の、しかしまだ高い適合性のジェル組成物はアルミナ充填ジェルであり、Ｍｅｒｃｅｒ ｅｔ ａｌ．，出願番号０８／７４６，０２４、出願日１９９６年１１月５日の、許可された共に係属中の、共通に譲渡された出願に開示されている。その開示はこの参照によってここに組み込まれる。粒子サイズが少なくとも７４μｍのα−アルミナ粒子を少なくとも１０重量％含むα−アルミナの使用が高い熱伝導率の達成に必要な高い充填剤レベルを、高い充填剤レベルに通常関連する伸長および軟らかさを減少させることなく、可能にする。もし、α−アルミナおよびジェル（またはその前駆体）が少なくとも１０ジュール／グラムの特定のエネルギー入力で混合されれば、さらなる改善が観察される。そのような特定のエネルギーの入力は、結果組成物をそうでない場合よりも適合させるという効果を有する。
【００２８】
熱管理の他の従来方法は熱伝導性グリースを用いる。そのようなグリースは、チップ上に大きな機械的ストレスを加えることなく、表面に沿って流れるという利点を有する。熱的グリースの基本的な不都合は、規定時間を越えて、おかれた場所から流れ去る傾向があり、熱伝導率を妥協することである。熱的なグリースが接触を意図していない他の要素上に流れることも好ましくないことである。熱的なグリースのさらに他の不都合は、付与するときに汚れること、付与の後は包装、船積み、およびダメージを受けもしくはずれることなく取り扱うことができないことである。熱伝導グリースは、非常に低い凝集強さを有する。その凝集強さはその粘着強さよりも小さい。したがって、熱伝導グリースにより接触されている要素を分離したときに、きれいな分離を得ることができない。
【００２９】
本発明の硬化されたジェルは、液体グリースではなく、粘着強さよりも大きい凝集強さを有する固体の架橋結合した物質である。本発明で用いられる硬化ジェルは、低い搭載圧力を与えることにより濡れて殆どの表面に粘着する（しかし、凝集強さが粘着強さよりも大きく、基板からのきれいな取り外しを許す）。そして、チップおよび他の要素から熱分散体への低熱抵抗経路を設ける。ジェルが粘着強さよりも大きい凝集強さを有しているか否かを確認するために、硬化ジェルからなるサンプルをアルミニウム板の上に置く（または分与され硬化される）。他のアルミニウム板が硬化ジェルサンプルのトップに置かれる。室温（ｃａ．２５℃）で少なくとも５分０．２１Ｍｐａ（３０ｐｓｉ）の圧力を与え、トップのアルミニウム板を取り外す。もし凝集強さが粘着強さよりも大きければ、取り外し後に、実質的に全ての硬化ジェルサンプルがトップまたはボトムのアルミニウム板に残るはずである。（留意しなければならないことは、もしジェルが基板に接触している間に硬化されれば、そのような基板へのジェルの粘着力の方が大きいかもしれない。この明細書において、ジェルの粘着力はこの硬化された本来の粘着力を意味せず、前述の技術により測定された硬化後の粘着力を意味する。）
【００３０】
本発明のジェルはＶｏｌａｎｄ硬さ数により特徴付けられる。Ｖｏｌａｎｄ硬さ数の測定を以下に説明する。機器は、Ｄｕｂｒｏｗ ｅｔ ａｌ．，ＵＳ５，０７９，３００（１９９２）に記載されたように、力を測定する５ｋｇのロードセル、５ｇのトリガー、および１／４インチ（６．３５ｍｍ）のステンレススチール ボール プローブを用いるＶｏｌａｎｄ−Ｓｔｅｖｅｎｓ テクスチャー アナライザー モデルＬＦＲＡ、Ｔｅｘｔｕｒｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｔｅｘｔｕｒｅ Ａｎａｌｙｚｅｒ ＴＡ−ＸＴ２などである。Ｄｕｂｒｏｗ ｅｔ ａｌ．，ＵＳ５，０７９，３００（１９９２）の開示は参照によってここに組み込まれる。例えば、約１２．５ｇのアナライト（分析されるべきジェルまたは他の物質）を含む２０ｍＬのガラスびんがＴＡ−ＸＴ２アナライザーに置かれ、プローブが０．２ｍｍ／ｓｅｃの速度で浸透深さ４．０ｍｍまでアナライトに侵入させられる。アナライトの硬さは、プローブを侵入させるため、または特定された４．０ｍｍの距離だけアナライトの表面を変形させるために必要なグラムでの力である。高い数はより硬い物質を表す。ＴＡ−ＸＴ２アナライザーからのデータは、Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ社、ＸＴ．ＲＡ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ Ｖｅｒｓｉｏｎ３．７６ソフトウエアが走っているＩＢＭ ＰＣなどのコンピュータ上に記録され、解析される。
【００３１】
従来のヒートシンクのための搭載圧力は、典型的には０．１４−０．３４Ｍｐａ（２０−５０ｐｓｉ）であり、時には０．６９Ｍｐａ（１００ｐｓｉ）と大きい。熱分散体１６の比較的薄い平坦部分１８を曲げることに起因して、一般に０．１Ｍｐａ（１５ｐｓｉ）のオーダーもしくはそれより小さい低搭載圧力のみが及ぶ。本発明は低搭載圧力に拘わらず、効果的な熱接触を許す。低搭載圧力はＢＧＡ（ボール グリッド アレイ）またはμＢＧＡのようなダイ取付方法に特に好ましい。これらのデザインはストレス下でダメージを受けやすいからである。
【００３２】
一般に、熱源（ここでは、チップ１４または他の電子要素）から介在インターフェース物質（ここでは、ジェル組成物２３）を通してヒートシンク（ここでは、熱分散体１６）までの熱伝達の全体としての有効性は式（１）にしたがう熱抵抗で計測できる。
θＴ ＝ θＩ１ ＋ θＭ ＋ θＩ２ （１）
ここで、
θＴは全体としての熱抵抗；
θＭは熱源とヒートシンクとを結ぶインターフェース物質の厚みを横切る熱抵抗；
θＩ１はヒートシンクとインターフェース物質との間の界面熱抵抗；そして
θＩ２は熱源とインターフェース物質との間の界面熱抵抗。
【００３３】
続いて、θＭは式（２）で与えられる。
θＭ ＝ ｔ／ｋＡ （２）
ここで、
ｋはインターフェース物質の熱伝導率；
ｔはインターフェース物質の厚み；そして
Ａは熱接触の面積。
【００３４】
本発明のジェル組成物は高熱伝導率ｋを有し、それでθＭは小さい。それの高い適合性および粘着性の特性は、熱源およびヒートシンクとの優れた熱接触をもたらし、それでθＩ１およびθＩ２も、それらが全体としての熱抵抗に著しくは寄与しない点までと非常に小さい。また、ジェルパッドは、約５ミルと約４０ミルとの間に、もっと並外れて薄くすることができ、それでｔは小さい。
【００３５】
固有の個別の、単一の対向する、熱を放散する電子要素の外形に対応する外形（１対１パッド対要素比）を有するパッドを有する実施例において、Ａの値が極大化され、それで熱抵抗θＭが減少される。このアプローチは、Ｃｉｐｏｌｌａ ｅｔ ａｌ．，ＵＳ５，２６８，８１５（１９９３）に教示されているように、単一の要素に接触するジェル組成物からなる複数のパッド（例えば、ビーズまたは小滴）を有するのに好ましい。Ｃｉｐｏｌｌａの多数対１つのパッド対要素比はＡの値を低下させ、それで熱伝達の効率−インターフェース物質に接触せず、熱伝達プロセスに効率的には寄与しない要素の表面の部分がある。
【００３６】
単一の連続的なジェル組成物からなるパッドが複数の電子要素と重なる代わりの実施例、１つ対多数のパッド対要素比、は熱伝達効率の面から複数の個別のパッドのように効率的である。しかしながら、ジェル組成物は熱行程の間横に広がるためのスペースを有せず、結果的に裸のシリコンチップに伝達されるかもしれない機械的ストレスはいくぶん少なくこの点では好ましい。単一パッドの実施例は、特に、電子要素が全体として密集しているときには、より簡単な製造の利点を提供する。裸のシリコンチップに伝達される機械的ストレスを軽減するために、上述の、連続的もしくは個別のストリップ、ビーズ、ドットまたは矩形のような代わりの形状を採用してもよい。圧縮されれば、ジェル組成物はパッドにより前もって占められていない空間に広げられる。そのような形状は効率的であり、追加の機械的ストレスをもたらさない。
【００３７】
要約すれば、本発明は、界面熱抵抗θＩ１およびθＩ２および界面物質の厚みを横切る熱抵抗θＭを完全に最小にすることにより、全体の熱抵抗θＴを最小にするようにデザインされている。θＭはまたｔを最小にするとともに、ｋおよびＡを最大にし、圧縮係数のような他の物質特性をバランスさせることにより最小化される。
【００３８】
本発明は、実例により規定され、そして制限されない以下の例を参照することによりさらに理解できる。
【００３９】
（例１）
組成物は、酸化アルミニウム（Ａｌｃａｎ社からの砕かれていないＣ−７５ＦｉｎｅおよびＣ７５１の７０：３０混合物）７２重量部（３９体積部）に最初に混合されることにより調製され、低粘度（＜１０００ｃｐｓ）、低硬度（＜２０ｇ Ｖｏｌａｎｄ Ｈａｒｄｎｅｓｓ）の商業的に利用可能なシリコンジェルからなるＰａｒｔ Ａになった。このＰａｒｔ ＡはＭｙｅｒｓの高剪断単一軸混合機を用いて調製された。
【００４０】
次いで組成物は、酸化アルミニウム（上述のとおり）７２重量部（３９体積部）に最初に混合されることにより調製され、低粘度（＜１０００ｃｐｓ）、低硬度（＜２０ｇ Ｖｏｌａｎｄ Ｈａｒｄｎｅｓｓ）の商業的に利用可能なシリコンジェルからなるＰａｒｔ Ｂになった。このＰａｒｔ ＢはＭｙｅｒｓの高剪断単一軸混合機を用いて調製された。
【００４１】
上記Ｐａｒｔ Ａ５０重量部が著しい剪断を与えるオーバーヘッド プロペラ型混合機を用いて上記Ｐａｒｔ Ｂ５０重量部と３分間混合された。結果として生じる混合物は３．２ｍｍ厚み、５０．８ｍｍ直径の円盤型で鋳造され、２９インチＨｇより少ない真空下で５分ガス抜きされた。このサンプルは８０℃で２時間硬化され、架橋結合された組成物が製造された。
【００４２】
この円盤はＡＳＴＭ Ｅ１５３０（１９９３）によって容積熱伝導率がテストされた。結果としての値はテスト温度７０℃で１．０８Ｗ／ｍ°Ｋであった。１０％圧縮（ＡＳＴＭ Ｄ５７５−９１による）でのこの物質の圧縮係数は３２ｐｓｉ（０．２２Ｍｐａ）であった。
【００４３】
次いで、上記Ｐａｒｔ Ａ５０重量部のこの同じ組成物が小さいバッチで上記Ｐａｒｔ Ｂ５０重量部と手動で３分間混合された。この硬化されていない組成物はＡｎａｌｙｓｉｓ Ｔｅｃｈ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎａｌｙｚｅｒ， Ｍｏｄｅｌ−１０Ａの銅のヒートシンクに分配された。ほぼ０．５ｍｍの厚み、１２×１８ｍｍの幅および長さの硬化されていない組成物からなるパッドがヒートシンク上に形成された。これは室温で一晩中硬化され、架橋結合された組成物が製造された。
【００４４】
ベース寸法がほぼ１０×１５ｍｍのキャリブレートされたＴＩＰ３１ ｎ−ｐ−ｎトランジスタが熱源として使用された。このデバイスはヒートシンク上の硬化された組成物と接触され、油圧シリンダーを通して圧力が与えられた。圧力が与えられている間に厚みが計測された。熱インターフェースを横切る熱抵抗Ｒｊｘは式（３）により℃／Ｗで計測された。
Ｒｊｘ ＝ （Ｔｊ − Ｔｒ）／電力 （３）
ここで、Ｔｊはシリコンの接合部温度であり、Ｔｒは水冷ヒートシンクの参照温度である。
【００４５】
このＲｊｘの値はＲｊｃ（接合部からケース）とＲｃｓ（ケースからシンク）との和である。Ｒｃｓは関心の熱的物質を横切る熱抵抗である。ＲｊｃはＴＩＰ３１を測定し、Ｒｊｘから減じた。残余の値は与えられた印加圧力（式（４））下における熱インターフェース物質の外見上の熱抵抗である。
Ｔｒ 〜 Ｒｃｓ ＝ Ｒｊｘ − Ｒｊｃ （４）
ＴＩＰ下での面積１．５２ｍｍ２および各圧力レベルでの測定された厚みを用い、サンプルの外見上の熱抵抗（Ａｐｐ．ｋ）が計算された。
Ａｐｐ．ｋ ＝ 厚み／（Ｔｒ × 面積）
上述の組成物についての外見上の伝導率は以下の表１に示されている。
【００４６】
（例２）
これは、低圧縮係数の重要性および高圧縮係数のインターフェース物質がどのように望ましくないかを例証する比較例である。
【００４７】
組成物は、例１で説明されたように酸化アルミニウム７２重量部（３９体積部）に混合されることにより調製され、中間粘度（＜５０００ｃｐｓ）、中間硬度（ＡＳＴＭ Ｄ２２４０−１９９７による ＜５０ Ｓｈｏｒｅ Ａ）の商業的に利用可能な、Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社、 Ｇｒａｄｅ ＲＴＶ６１５からのシリコン ＲＴＶになった。この組成物は著しい剪断を与えるオーバーヘッド プロペラ型混合機を用いて３分間混合された。
【００４８】
テストサンプルは例１と同じ方法で調製された。結果としての５０．８ｍｍ直径の円盤からの容積熱伝導率は０．７８Ｗ／ｍ°Ｋであった。上述のようにＡＳＴＭ Ｄ５７５−９１による１０％圧縮でのこの物質の圧縮係数は９５５ｐｓｉ（６．５９Ｍｐａ）であった。
【００４９】
この同じ組成物は、例１に記載されたように、銅のヒートシンクに分配され、パッドに形成され、外見上の伝導率がテストされた。これらの結果は以下の表１に示されている。
【００５０】
例２の物質の硬度は不十分な熱接触をもたらし、結果として生じる６９ｋＰａ（１０ｐｓｉ）での外見上の伝導率は理論上の容積伝導率のほんの約７８％である。対照してみれば、例１の軟らかい物質は良好な熱接触を有し、結果として生じる６９ｋＰａ（１０ｐｓｉ）での外見上の伝導率は理論上の容積伝導率の約９４％である。
【００５１】
（例３）
組成物は、Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ社からの、Ｇｒａｄｅ３５０の窒化ボロン６０．７重量部（４０体積部）に混合されることにより調製され、低粘度（＜１０００ｃｐｓ）、低硬度（＜２０ｇ Ｖｏｌａｎｄ Ｈａｒｄｎｅｓｓ）の商業的に利用可能なシリコンジェルになった。
【００５２】
テストサンプルはＢｒａｂｅｎｄｅｒ Ｐｌａｓｔｉｃｏｒｄｅｒ上の６０ｃｍ３のボウル内で高剪断ローラーブレードを用いて５分、４５ＲＰＭで混合された。結果として生じる混合物は３．２ｍｍ厚み、５０．８ｍｍ直径の円盤型で鋳造され、２９インチＨｇより少ない真空下で５分ガス抜きされた。このサンプルは８０℃で２時間硬化され、架橋結合された組成物が製造された。
【００５３】
この円盤はＡＳＴＭ Ｅ１５３０（１９９３）によって容積熱伝導率がテストされた。結果としての５０．８ｍｍ直径の円盤からの容積熱伝導率は１．７１Ｗ／ｍ°Ｋであった。上述のＡＳＴＭ Ｄ５７５−９１による１０％圧縮でのこの物質の圧縮係数は１０２ｐｓｉ（０．７０Ｍｐａ）であった。
【００５４】
この同じ組成物は、例１に記載されたように、銅のヒートシンクに分配され、パッドに形成され、外見上の伝導率がテストされた。これらの結果は以下の表１に示されている。
【００５５】
（例４）
これは、高圧縮係数のシリコンインターフェース物質の他の比較例である。
【００５６】
組成物は、Ｇｒａｄｅ３５０の窒化ボロン６０．３重量部（４０体積部）に混合されることにより調製され、中間粘度（＜５０００ｃｐｓ）、中間硬度（＜５０ Ｓｈｏｒｅ Ａ）のＧｒａｄｅ ＲＴＶ６１５のシリコンになった。
【００５７】
テストサンプルは例３と同じ方法で混合され、調製された。結果としての５０．８ｍｍ直径の円盤からの容積熱伝導率は１．３９Ｗ／ｍ°Ｋであった。上述のようにＡＳＴＭ Ｄ５７５−９１による１０％圧縮でのこの物質の圧縮係数は７６４ｐｓｉ（５．２７Ｍｐａ）であった。
【００５８】
この同じ組成物は、例１に記載されたように、銅のヒートシンクに分配され、パッドに形成され、外見上の伝導率がテストされた。これらの結果は以下の表１に示されている。
【００５９】
例４の物質の硬度は不十分な熱接触をもたらし、結果として生じる６９ｋＰａ（１０ｐｓｉ）での外見上の伝導率は理論上の容積伝導率のほんの約５３％である。対照してみれば、例３の軟らかい物質は改善された熱接触を有し、結果として生じる６９ｋＰａ（１０ｐｓｉ）での外見上の伝導率は理論上の容積伝導率の８３％である。理論上の容積伝導率の９９％の外見上の伝導率は例３の物質のためのより高い圧力レベル２１０ｋＰａ（３０ｐｓｉ）で達成できる。
【００６０】
【表１】
【００６１】
（例５）
組成物は、酸化アルミニウム（例１で説明されているように）を７２重量部（３９体積部）、Ｄｅｇｕｓｓａ社からのチキソトロピー媒介物Ａｅｒｏｓｉｌ Ｒ９７２を２．０重量部、シラノール ターミネイテッド ポリヂメチルシロキサンを５．０重量部に最初に混合されることにより調製され、低粘度（＜１０００ｃｐｓ）、低硬度（＜２０ｇ Ｖｏｌａｎｄ Ｈａｒｄｎｅｓｓ）の商業的に利用可能なシリコンジェルからなるＰａｒｔ Ａになった。このＰａｒｔ Ａはダブルプラネタリー低剪断混合機を用いて調製された。
【００６２】
次いで組成物は、酸化アルミニウム（例１で説明されているように）を７２重量部（３９体積部）、Ｄｅｇｕｓｓａ社からのチキソトロピー媒介物（Ａｅｒｏｓｉｌ Ｒ９７２）を２．０重量部、シラノール ターミネイテッド ポリヂメチルシロキサンを５．０重量部に最初に混合されることにより調製され、低粘度（＜１０００ｃｐｓ）、低硬度（＜２０ｇ Ｖｏｌａｎｄ Ｈａｒｄｎｅｓｓ）の商業的に利用可能なシリコンジェルからなるＰａｒｔ Ｂになった。このＰａｒｔ Ｂはダブルプラネタリー低剪断混合機を用いて調製された。
【００６３】
これらの物質は、２０要素の混合部を用いてＰａｒｔ ＡとＰａｒｔ Ｂとの体積比１：１の混合物を与える従来の静的な混合カートリッジに置かれた。
【００６４】
この組成物は手動で剥離紙（テフロンコートされたガラス布）からなるシートに分配され、０．５ｍｍ厚みのシートに形成された。これは室温で一晩中硬化され、架橋結合された組成物が製造された。
【００６５】
ほぼ９５×１２ｍｍのパッドはこの硬化されたシートからカットされ、図４に示されるアルミニウム熱分散体の盛り上がった部分に置かれた。陰がつけられたエリアＡはチップへの熱インターフェースと接触するための盛り上がった脚であり、９７×１２ｍｍの大きさである。脚とチップとの間のわずかなギャップは０．３６ｍｍであった。
【００６６】
このジェルパッドを有する熱分散体は、図５に示されるように、８つの裸のシリコン耐性発熱チップ（Ｉｎｔｅｌ社、テストチップＴ１３８２５）のアレイに接触させられた。チップのアレイは均一に１２．３７５ｍｍ離れた中心を有していた。各チップは８．９×１４．１×０．８ｍｍ（幅×長さ×高さ）の大きさであった。加えられた圧力は１０ｐｓｉ（６９ｋＰａ）より小さかった。チップ番号８は電源としてのＨｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ ４１４２ Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ Ａｎａｌｙｚｅｒおよび記録されたチップ抵抗および温度を用いて約１．８８Ｗの電力レベルに高められた。外部温度も記録された。静止空気中での平衡時の熱抵抗は［（チップ温度−周囲温度）／入力電力］として計算され、℃／Ｗで報告された。この手順はチップ番号５を約１．８８Ｗの電力レベルに高め、熱抵抗を記録することにより反復された。結果は以下の表２に示されている。
【００６７】
（例６）
組成物は例５に説明されたように調製された。この組成物は図１に示されるアルミニウム熱分散体の内面部分に直接分配された。硬化されていない組成物からなる単一のパッドはほぼ９５×１２×０．５ｍｍ厚みの大きさに形成された。これは室温で一晩中硬化され、架橋結合された組成物が製造された。
【００６８】
この分配され、硬化された組成物は例５で説明されたようにテストされた。熱抵抗結果は以下の表２に示されている。
【００６９】
（例７）
組成物は例５に説明されたように調製され、アルミニウム熱分散体上に分配され、ほぼ１２×１１ｍｍの８つの個別のパッドに形成された。これらのパッドの配置は、この硬化された組成物からなるパッドを有する熱分散体がテストチップを含む板に接触された後に、８つのテストチップのそれぞれを完全にカバーするのに十分であった。
【００７０】
その後、この分配された、硬化された組成物は、例５で説明されたようにテストされた。熱抵抗結果は以下の表２に示されている。
【００７１】
例５−７の結果は本発明にしたがって熱分散体上にジェルをつけることの利益を示す。熱抵抗の測定の標準の偏差は約０．１℃／Ｗである。したがって、表２に示される熱抵抗を２．１から２．５℃／Ｗ低下させることは統計的に意味がある。このテストで用いられる電力１．８８Ｗにおいて、これはチップ温度の４℃低減を表す。１０Ｗのようにより多くの電力を消費する場合には、この差は２０℃よりも大きく、デバイスの性能および信頼性における意味のある改善に導くことができる。
【００７２】
【表２】
【００７３】
前述の本発明の詳細な説明は、主にまたは排他的に本発明の特有の部分または見地に関連する出来事を含む。これが明確化および便宜のためであること、特有の特徴が開示されている適正な経過よりも適切であるかもしれないこと、および開示はここに異なる出来事において見出された情報の全ての好ましい組み合わせが含まれることが理解されるべきである。同様に、種々の図面および説明がここに本発明の特定の実施例に関連しているけれども、特定の特徴が特有の図面または実施例の文脈に含まれていることが理解されるべきである。そのような特徴は、他の図面もしくは実施例の文脈、他の特徴との組み合わせ、または概して本発明において、用いることができる。
【００７４】
また、本発明は特にある好ましい実施例について説明したが、本発明はそのような好ましい実施例には限定されない。むしろ、本発明の範囲は添付のクレームにより明確にされる。
【技術分野】
【０００１】
この発明は裸のシリコンチップを搭載した回路板からの熱の散逸に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路チップなどの電子要素が搭載された回路板はもちろんよく知られている。しばしば電子要素は十分な熱を生成するので、熱散逸手段を設けなければならない。１つの手段は単純に回路板を横切る空気を吹き出すファンである。他の手段は回路板（または電子要素）と熱的に接続されたヒートシンクである。ヒートシンクは回路板の前側（電子要素を帯びる側）または後ろ側（電子要素を帯びる側と反対の側）に位置決めされればよい。ヒートシンクと熱生成要素および／または回路板との間の熱的な接触を生じさせるために熱伝導物質を用いてもよい。回路板の熱散逸に関する例証となる開示はＣｉｐｏｌｌａ ｅｔ ａｌ．， ＵＳ５，２６８，８１５（１９９３）；Ｋｉｍ ｅｔ ａｌ．， ＵＳ５，５５２，６３５（１９９６）；およびＳｈｕｆｆ， ＵＳ５，８１２，３７４（１９９８）を含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年の発展は、要素が裸のシリコンチップである回路板を含んでいる。裸のシリコンチップは、露出された表面がモールドプラスチックパッケージで保護されていない（チップが薄い表面処理層または保護層を有しているかもしれないけれども）シリコンである。ベアシリコンチップテクノロジーはまたダイレクトチップアタッチ即ちＤＣＡテクノロジーとして知られ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ ＆ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｐｐ．１２−２０（ＮＥＰＣＯＮ Ｗｅｓｔ ’９９）のような刊行物にさらに説明されている。１つの例は、カリフォルニア、マウンテンビューのＲＡＭＢＵＳ社により開発されたＤＲＡＭチップセットである。これらのチップは典型的なメモリチップよりも多くの電力を消費するので、より積極的な熱散逸デザインが要求される。例えば、もしファンだけが熱散逸のために用いられる場合には、増加した電力消費のコストと騒音において、著しく高いフローレートの導管内で運転するファンが要求される。他のデザインでは、２つのファンが用いられる。１つはマイクロプロセッサチップを冷却するためであり、別個の専用の１つはＤＲＡＭチップのためである。その時に、パッケージされていないままの裸のシリコンチップは、もし適当な管理がなされていなければ、それらをもっとダメージを蒙りやすくする。
【０００４】
カリフォルニア、メンロパークのＲａｙｃｈｅｍ社は、回路板における熱散逸のためのインターフェース物質として、内部サポートされた熱伝導ジェル物質を販売した。そのような物質は、許可された共に出願中の、共通に譲渡されたＭｅｒｃｅｒ他、願番０８／７４６，０２４、出願日１９９６年１１月５日の図１ａおよび図１ｂに記述されている。顧客はサポートされたジェル物質を購買し、それを彼だけの回路板またはヒートシンクに付加する。ジェル組成物にファイバーグラスマットを挟み込んだフォームの内部サポートは、必要な操作性を備えるために必要である。そうでなければ、ジェル組成物はあまりにも柔らかく、質が悪くなり、こわれやすくなる。しかしながら、サポートはジェル物品の圧縮係数を増加させ、したがって機械的ストレスが下に横たわる電子要素に望ましくなく伝達される。
【０００５】
したがって、裸のシリコンチップを含む回路板からの熱散逸、一方、同時にそれらを機械的ストレスから保護し、またはそのようなストレスが裸のシリコンチップに伝達されることを防止するための方法を発展させることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
我々は、裸のシリコンチップ回路板から効果的に熱を散逸させる一方、同時にチップを物理的に保護する発明をなした。したがって、我々は、複数の裸のシリコンチップを搭載した回路板のための熱散逸構造を作成する方法であって、以下のステップを含む方法を開示する：
（ａ） それぞれが露出面を有する複数の裸のシリコンチップが搭載された回路板を設ける；
（ｂ） 内面および外面を有する実質的に平坦な部分を有し、平坦部分の内面が回路板の裸のシリコンチップを帯びる側に面するように、回路板への取付のためにサイズおよび形状が設定された熱分散体を設ける；
（ｃ） 硬化されて、粘着力よりも大きい凝集力を有し、１．３８Ｍｐａよりも小さい圧縮係数を有し、１．０Ｗ／ｍ−℃よりも大きい熱伝導率を有するジェル組成物になる前駆物質を内面に与える；
（ｄ） ジェル組成物が、約０．０８ｍｍと約１．０ｍｍとの間の厚みを有し、熱分散体が取り付けられた時に複数の裸のシリコンチップの露出面に接触して完全にカバーするように位置決めされている少なくとも１つのパッドを形成するように前駆物質を硬化してジェル組成物に変換する；そして
（ｅ） ジェル組成物からなる少なくとも１つのパッドが複数の裸のシリコンチップの露出面に接触して完全にカバーするように熱分散体を回路板に取り付ける。
【０００７】
この発明の他の実施例においては、熱散逸のための設備を有する回路板構造に組立可能なコンビネーションが設けられ、以下を含む：
それぞれが露出面を有する複数の裸のシリコンチップが搭載された回路板；
内面および外面を有する実質的に平坦な部分を有し、平坦部分の内面が回路板の裸のシリコンチップを帯びる側に面するように、回路板への取付のためにサイズおよび形状を設定され、回路板から離された熱分散体；
粘着力よりも大きい凝集力を有し、１．３８Ｍｐａよりも小さい圧縮係数を有し、１．０Ｗ／ｍ−℃よりも大きい熱伝導率を有し、約０．０８ｍｍと約１．０ｍｍとの間の厚みを有し、熱分散体が取り付けられた時に複数の裸のシリコンチップの露出面に接触して完全にカバーするように位置決めされている少なくとも１つのパッドを有する、熱分散体の内面上のジェル組成物。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１ａ】本発明にしたがう熱散逸構造を示す。
【図１ｂ】本発明にしたがう熱散逸構造を示す。
【図２】本発明の一方法を概略的に示す。
【図３】本発明の代わりの方法を概略的に示す。
【図４】何れかの例における熱的特性測定のために用いられる熱分散体を示す。
【図５】何れかの例における熱的特性測定のために用いられるチップセットを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
添付図面において、１つの図からその他に繰り返される数字は、同じもしくは等価な要素を示す。
【００１０】
図１中、（ａ）は本発明にしたがって作成された熱散逸構造１０を示す。構造１０は複数の裸のシリコンチップ１４が搭載された回路板１２を含む。（他の電子要素が回路板１２に搭載されていてもよい。）チップ１４（または、有る場合には他の電子要素）により生成された熱を散逸させるために、熱分散体１６がチップ１４が搭載された回路板１２の側に取り付けられる。熱分散体１６は、それぞれ内面２０および外面２１を有する平坦部分１８を有している。チップ１４は、熱分散体１６の取付前に露出されている面２５を有している。熱分散体１６が回路板１２に取り付けられたときには、内面２０がチップ１４に面し、それらの面２５は熱伝導ジェル組成物２３からなる複数の個別のパッド２２により、パッド当たり１チップで完全にカバーされる。チップ１４と熱分散体１６との間の熱接触は、熱的インターフェース物質として機能するジェル組成物２３を有するパッド２２により達成される。各パッド２２は、向かい合って配置されていることを考慮して、実質的にそれぞれのチップ１４の外形に対応する外形を有している。パッド２２はチップ１４により生成された熱を、熱を散逸させる熱分散体１６に伝達する。一般的に１つだけのチップがその時点で熱い場合に、熱は熱分散体１６の長軸に沿う単純な熱伝導により散逸されてもよい。熱勾配、または関連するＣＰＵのための冷却ファンに起因する空気の流れによって生じる自然な対流もまた熱除去に寄与する。（本発明の利点は、いくつかの従来のデザインと比較して、裸のシリコンチップ１４の冷却に供されるファンの必要性を不要とすることである。）熱分散体１６の前側取付は裸のシリコンチップ１４の物理的保護の追加の利点を提供する。
【００１１】
取付手段２４は回路板１２と熱分散体１６を互いに取り付ける。それは熱分散体１６の穴を貫通する回路板１２の柱（またはその反対）、またはクリップ（熱分散体１６の一部として一体的に形成されていても、別に設けられた要素であってもよい）、リベット、ねじ、スプリングピンなどの他の取付手段とすることができる。
【００１２】
図１中、（ｂ）は本発明にしたがって作成された代わりの熱散逸構造１０を示し、複数のパッドに代えてジェル組成物からなる単一の連続的なパッドがある点で異なっている。実質的にチップの表面をカバーするどれか１つの形状のように、他の代わりの熱散逸構造も本発明の範囲内である。「実質的」は５０％よりも大きい、好ましくは７５％よりも大きい、より好ましくは８０％よりも大きいことを意味する。望ましい形状は、多数の連続的な、または不連続な個別の離れたストリップ、ビーズ、ドット、もしくは矩形であってもよい。
【００１３】
チップ１４のこわれやすさおよびそれらの熱出力は、可能な限り機械的ストレスを少なくして良好な熱接触を達成することを重要なことにする。この目的に向かって、ジェル組成物２３は非常に柔らかくなければならない。すなわち、１．３８Ｍｐａ（２００ｐｓｉ）より少ない、好ましくは０．６９Ｍｐａ（１００ｐｓｉ）より少ない低圧縮係数を有する。圧縮係数は、２５．４ｍｍ（１インチ）の円板、厚み３ｍｍを用い、０．１ｍｍ／分の圧縮レートで、ＡＳＴＭ Ｄ５７５（１９９１）で測定された１０％圧縮での係数である。パッド２２は硬化（キュア）されたジェル組成物に基づき、非常に薄くなければならず、約０．０８ｍｍと約１ｍｍとの間の厚みを有する。
【００１４】
熱分散体１６は平坦部１８が薄いことが好ましい。薄いとは５ｍｍよりも小さい厚みを意味する。薄く重い熱分散体１６は、熱散逸の観点から好ましい可能性があるが、コスト、重さおよび空間制限に起因して問題である。熱分散体１６（または少なくともそれの平坦部分）は高熱伝導率を有する物質、好ましくは金属、より好ましくはアルミニウムまたは銅のような高熱伝導性金属からなることが好ましい。本発明にとっては要求されていないけれども、熱分散体１６は放熱のためのフィン、またはヒートシンクとして機能するための平坦部分からの遠位的なより薄い部分を有していてもよく、または熱分散体１６は他のヒートシンク要素と熱的に接続されていてもよい。
【００１５】
本発明の方法は図２に示されている。ジェル前駆組成物２３ａからなるパッド２２は熱分散体１６の内面２０に塗られる（内面２０上と共に部分図に示す）。パッド２２は凹版印刷もしくはフレキソ印刷のような従来の印刷（プリント）プロセスにより塗られてもよく、または、代わりに、スクリーン印刷もしくはステンシル印刷のようなより薄い層、例えば０．２５ｍｍよりも大きい厚さ、を塗ることを可能にする方法により塗られてもよい。より薄い層はまた、ジェル組成物２３からなる連続体を形成するために硬化させる間に凝集する前駆組成物２３ａからなる分離されたビーズ、レンズ、リボン、もしくはドットを分配することにより達成される。最終物質サイズ（面積）および厚みをコントロールするために分配とステンシル印刷との結合を採用してもよい。
【００１６】
各パッドは、結果的に向かい合うチップの外形に対応する外形を有する。この描写において、種々の外形および不規則な位置を有するパッド２２が示されている。パッド２２は、チップ１４と他の電子要素の外形および位置、またはサイズ、形状および位置のいくつかの他の組み合わせに依存して、例えばアレイ状に配列される同じ外形および規則的な位置をそのうえに有してもよいことが分かる。ジェル前駆組成物２３ａはそれをジェル組成物２３に変換するために硬化される。よって、各パッドはジェル組成物２３からなる単一の（すなわち、連続的なもしくは統合された）体を含む。都合よく、前駆組成物２３ａはジェル組成物２３に要求されるのと実質的に同じサイズ、形状、および厚みの連続体として塗られ、硬化される。硬化においてこれらのパラメータには殆ど変化がない。硬化方法は選択された硬化作用に依存する。それは加熱（熱硬化組成物のために、例えば６０℃で１０分）、紫外光（光硬化組成物のために）、または単純に時間の経過（室温硬化組成物のために、例えば室温で約２時間）であってもよい。硬化後に、熱分散体１６および回路板１２は互いに取り付けられ、構造１０を製造する。この方法は電子モジュールの製造に特に好ましい。なぜならば、インターフェース物質（ジェル）を加えた熱分散体は、最終回路板組立体の製造に必要とされた時に使うために製造され、船積みされ、保存され得るからである。（保存の間に、ジェルは剥離シートにより保護される。）
【００１７】
図３は本発明の代わりの実施例を示し、チップ１４の露出面（アウトラインを点線で示す外形）を実質的に完全にカバーするために十分なサイズの単一のジェルパッド２２が形成された点において異なる。チップの露出面が完全ではないけれども実質的にカバーされている本発明の代わりの実施例は示されていない。「実質的」は５０％よりも大きい、好ましくは７５％よりも大きい、より好ましくは８０％よりも大きいことを意味する。他のパターン、例えばそれらの長軸が互いに平行であるが互いに僅かに離れているように方向付けられた連続的または不連続な別個のストリップ、を採用してもよい。他のパターンはビーズ、ドットもしくは矩形を含んでいてもよい。
【００１８】
ここで用いられている高度に適合したジェルは回路板およびその上の裸のシリコンチップおよび他の電子要素上の機械的ストレスを最小にする。ジェル組成物はまた、設計仕様書または製造ばらつきに起因する要素の高さの変化に適応する。同時に、そこに結合することによりチップからの熱移動が最大になり、従来のファンシステムの使用、またはファンを全く使用しないことをも可能とする。ジェル組成物の粘着性、高い可塑性、および高い熱伝導性は、振動または運搬もしくはサービス中の少しの位置の移動に起因して発生するかもしれないような裸のシリコンチップおよび熱分散体の相対的な少しの動き（一時的もしくは永久的）に拘わらず、熱的接触の維持に貢献する。
【００１９】
ジェルの適合性はまた、通常の使用の過程における温度サイクルの間に経験される回路板および裸のシリコンチップ上のストレスの最小化に重要である。温度サイクルの間に、シリコンエラストマーまたはエポキシ接着剤に基づくもののように硬いインターフェース物質はチップと回路板との間の接続を破壊するのに十分なストレスを生成する。
【００２０】
支持されたジェル組成物を採用する本発明は従来技術を越える利点を提供する。支持は、非常に軟らかく、粘着性のジェル組成物を取り扱うために必要である。しかしながら、支持物質（典型的には、ファイバーグラスもしくはポリマーのメッシュ）は支持されたジェル組成物の圧縮係数を増加させ、それを望ましくなく硬くする。熱分散体上に直接硬化させ、熱分散体上に規定された外形のジェルからなるパッドを形成して、ジェルに総合的な低い圧縮係数を持たせる効果を有することによって、取り扱い性を与えるサポートメッシュのための必要性を解消させる。
【００２１】
適切なジェル組成物は、ポリウレタン、ポリウレア、シリコン（ポリシロキサン、またはオーガノポリシロキサンとして知られている）、アンハイドライド含有ポリマーなどに基づくシステムを含む。典型的な開示は、Ｄｕｂｒｏｗ ｅｔ ａｌ．，ＵＳ４，５９５，６３５（１９８６）；Ｄｅｂｂａｕｔ，ＵＳ４，６００，２６１（１９８６）；Ｄｕｂｒｏｗ ｅｔ ａｌ．，ＵＳ４，７７７，０６３（１９８８）；Ｄｕｂｒｏｗ ｅｔ ａｌ．，ＵＳ５，０７９，３００（１９９２）；Ｒｉｎｄｅ ｅｔ ａｌ．，ＵＳ５，１０４，９３０（１９９２）；Ｍｅｒｃｅｒ ｅｔ ａｌ．，ＵＳ５，８４９，８２４（１９９８）；およびＣｈｉｏｔｉｓ ｅｔ ａｌ．，ＵＳ５，８８６，１１１（１９９９）を含む。これらの開示は参照によってここに組み込まれる。
【００２２】
好ましくは、ジェルは、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）に基づき架橋結合したシリコンジェルであり、そしてビニール官能化ＰＤＭＳおよびハイドライド官能化ＰＤＭＳの間の白金触媒反応で調製される。そのようなジェルはいくつかの方法で形成される。１つの方法は、非反応性の増量流体、例えば、トリメチルシロキシで終わるＰＤＭＳ、の存在下で架橋結合したシリコンジェルを合成する。代わりの方法は正規組成過剰な多官能ビニール置換シリコンと多官能ハイドライド置換シリコンとを軟らかく、流体で増量されたシステムを得るような様式で反応させることによりシリコンジェルを製造する。後者のアプローチにおいて、ビニール豊富なゾル留分が得られる。もちろん、結合システムも可能である。これらのジェルシステムの適切な例は、特に、Ｄｅｂｂａｕｔ，ＵＳ４，６００，２６１（１９８６）；Ｄｅｂｂａｕｔ，ＵＳ４，６３４，２０７（１９８７）；Ｄｅｂｂａｕｔ，ＵＳ５，３５７，０５７（１９９４）；Ｄｕｂｒｏｗ ｅｔ ａｌ．，ＵＳ５，０７９，３００（１９９２）；Ｄｕｂｒｏｗ ｅｔ ａｌ．，ＵＳ４，７７７，０６３（１９８８）；およびＮｅｌｓｏｎ，ＵＳ３，０２０，２６０（１９６２）により教示される。これらの開示は参照によりここに組み込まれる。過酸化水素、紫外光、高エネルギー照射のような代わりの硬化技術に基づくシリコンジェルシステムもまた使用できる。
【００２３】
好ましい実施例において、前駆物質は、以下を含む。
【００２４】
（Ａ） 粘度が２５℃で５０，０００ｃＰより少ないシリコン組成物。シリコン組成物は以下を含む。
（ｉ） ２５℃で５０と１００，０００ｃＰとの間の粘度を有し、各分子に少なくとも２つのシリコン結合したアルキニルグループを有するアルキニル官能化ジオーガノポリシロキサン；および
（ｉｉ） ２５℃で１と１、０００，０００ｃＰとの間の粘度を有し、分子当たり平均で少なくとも２つのシリコン結合したハイドロゲン原子を含み、アルキニル官能化ジオーガノポリシロキサン（ｉ）における１モルのシリコン結合したアルキニル当たり０．２と５．０モルとの間のシリコン結合したハイドロゲンを与える量のハイドロゲン官能化オーガノポリシロキサン；
（Ｂ） シリコン組成物（Ａ）の硬化をもたらすのに十分な量のハイドロシレーション触媒；および
（Ｃ） ２０Ｗ／ｍ−℃より大きい容積熱伝導率を有する少なくとも３５体積％の微粒子物質。
【００２５】
シリコン組成物（Ａ）は、平均式がＲａＳｉＯｂのオーガノシロキサン樹脂をさらに８０重量％まで含んでいてもよい。ここで、Ｒはアルキニル以外の一価のハイドロカーボングループであり、ａは２０．と２．２の間の数字であり、ｂは０．９と１．０との間の数字である。重量％は、アルキニル官能化ジオーガノポリシロキサン（ｉ）を加えたオーガノポリシロキサンとハイドロゲン官能化オーガノポリシロキサン（ｉｉ）との量に基づく。
【００２６】
熱伝導率は、２０Ｗ／ｍ−℃より大きい容積熱伝導率を有する微粒子物質と共にジェルを充填することにより加えられる。代表的な適合する微粒子物質は、アルミナ、シリコンカーバイド、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、二ホウ化チタン、アルミニウム、銅、銀、ダイアモンド、ニッケル、シリコン、グラファイト、酸化第二鉄、酸化ベリリウム、二酸化チタン、酸化マグネシウム、および窒化ボロンからなるグループから選択されればよい。典型的には、微粒子物質は少なくとも３５体積％の量で用いられる。体積％は、微粒子物質およびジェル組成物の結合した体積に基づいて計算される。
【００２７】
本発明で使用するための、好ましい熱伝導性の、しかしまだ高い適合性のジェル組成物はアルミナ充填ジェルであり、Ｍｅｒｃｅｒ ｅｔ ａｌ．，出願番号０８／７４６，０２４、出願日１９９６年１１月５日の、許可された共に係属中の、共通に譲渡された出願に開示されている。その開示はこの参照によってここに組み込まれる。粒子サイズが少なくとも７４μｍのα−アルミナ粒子を少なくとも１０重量％含むα−アルミナの使用が高い熱伝導率の達成に必要な高い充填剤レベルを、高い充填剤レベルに通常関連する伸長および軟らかさを減少させることなく、可能にする。もし、α−アルミナおよびジェル（またはその前駆体）が少なくとも１０ジュール／グラムの特定のエネルギー入力で混合されれば、さらなる改善が観察される。そのような特定のエネルギーの入力は、結果組成物をそうでない場合よりも適合させるという効果を有する。
【００２８】
熱管理の他の従来方法は熱伝導性グリースを用いる。そのようなグリースは、チップ上に大きな機械的ストレスを加えることなく、表面に沿って流れるという利点を有する。熱的グリースの基本的な不都合は、規定時間を越えて、おかれた場所から流れ去る傾向があり、熱伝導率を妥協することである。熱的なグリースが接触を意図していない他の要素上に流れることも好ましくないことである。熱的なグリースのさらに他の不都合は、付与するときに汚れること、付与の後は包装、船積み、およびダメージを受けもしくはずれることなく取り扱うことができないことである。熱伝導グリースは、非常に低い凝集強さを有する。その凝集強さはその粘着強さよりも小さい。したがって、熱伝導グリースにより接触されている要素を分離したときに、きれいな分離を得ることができない。
【００２９】
本発明の硬化されたジェルは、液体グリースではなく、粘着強さよりも大きい凝集強さを有する固体の架橋結合した物質である。本発明で用いられる硬化ジェルは、低い搭載圧力を与えることにより濡れて殆どの表面に粘着する（しかし、凝集強さが粘着強さよりも大きく、基板からのきれいな取り外しを許す）。そして、チップおよび他の要素から熱分散体への低熱抵抗経路を設ける。ジェルが粘着強さよりも大きい凝集強さを有しているか否かを確認するために、硬化ジェルからなるサンプルをアルミニウム板の上に置く（または分与され硬化される）。他のアルミニウム板が硬化ジェルサンプルのトップに置かれる。室温（ｃａ．２５℃）で少なくとも５分０．２１Ｍｐａ（３０ｐｓｉ）の圧力を与え、トップのアルミニウム板を取り外す。もし凝集強さが粘着強さよりも大きければ、取り外し後に、実質的に全ての硬化ジェルサンプルがトップまたはボトムのアルミニウム板に残るはずである。（留意しなければならないことは、もしジェルが基板に接触している間に硬化されれば、そのような基板へのジェルの粘着力の方が大きいかもしれない。この明細書において、ジェルの粘着力はこの硬化された本来の粘着力を意味せず、前述の技術により測定された硬化後の粘着力を意味する。）
【００３０】
本発明のジェルはＶｏｌａｎｄ硬さ数により特徴付けられる。Ｖｏｌａｎｄ硬さ数の測定を以下に説明する。機器は、Ｄｕｂｒｏｗ ｅｔ ａｌ．，ＵＳ５，０７９，３００（１９９２）に記載されたように、力を測定する５ｋｇのロードセル、５ｇのトリガー、および１／４インチ（６．３５ｍｍ）のステンレススチール ボール プローブを用いるＶｏｌａｎｄ−Ｓｔｅｖｅｎｓ テクスチャー アナライザー モデルＬＦＲＡ、Ｔｅｘｔｕｒｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｔｅｘｔｕｒｅ Ａｎａｌｙｚｅｒ ＴＡ−ＸＴ２などである。Ｄｕｂｒｏｗ ｅｔ ａｌ．，ＵＳ５，０７９，３００（１９９２）の開示は参照によってここに組み込まれる。例えば、約１２．５ｇのアナライト（分析されるべきジェルまたは他の物質）を含む２０ｍＬのガラスびんがＴＡ−ＸＴ２アナライザーに置かれ、プローブが０．２ｍｍ／ｓｅｃの速度で浸透深さ４．０ｍｍまでアナライトに侵入させられる。アナライトの硬さは、プローブを侵入させるため、または特定された４．０ｍｍの距離だけアナライトの表面を変形させるために必要なグラムでの力である。高い数はより硬い物質を表す。ＴＡ−ＸＴ２アナライザーからのデータは、Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ社、ＸＴ．ＲＡ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ Ｖｅｒｓｉｏｎ３．７６ソフトウエアが走っているＩＢＭ ＰＣなどのコンピュータ上に記録され、解析される。
【００３１】
従来のヒートシンクのための搭載圧力は、典型的には０．１４−０．３４Ｍｐａ（２０−５０ｐｓｉ）であり、時には０．６９Ｍｐａ（１００ｐｓｉ）と大きい。熱分散体１６の比較的薄い平坦部分１８を曲げることに起因して、一般に０．１Ｍｐａ（１５ｐｓｉ）のオーダーもしくはそれより小さい低搭載圧力のみが及ぶ。本発明は低搭載圧力に拘わらず、効果的な熱接触を許す。低搭載圧力はＢＧＡ（ボール グリッド アレイ）またはμＢＧＡのようなダイ取付方法に特に好ましい。これらのデザインはストレス下でダメージを受けやすいからである。
【００３２】
一般に、熱源（ここでは、チップ１４または他の電子要素）から介在インターフェース物質（ここでは、ジェル組成物２３）を通してヒートシンク（ここでは、熱分散体１６）までの熱伝達の全体としての有効性は式（１）にしたがう熱抵抗で計測できる。
θＴ ＝ θＩ１ ＋ θＭ ＋ θＩ２ （１）
ここで、
θＴは全体としての熱抵抗；
θＭは熱源とヒートシンクとを結ぶインターフェース物質の厚みを横切る熱抵抗；
θＩ１はヒートシンクとインターフェース物質との間の界面熱抵抗；そして
θＩ２は熱源とインターフェース物質との間の界面熱抵抗。
【００３３】
続いて、θＭは式（２）で与えられる。
θＭ ＝ ｔ／ｋＡ （２）
ここで、
ｋはインターフェース物質の熱伝導率；
ｔはインターフェース物質の厚み；そして
Ａは熱接触の面積。
【００３４】
本発明のジェル組成物は高熱伝導率ｋを有し、それでθＭは小さい。それの高い適合性および粘着性の特性は、熱源およびヒートシンクとの優れた熱接触をもたらし、それでθＩ１およびθＩ２も、それらが全体としての熱抵抗に著しくは寄与しない点までと非常に小さい。また、ジェルパッドは、約５ミルと約４０ミルとの間に、もっと並外れて薄くすることができ、それでｔは小さい。
【００３５】
固有の個別の、単一の対向する、熱を放散する電子要素の外形に対応する外形（１対１パッド対要素比）を有するパッドを有する実施例において、Ａの値が極大化され、それで熱抵抗θＭが減少される。このアプローチは、Ｃｉｐｏｌｌａ ｅｔ ａｌ．，ＵＳ５，２６８，８１５（１９９３）に教示されているように、単一の要素に接触するジェル組成物からなる複数のパッド（例えば、ビーズまたは小滴）を有するのに好ましい。Ｃｉｐｏｌｌａの多数対１つのパッド対要素比はＡの値を低下させ、それで熱伝達の効率−インターフェース物質に接触せず、熱伝達プロセスに効率的には寄与しない要素の表面の部分がある。
【００３６】
単一の連続的なジェル組成物からなるパッドが複数の電子要素と重なる代わりの実施例、１つ対多数のパッド対要素比、は熱伝達効率の面から複数の個別のパッドのように効率的である。しかしながら、ジェル組成物は熱行程の間横に広がるためのスペースを有せず、結果的に裸のシリコンチップに伝達されるかもしれない機械的ストレスはいくぶん少なくこの点では好ましい。単一パッドの実施例は、特に、電子要素が全体として密集しているときには、より簡単な製造の利点を提供する。裸のシリコンチップに伝達される機械的ストレスを軽減するために、上述の、連続的もしくは個別のストリップ、ビーズ、ドットまたは矩形のような代わりの形状を採用してもよい。圧縮されれば、ジェル組成物はパッドにより前もって占められていない空間に広げられる。そのような形状は効率的であり、追加の機械的ストレスをもたらさない。
【００３７】
要約すれば、本発明は、界面熱抵抗θＩ１およびθＩ２および界面物質の厚みを横切る熱抵抗θＭを完全に最小にすることにより、全体の熱抵抗θＴを最小にするようにデザインされている。θＭはまたｔを最小にするとともに、ｋおよびＡを最大にし、圧縮係数のような他の物質特性をバランスさせることにより最小化される。
【００３８】
本発明は、実例により規定され、そして制限されない以下の例を参照することによりさらに理解できる。
【００３９】
（例１）
組成物は、酸化アルミニウム（Ａｌｃａｎ社からの砕かれていないＣ−７５ＦｉｎｅおよびＣ７５１の７０：３０混合物）７２重量部（３９体積部）に最初に混合されることにより調製され、低粘度（＜１０００ｃｐｓ）、低硬度（＜２０ｇ Ｖｏｌａｎｄ Ｈａｒｄｎｅｓｓ）の商業的に利用可能なシリコンジェルからなるＰａｒｔ Ａになった。このＰａｒｔ ＡはＭｙｅｒｓの高剪断単一軸混合機を用いて調製された。
【００４０】
次いで組成物は、酸化アルミニウム（上述のとおり）７２重量部（３９体積部）に最初に混合されることにより調製され、低粘度（＜１０００ｃｐｓ）、低硬度（＜２０ｇ Ｖｏｌａｎｄ Ｈａｒｄｎｅｓｓ）の商業的に利用可能なシリコンジェルからなるＰａｒｔ Ｂになった。このＰａｒｔ ＢはＭｙｅｒｓの高剪断単一軸混合機を用いて調製された。
【００４１】
上記Ｐａｒｔ Ａ５０重量部が著しい剪断を与えるオーバーヘッド プロペラ型混合機を用いて上記Ｐａｒｔ Ｂ５０重量部と３分間混合された。結果として生じる混合物は３．２ｍｍ厚み、５０．８ｍｍ直径の円盤型で鋳造され、２９インチＨｇより少ない真空下で５分ガス抜きされた。このサンプルは８０℃で２時間硬化され、架橋結合された組成物が製造された。
【００４２】
この円盤はＡＳＴＭ Ｅ１５３０（１９９３）によって容積熱伝導率がテストされた。結果としての値はテスト温度７０℃で１．０８Ｗ／ｍ°Ｋであった。１０％圧縮（ＡＳＴＭ Ｄ５７５−９１による）でのこの物質の圧縮係数は３２ｐｓｉ（０．２２Ｍｐａ）であった。
【００４３】
次いで、上記Ｐａｒｔ Ａ５０重量部のこの同じ組成物が小さいバッチで上記Ｐａｒｔ Ｂ５０重量部と手動で３分間混合された。この硬化されていない組成物はＡｎａｌｙｓｉｓ Ｔｅｃｈ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎａｌｙｚｅｒ， Ｍｏｄｅｌ−１０Ａの銅のヒートシンクに分配された。ほぼ０．５ｍｍの厚み、１２×１８ｍｍの幅および長さの硬化されていない組成物からなるパッドがヒートシンク上に形成された。これは室温で一晩中硬化され、架橋結合された組成物が製造された。
【００４４】
ベース寸法がほぼ１０×１５ｍｍのキャリブレートされたＴＩＰ３１ ｎ−ｐ−ｎトランジスタが熱源として使用された。このデバイスはヒートシンク上の硬化された組成物と接触され、油圧シリンダーを通して圧力が与えられた。圧力が与えられている間に厚みが計測された。熱インターフェースを横切る熱抵抗Ｒｊｘは式（３）により℃／Ｗで計測された。
Ｒｊｘ ＝ （Ｔｊ − Ｔｒ）／電力 （３）
ここで、Ｔｊはシリコンの接合部温度であり、Ｔｒは水冷ヒートシンクの参照温度である。
【００４５】
このＲｊｘの値はＲｊｃ（接合部からケース）とＲｃｓ（ケースからシンク）との和である。Ｒｃｓは関心の熱的物質を横切る熱抵抗である。ＲｊｃはＴＩＰ３１を測定し、Ｒｊｘから減じた。残余の値は与えられた印加圧力（式（４））下における熱インターフェース物質の外見上の熱抵抗である。
Ｔｒ 〜 Ｒｃｓ ＝ Ｒｊｘ − Ｒｊｃ （４）
ＴＩＰ下での面積１．５２ｍｍ２および各圧力レベルでの測定された厚みを用い、サンプルの外見上の熱抵抗（Ａｐｐ．ｋ）が計算された。
Ａｐｐ．ｋ ＝ 厚み／（Ｔｒ × 面積）
上述の組成物についての外見上の伝導率は以下の表１に示されている。
【００４６】
（例２）
これは、低圧縮係数の重要性および高圧縮係数のインターフェース物質がどのように望ましくないかを例証する比較例である。
【００４７】
組成物は、例１で説明されたように酸化アルミニウム７２重量部（３９体積部）に混合されることにより調製され、中間粘度（＜５０００ｃｐｓ）、中間硬度（ＡＳＴＭ Ｄ２２４０−１９９７による ＜５０ Ｓｈｏｒｅ Ａ）の商業的に利用可能な、Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社、 Ｇｒａｄｅ ＲＴＶ６１５からのシリコン ＲＴＶになった。この組成物は著しい剪断を与えるオーバーヘッド プロペラ型混合機を用いて３分間混合された。
【００４８】
テストサンプルは例１と同じ方法で調製された。結果としての５０．８ｍｍ直径の円盤からの容積熱伝導率は０．７８Ｗ／ｍ°Ｋであった。上述のようにＡＳＴＭ Ｄ５７５−９１による１０％圧縮でのこの物質の圧縮係数は９５５ｐｓｉ（６．５９Ｍｐａ）であった。
【００４９】
この同じ組成物は、例１に記載されたように、銅のヒートシンクに分配され、パッドに形成され、外見上の伝導率がテストされた。これらの結果は以下の表１に示されている。
【００５０】
例２の物質の硬度は不十分な熱接触をもたらし、結果として生じる６９ｋＰａ（１０ｐｓｉ）での外見上の伝導率は理論上の容積伝導率のほんの約７８％である。対照してみれば、例１の軟らかい物質は良好な熱接触を有し、結果として生じる６９ｋＰａ（１０ｐｓｉ）での外見上の伝導率は理論上の容積伝導率の約９４％である。
【００５１】
（例３）
組成物は、Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ社からの、Ｇｒａｄｅ３５０の窒化ボロン６０．７重量部（４０体積部）に混合されることにより調製され、低粘度（＜１０００ｃｐｓ）、低硬度（＜２０ｇ Ｖｏｌａｎｄ Ｈａｒｄｎｅｓｓ）の商業的に利用可能なシリコンジェルになった。
【００５２】
テストサンプルはＢｒａｂｅｎｄｅｒ Ｐｌａｓｔｉｃｏｒｄｅｒ上の６０ｃｍ３のボウル内で高剪断ローラーブレードを用いて５分、４５ＲＰＭで混合された。結果として生じる混合物は３．２ｍｍ厚み、５０．８ｍｍ直径の円盤型で鋳造され、２９インチＨｇより少ない真空下で５分ガス抜きされた。このサンプルは８０℃で２時間硬化され、架橋結合された組成物が製造された。
【００５３】
この円盤はＡＳＴＭ Ｅ１５３０（１９９３）によって容積熱伝導率がテストされた。結果としての５０．８ｍｍ直径の円盤からの容積熱伝導率は１．７１Ｗ／ｍ°Ｋであった。上述のＡＳＴＭ Ｄ５７５−９１による１０％圧縮でのこの物質の圧縮係数は１０２ｐｓｉ（０．７０Ｍｐａ）であった。
【００５４】
この同じ組成物は、例１に記載されたように、銅のヒートシンクに分配され、パッドに形成され、外見上の伝導率がテストされた。これらの結果は以下の表１に示されている。
【００５５】
（例４）
これは、高圧縮係数のシリコンインターフェース物質の他の比較例である。
【００５６】
組成物は、Ｇｒａｄｅ３５０の窒化ボロン６０．３重量部（４０体積部）に混合されることにより調製され、中間粘度（＜５０００ｃｐｓ）、中間硬度（＜５０ Ｓｈｏｒｅ Ａ）のＧｒａｄｅ ＲＴＶ６１５のシリコンになった。
【００５７】
テストサンプルは例３と同じ方法で混合され、調製された。結果としての５０．８ｍｍ直径の円盤からの容積熱伝導率は１．３９Ｗ／ｍ°Ｋであった。上述のようにＡＳＴＭ Ｄ５７５−９１による１０％圧縮でのこの物質の圧縮係数は７６４ｐｓｉ（５．２７Ｍｐａ）であった。
【００５８】
この同じ組成物は、例１に記載されたように、銅のヒートシンクに分配され、パッドに形成され、外見上の伝導率がテストされた。これらの結果は以下の表１に示されている。
【００５９】
例４の物質の硬度は不十分な熱接触をもたらし、結果として生じる６９ｋＰａ（１０ｐｓｉ）での外見上の伝導率は理論上の容積伝導率のほんの約５３％である。対照してみれば、例３の軟らかい物質は改善された熱接触を有し、結果として生じる６９ｋＰａ（１０ｐｓｉ）での外見上の伝導率は理論上の容積伝導率の８３％である。理論上の容積伝導率の９９％の外見上の伝導率は例３の物質のためのより高い圧力レベル２１０ｋＰａ（３０ｐｓｉ）で達成できる。
【００６０】
【表１】
【００６１】
（例５）
組成物は、酸化アルミニウム（例１で説明されているように）を７２重量部（３９体積部）、Ｄｅｇｕｓｓａ社からのチキソトロピー媒介物Ａｅｒｏｓｉｌ Ｒ９７２を２．０重量部、シラノール ターミネイテッド ポリヂメチルシロキサンを５．０重量部に最初に混合されることにより調製され、低粘度（＜１０００ｃｐｓ）、低硬度（＜２０ｇ Ｖｏｌａｎｄ Ｈａｒｄｎｅｓｓ）の商業的に利用可能なシリコンジェルからなるＰａｒｔ Ａになった。このＰａｒｔ Ａはダブルプラネタリー低剪断混合機を用いて調製された。
【００６２】
次いで組成物は、酸化アルミニウム（例１で説明されているように）を７２重量部（３９体積部）、Ｄｅｇｕｓｓａ社からのチキソトロピー媒介物（Ａｅｒｏｓｉｌ Ｒ９７２）を２．０重量部、シラノール ターミネイテッド ポリヂメチルシロキサンを５．０重量部に最初に混合されることにより調製され、低粘度（＜１０００ｃｐｓ）、低硬度（＜２０ｇ Ｖｏｌａｎｄ Ｈａｒｄｎｅｓｓ）の商業的に利用可能なシリコンジェルからなるＰａｒｔ Ｂになった。このＰａｒｔ Ｂはダブルプラネタリー低剪断混合機を用いて調製された。
【００６３】
これらの物質は、２０要素の混合部を用いてＰａｒｔ ＡとＰａｒｔ Ｂとの体積比１：１の混合物を与える従来の静的な混合カートリッジに置かれた。
【００６４】
この組成物は手動で剥離紙（テフロンコートされたガラス布）からなるシートに分配され、０．５ｍｍ厚みのシートに形成された。これは室温で一晩中硬化され、架橋結合された組成物が製造された。
【００６５】
ほぼ９５×１２ｍｍのパッドはこの硬化されたシートからカットされ、図４に示されるアルミニウム熱分散体の盛り上がった部分に置かれた。陰がつけられたエリアＡはチップへの熱インターフェースと接触するための盛り上がった脚であり、９７×１２ｍｍの大きさである。脚とチップとの間のわずかなギャップは０．３６ｍｍであった。
【００６６】
このジェルパッドを有する熱分散体は、図５に示されるように、８つの裸のシリコン耐性発熱チップ（Ｉｎｔｅｌ社、テストチップＴ１３８２５）のアレイに接触させられた。チップのアレイは均一に１２．３７５ｍｍ離れた中心を有していた。各チップは８．９×１４．１×０．８ｍｍ（幅×長さ×高さ）の大きさであった。加えられた圧力は１０ｐｓｉ（６９ｋＰａ）より小さかった。チップ番号８は電源としてのＨｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ ４１４２ Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ Ａｎａｌｙｚｅｒおよび記録されたチップ抵抗および温度を用いて約１．８８Ｗの電力レベルに高められた。外部温度も記録された。静止空気中での平衡時の熱抵抗は［（チップ温度−周囲温度）／入力電力］として計算され、℃／Ｗで報告された。この手順はチップ番号５を約１．８８Ｗの電力レベルに高め、熱抵抗を記録することにより反復された。結果は以下の表２に示されている。
【００６７】
（例６）
組成物は例５に説明されたように調製された。この組成物は図１に示されるアルミニウム熱分散体の内面部分に直接分配された。硬化されていない組成物からなる単一のパッドはほぼ９５×１２×０．５ｍｍ厚みの大きさに形成された。これは室温で一晩中硬化され、架橋結合された組成物が製造された。
【００６８】
この分配され、硬化された組成物は例５で説明されたようにテストされた。熱抵抗結果は以下の表２に示されている。
【００６９】
（例７）
組成物は例５に説明されたように調製され、アルミニウム熱分散体上に分配され、ほぼ１２×１１ｍｍの８つの個別のパッドに形成された。これらのパッドの配置は、この硬化された組成物からなるパッドを有する熱分散体がテストチップを含む板に接触された後に、８つのテストチップのそれぞれを完全にカバーするのに十分であった。
【００７０】
その後、この分配された、硬化された組成物は、例５で説明されたようにテストされた。熱抵抗結果は以下の表２に示されている。
【００７１】
例５−７の結果は本発明にしたがって熱分散体上にジェルをつけることの利益を示す。熱抵抗の測定の標準の偏差は約０．１℃／Ｗである。したがって、表２に示される熱抵抗を２．１から２．５℃／Ｗ低下させることは統計的に意味がある。このテストで用いられる電力１．８８Ｗにおいて、これはチップ温度の４℃低減を表す。１０Ｗのようにより多くの電力を消費する場合には、この差は２０℃よりも大きく、デバイスの性能および信頼性における意味のある改善に導くことができる。
【００７２】
【表２】
【００７３】
前述の本発明の詳細な説明は、主にまたは排他的に本発明の特有の部分または見地に関連する出来事を含む。これが明確化および便宜のためであること、特有の特徴が開示されている適正な経過よりも適切であるかもしれないこと、および開示はここに異なる出来事において見出された情報の全ての好ましい組み合わせが含まれることが理解されるべきである。同様に、種々の図面および説明がここに本発明の特定の実施例に関連しているけれども、特定の特徴が特有の図面または実施例の文脈に含まれていることが理解されるべきである。そのような特徴は、他の図面もしくは実施例の文脈、他の特徴との組み合わせ、または概して本発明において、用いることができる。
【００７４】
また、本発明は特にある好ましい実施例について説明したが、本発明はそのような好ましい実施例には限定されない。むしろ、本発明の範囲は添付のクレームにより明確にされる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の裸のシリコンチップが搭載された回路基板のための熱散逸構造を作成する方法であって、
（ａ） 露出面を有する複数の裸のシリコンチップが搭載された回路板を設ける、
（ｂ） 内面および外面を有し、平坦な部分の内面が回路板の裸のシリコンチップを帯びる側に面するようにすべく回路板への取付のためにサイズおよび形状が設定された実質的に平坦な部分を有する熱分散体を設ける、
（ｃ） 硬化して凝集力が粘着力より大きく、圧縮係数が１．３８Ｍｐａよりも小さく、熱伝導率が１．０Ｗ／ｍ−℃よりも大きいジェル組成物になり得る前駆組成物を内面に付与する、
（ｄ） 前駆組成物を硬化させて、ジェル組成物が０．０８ｍｍと１．０ｍｍの間の厚みを有する少なくとも１つのパッドを形成すべく、前駆組成物をジェル組成物に変換する。少なくとも１つのパッドは、熱分散体が回路板に取り付けられたときに、複数の裸のシリコンチップの露出面に接触し完全にカバーするように位置決めされる、
（ｅ） 複数の裸のシリコンチップの露出面に接触し完全にカバーするように熱分散体を回路板に取り付ける、
各ステップを含むことを特徴とする複数の裸のシリコンチップが搭載された回路基板のための熱散逸構造を作成する方法。
【請求項２】
ジェル組成物からなる少なくとも１つのパッドはジェル組成物の単一の連続的なパッドである請求項１記載の方法。
【請求項３】
ジェル組成物からなる少なくとも１つのパッドはジェル組成物からなる複数のパッドを含み、各パッドは、熱分散体が回路板に取り付けられたときにただ１つのおのおのの相対する裸のシリコンチップに接触するように位置決めされ、おのおのの相対する裸のシリコンチップの外形に実質的に対応する外形を有する請求項１記載の方法。
【請求項４】
熱分散体の平坦な部分は５ｍｍよりも少ない厚みを有している請求項１、２または３記載の方法。
【請求項５】
ジェル組成物は２０Ｗ／ｍ−℃よりも大きい容積熱伝導率を有する微粒子物質で充填された架橋結合されたシリコンジェルを含む請求項１、２または３記載の方法。
【請求項６】
ジェル組成物は前駆組成物の硬化により作成され、前駆組成物は、
（Ａ） ２５℃で５０，０００よりも少ない粘度を有するシリコン組成物を含んでいて、このシリコン組成物は、
（ｉ） ２５℃で５０と１００，０００ｃＰとの間の粘度を有し、各分子に少なくとも２つのシリコン結合したアルキニルグループを有するアルキニル官能化ジオーガノポリシロキサン、および
（ｉｉ） ２５℃で１と１、０００，０００ｃＰとの間の粘度を有し、分子当たり平均で少なくとも２つのシリコン結合したハイドロゲン原子を含み、アルキニル官能化ジオーガノポリシロキサン（ｉ）における１モルのシリコン結合したアルキニル当たり０．２と５．０モルとの間のシリコン結合したハイドロゲンを与える量のハイドロゲン官能化オーガノポリシロキサン、
を含み、上記前駆組成物は、さらに
（Ｂ） シリコン組成物（Ａ）の硬化をもたらすのに十分な量のハイドロシレーション触媒、および
（Ｃ） ２０Ｗ／ｍ−℃より大きい容積熱伝導率を有する少なくとも３５体積％の微粒子物質、
を含む請求項５記載の方法。
【請求項７】
シリコン組成物（Ａ）は、アルキニル官能化ジオーガノポリシロキサン（ｉ）を加えたオーガノポリシロキサンおよびハイドロゲン官能化オーガノポリシロキサン（ｉｉ）を１００重量部につき、平均式がＲａＳｉＯｂ（ここで、Ｒはアルキニル以外の１価のハイドロカーボングループであり、ａは２０．と２．２の間の数字であり、ｂは０．９と１．０との間の数字である。）のオーガノシロキサン樹脂をさらに８０重量％まで含んでいる請求項６記載の方法。
【請求項８】
微粒子物質は、アルミナ、シリコンカーバイド、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、二ホウ化チタン、アルミニウム、銅、銀、ダイアモンド、ニッケル、シリコン、グラファイト、酸化第二鉄、酸化ベリリウム、二酸化チタン、酸化マグネシウム、および窒化ボロンからなるグループから選択される請求項５記載の方法。
【請求項９】
微粒子物質は、少なくとも１０％が少なくとも７４μｍの粒子サイズを有するα−アルミナである請求項５記載の方法。
【請求項１０】
ジェル組成物は０．６９Ｍｐａより少ない圧縮係数を有する請求項１記載の方法。
【請求項１１】
それぞれ露出面を有する複数の裸のシリコンチップを搭載した回路板、
回路板から離れ、内面および外面を有するとともに内面が回路板の裸のシリコンチップを帯びた側に面するように回路板に対する取付のためにサイズおよび形状が設定された実質的に平坦な部分を有する熱分散体、および
熱分散体の内面上のジェル組成物、このジェル組成物は、凝集力が粘着力より大きく、圧縮係数が１．３８Ｍｐａよりも小さく、熱伝導率が１．０Ｗ／ｍ−℃よりも大きく、前記ジェル組成物は０．０８ｍｍと１．０ｍｍの間の厚みを有する少なくとも１つのパッドを形成するものであり、この少なくとも１つのパッドは熱分散体が回路板に取り付けられたときに、複数の裸のシリコンチップの露出面に接触し完全にカバーするように位置決めされるものである、
を含むことを特徴とする熱散逸のための設備を有する回路板配置に組立可能なコンビネーション。
【請求項１２】
ジェル組成物からなる少なくとも１つのパッドはジェル組成物の単一の連続的なパッドである請求項１１記載のコンビネーション。
【請求項１３】
ジェル組成物からなる少なくとも１つのパッドはジェル組成物からなる複数のパッドを含み、各パッドは、熱分散体が回路板に取り付けられたときにただ１つのおのおのの相対する裸のシリコンチップに接触するように位置決めされ、おのおのの相対する裸のシリコンチップの外形に実質的に対応する外形を有するものである請求項１１記載のコンビネーション。
【請求項１４】
熱分散体の平坦な部分は５ｍｍよりも少ない厚みを有している請求項１１記載のコンビネーション。
【請求項１５】
ジェル組成物は２０Ｗ／ｍ−℃よりも大きい容積熱伝導率を有する微粒子物質で充填された架橋結合されたシリコンジェルを含む請求項１１記載のコンビネーション。
【請求項１６】
ジェル組成物は前駆組成物の硬化により作成され、この前駆組成物は、
（Ａ） ２５℃で５０，０００よりも少ない粘度を有するシリコン組成物を含んでいて、このシリコン組成物は、
（ｉ） ２５℃で５０と１００，０００ｃＰとの間の粘度を有し、各分子に少なくとも２つのシリコン結合したアルキニルグループを有するアルキニル官能化ジオーガノポリシロキサン；および
（ｉｉ） ２５℃で１と１、０００，０００ｃＰとの間の粘度を有し、分子当たり平均で少なくとも２つのシリコン結合したハイドロゲン原子を含み、アルキニル官能化ジオーガノポリシロキサン（ｉ）における１モルのシリコン結合したアルキニル当たり０．２と５．０モルとの間のシリコン結合したハイドロゲンを与える量のハイドロゲン官能化オーガノポリシロキサン；
を含み、上記前駆組成物は、さらに
（Ｂ） シリコン組成物（Ａ）の硬化をもたらすのに十分な量のハイドロシレーション触媒；および
（Ｃ） ２０Ｗ／ｍ−℃より大きい容積熱伝導率を有する少なくとも３５体積％の微粒子物質、
を含む請求項１５記載のコンビネーション。
【請求項１７】
シリコン組成物（Ａ）は、アルキニル官能化ジオーガノポリシロキサン（ｉ）を加えたオーガノポリシロキサンおよびハイドロゲン官能化オーガノポリシロキサン（ｉｉ）を１００重量部につき、平均式がＲａＳｉＯｂ（ここで、Ｒはアルキニル以外の１価のハイドロカーボングループであり、ａは２０．と２．２の間の数字であり、ｂは０．９と１．０との間の数字である。）のオーガノシロキサン樹脂をさらに８０重量％まで含んでいる請求項１６記載のコンビネーション。
【請求項１８】
微粒子物質は、アルミナ、シリコンカーバイド、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、二ホウ化チタン、アルミニウム、銅、銀、ダイアモンド、ニッケル、シリコン、グラファイト、酸化第二鉄、酸化ベリリウム、二酸化チタン、酸化マグネシウム、および窒化ボロンからなるグループから選択される請求項１５記載のコンビネーション。
【請求項１９】
微粒子物質は、少なくとも１０％が少なくとも７４μｍの粒子サイズを有するα−アルミナである請求項１５記載のコンビネーション。
【請求項２０】
ジェル組成物は０．６９Ｍｐａより少ない圧縮係数を有する請求項１１記載のコンビネーション。
【請求項２１】
ジェル組成物からなる少なくとも１つのパッドは、それぞれが少なくとも１つのシリコンチップに接触すべく位置決めされたジェルからなる複数のパッドを含む請求項１１記載のコンビネーション。
【請求項２２】
ジェル組成物からなる少なくとも１つのパッドは、多数のストリップ、ビーズ、ドットまたは矩形を含む請求項１１記載のコンビネーション。
【請求項２３】
ジェル組成物からなる少なくとも１つのパッドは、それぞれが少なくとも１つのシリコンチップに接触すべく位置決めされたジェルからなる複数のパッドを含む請求項１記載の方法。
【請求項２４】
ジェル組成物からなる少なくとも１つのパッドは、多数のストリップ、ビーズ、ドットまたは矩形を含む請求項１記載の方法。
【請求項１】
複数の裸のシリコンチップが搭載された回路基板のための熱散逸構造を作成する方法であって、
（ａ） 露出面を有する複数の裸のシリコンチップが搭載された回路板を設ける、
（ｂ） 内面および外面を有し、平坦な部分の内面が回路板の裸のシリコンチップを帯びる側に面するようにすべく回路板への取付のためにサイズおよび形状が設定された実質的に平坦な部分を有する熱分散体を設ける、
（ｃ） 硬化して凝集力が粘着力より大きく、圧縮係数が１．３８Ｍｐａよりも小さく、熱伝導率が１．０Ｗ／ｍ−℃よりも大きいジェル組成物になり得る前駆組成物を内面に付与する、
（ｄ） 前駆組成物を硬化させて、ジェル組成物が０．０８ｍｍと１．０ｍｍの間の厚みを有する少なくとも１つのパッドを形成すべく、前駆組成物をジェル組成物に変換する。少なくとも１つのパッドは、熱分散体が回路板に取り付けられたときに、複数の裸のシリコンチップの露出面に接触し完全にカバーするように位置決めされる、
（ｅ） 複数の裸のシリコンチップの露出面に接触し完全にカバーするように熱分散体を回路板に取り付ける、
各ステップを含むことを特徴とする複数の裸のシリコンチップが搭載された回路基板のための熱散逸構造を作成する方法。
【請求項２】
ジェル組成物からなる少なくとも１つのパッドはジェル組成物の単一の連続的なパッドである請求項１記載の方法。
【請求項３】
ジェル組成物からなる少なくとも１つのパッドはジェル組成物からなる複数のパッドを含み、各パッドは、熱分散体が回路板に取り付けられたときにただ１つのおのおのの相対する裸のシリコンチップに接触するように位置決めされ、おのおのの相対する裸のシリコンチップの外形に実質的に対応する外形を有する請求項１記載の方法。
【請求項４】
熱分散体の平坦な部分は５ｍｍよりも少ない厚みを有している請求項１、２または３記載の方法。
【請求項５】
ジェル組成物は２０Ｗ／ｍ−℃よりも大きい容積熱伝導率を有する微粒子物質で充填された架橋結合されたシリコンジェルを含む請求項１、２または３記載の方法。
【請求項６】
ジェル組成物は前駆組成物の硬化により作成され、前駆組成物は、
（Ａ） ２５℃で５０，０００よりも少ない粘度を有するシリコン組成物を含んでいて、このシリコン組成物は、
（ｉ） ２５℃で５０と１００，０００ｃＰとの間の粘度を有し、各分子に少なくとも２つのシリコン結合したアルキニルグループを有するアルキニル官能化ジオーガノポリシロキサン、および
（ｉｉ） ２５℃で１と１、０００，０００ｃＰとの間の粘度を有し、分子当たり平均で少なくとも２つのシリコン結合したハイドロゲン原子を含み、アルキニル官能化ジオーガノポリシロキサン（ｉ）における１モルのシリコン結合したアルキニル当たり０．２と５．０モルとの間のシリコン結合したハイドロゲンを与える量のハイドロゲン官能化オーガノポリシロキサン、
を含み、上記前駆組成物は、さらに
（Ｂ） シリコン組成物（Ａ）の硬化をもたらすのに十分な量のハイドロシレーション触媒、および
（Ｃ） ２０Ｗ／ｍ−℃より大きい容積熱伝導率を有する少なくとも３５体積％の微粒子物質、
を含む請求項５記載の方法。
【請求項７】
シリコン組成物（Ａ）は、アルキニル官能化ジオーガノポリシロキサン（ｉ）を加えたオーガノポリシロキサンおよびハイドロゲン官能化オーガノポリシロキサン（ｉｉ）を１００重量部につき、平均式がＲａＳｉＯｂ（ここで、Ｒはアルキニル以外の１価のハイドロカーボングループであり、ａは２０．と２．２の間の数字であり、ｂは０．９と１．０との間の数字である。）のオーガノシロキサン樹脂をさらに８０重量％まで含んでいる請求項６記載の方法。
【請求項８】
微粒子物質は、アルミナ、シリコンカーバイド、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、二ホウ化チタン、アルミニウム、銅、銀、ダイアモンド、ニッケル、シリコン、グラファイト、酸化第二鉄、酸化ベリリウム、二酸化チタン、酸化マグネシウム、および窒化ボロンからなるグループから選択される請求項５記載の方法。
【請求項９】
微粒子物質は、少なくとも１０％が少なくとも７４μｍの粒子サイズを有するα−アルミナである請求項５記載の方法。
【請求項１０】
ジェル組成物は０．６９Ｍｐａより少ない圧縮係数を有する請求項１記載の方法。
【請求項１１】
それぞれ露出面を有する複数の裸のシリコンチップを搭載した回路板、
回路板から離れ、内面および外面を有するとともに内面が回路板の裸のシリコンチップを帯びた側に面するように回路板に対する取付のためにサイズおよび形状が設定された実質的に平坦な部分を有する熱分散体、および
熱分散体の内面上のジェル組成物、このジェル組成物は、凝集力が粘着力より大きく、圧縮係数が１．３８Ｍｐａよりも小さく、熱伝導率が１．０Ｗ／ｍ−℃よりも大きく、前記ジェル組成物は０．０８ｍｍと１．０ｍｍの間の厚みを有する少なくとも１つのパッドを形成するものであり、この少なくとも１つのパッドは熱分散体が回路板に取り付けられたときに、複数の裸のシリコンチップの露出面に接触し完全にカバーするように位置決めされるものである、
を含むことを特徴とする熱散逸のための設備を有する回路板配置に組立可能なコンビネーション。
【請求項１２】
ジェル組成物からなる少なくとも１つのパッドはジェル組成物の単一の連続的なパッドである請求項１１記載のコンビネーション。
【請求項１３】
ジェル組成物からなる少なくとも１つのパッドはジェル組成物からなる複数のパッドを含み、各パッドは、熱分散体が回路板に取り付けられたときにただ１つのおのおのの相対する裸のシリコンチップに接触するように位置決めされ、おのおのの相対する裸のシリコンチップの外形に実質的に対応する外形を有するものである請求項１１記載のコンビネーション。
【請求項１４】
熱分散体の平坦な部分は５ｍｍよりも少ない厚みを有している請求項１１記載のコンビネーション。
【請求項１５】
ジェル組成物は２０Ｗ／ｍ−℃よりも大きい容積熱伝導率を有する微粒子物質で充填された架橋結合されたシリコンジェルを含む請求項１１記載のコンビネーション。
【請求項１６】
ジェル組成物は前駆組成物の硬化により作成され、この前駆組成物は、
（Ａ） ２５℃で５０，０００よりも少ない粘度を有するシリコン組成物を含んでいて、このシリコン組成物は、
（ｉ） ２５℃で５０と１００，０００ｃＰとの間の粘度を有し、各分子に少なくとも２つのシリコン結合したアルキニルグループを有するアルキニル官能化ジオーガノポリシロキサン；および
（ｉｉ） ２５℃で１と１、０００，０００ｃＰとの間の粘度を有し、分子当たり平均で少なくとも２つのシリコン結合したハイドロゲン原子を含み、アルキニル官能化ジオーガノポリシロキサン（ｉ）における１モルのシリコン結合したアルキニル当たり０．２と５．０モルとの間のシリコン結合したハイドロゲンを与える量のハイドロゲン官能化オーガノポリシロキサン；
を含み、上記前駆組成物は、さらに
（Ｂ） シリコン組成物（Ａ）の硬化をもたらすのに十分な量のハイドロシレーション触媒；および
（Ｃ） ２０Ｗ／ｍ−℃より大きい容積熱伝導率を有する少なくとも３５体積％の微粒子物質、
を含む請求項１５記載のコンビネーション。
【請求項１７】
シリコン組成物（Ａ）は、アルキニル官能化ジオーガノポリシロキサン（ｉ）を加えたオーガノポリシロキサンおよびハイドロゲン官能化オーガノポリシロキサン（ｉｉ）を１００重量部につき、平均式がＲａＳｉＯｂ（ここで、Ｒはアルキニル以外の１価のハイドロカーボングループであり、ａは２０．と２．２の間の数字であり、ｂは０．９と１．０との間の数字である。）のオーガノシロキサン樹脂をさらに８０重量％まで含んでいる請求項１６記載のコンビネーション。
【請求項１８】
微粒子物質は、アルミナ、シリコンカーバイド、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、二ホウ化チタン、アルミニウム、銅、銀、ダイアモンド、ニッケル、シリコン、グラファイト、酸化第二鉄、酸化ベリリウム、二酸化チタン、酸化マグネシウム、および窒化ボロンからなるグループから選択される請求項１５記載のコンビネーション。
【請求項１９】
微粒子物質は、少なくとも１０％が少なくとも７４μｍの粒子サイズを有するα−アルミナである請求項１５記載のコンビネーション。
【請求項２０】
ジェル組成物は０．６９Ｍｐａより少ない圧縮係数を有する請求項１１記載のコンビネーション。
【請求項２１】
ジェル組成物からなる少なくとも１つのパッドは、それぞれが少なくとも１つのシリコンチップに接触すべく位置決めされたジェルからなる複数のパッドを含む請求項１１記載のコンビネーション。
【請求項２２】
ジェル組成物からなる少なくとも１つのパッドは、多数のストリップ、ビーズ、ドットまたは矩形を含む請求項１１記載のコンビネーション。
【請求項２３】
ジェル組成物からなる少なくとも１つのパッドは、それぞれが少なくとも１つのシリコンチップに接触すべく位置決めされたジェルからなる複数のパッドを含む請求項１記載の方法。
【請求項２４】
ジェル組成物からなる少なくとも１つのパッドは、多数のストリップ、ビーズ、ドットまたは矩形を含む請求項１記載の方法。
【図１ａ】
【図１ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図１ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−５４５７８（Ｐ２０１２−５４５７８Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１１−２２７２３７（Ｐ２０１１−２２７２３７）
【出願日】平成２３年１０月１４日（２０１１．１０．１４）
【分割の表示】特願２０００−６１３００１（Ｐ２０００−６１３００１）の分割
【原出願日】平成１２年４月１９日（２０００．４．１９）
【出願人】（５９６０１２２７２）ダウ・コーニング・コーポレイション (347)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２７２３７（Ｐ２０１１−２２７２３７）
【出願日】平成２３年１０月１４日（２０１１．１０．１４）
【分割の表示】特願２０００−６１３００１（Ｐ２０００−６１３００１）の分割
【原出願日】平成１２年４月１９日（２０００．４．１９）
【出願人】（５９６０１２２７２）ダウ・コーニング・コーポレイション (347)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]