特許 7294712 複数の層を熱的に接続するための方法、装置、及びアセンブリ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-12

(45)【発行日】2023-06-20

(54)【発明の名称】複数の層を熱的に接続するための方法、装置、及びアセンブリ

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/373 20060101AFI20230613BHJP

   H01L 23/36 20060101ALI20230613BHJP

【ＦＩ】

H01L23/36 M

H01L23/36 D

H01L23/36 Z

【請求項の数】 25

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022035986

(22)【出願日】2022-03-09

(62)【分割の表示】P 2021029728の分割

【原出願日】2021-02-26

(65)【公開番号】P2022091794

(43)【公開日】2022-06-21

【審査請求日】2022-03-28

(31)【優先権主張番号】62/983,133

(32)【優先日】2020-02-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】15/930,519

(32)【優先日】2020-05-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】521084390

【氏名又は名称】アリーカ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】Ａｒｉｅｃａ Ｉｎｃ．

(74)【代理人】

【識別番号】110001438

【氏名又は名称】弁理士法人 丸山国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ネービッド カゼム

(72)【発明者】

【氏名】カーメル マジディ

【審査官】井上 和俊

(56)【参考文献】

【文献】特許第４５５１０７４（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２３／３７３

Ｈ０１Ｌ ２３／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ダイと、
上部層と、
前記ダイ及び前記上部層に対して接触して配置された熱界面材料と、
を備えており、
前記熱界面材料は、ポリマーと、前記ポリマー全体にわたって分散した液体金属液滴とを含んでおり、
前記ダイと前記上部層との間に形成される接合ライン距離が１５０ミクロンを超えず、
前記液体金属液滴が少なくとも摂氏－１９度～摂氏３０度の範囲の温度において液相であり、
前記液体金属液滴は２より大きいアスペクト比を有しており、前記液体金属液滴の幅は前記熱界面材料の長手方向平面に対して実質的に整合している、集積回路アセンブリ。

【請求項2】

前記液体金属液滴は、ガリウム、ガリウム合金、インジウム、インジウム合金、スズ、スズ合金、水銀、水銀合金、又はそれらの組合せを含む、請求項１に記載の集積回路アセンブリ。

【請求項3】

前記熱界面材料は、３０（°Ｋ＊ｍｍ^２）／Ｗを超えない熱抵抗値を備える、請求項１に記載の集積回路アセンブリ。

【請求項4】

前記ポリマーは熱硬化性ポリマーを含む、請求項１に記載の集積回路アセンブリ。

【請求項5】

前記ポリマーは熱可塑性ポリマーを含む、請求項１に記載の集積回路アセンブリ。

【請求項6】

前記液体金属液滴は概して楕円形状である、請求項１に記載の集積回路アセンブリ。

【請求項7】

前記ダイはプロセッサを備える、請求項１に記載の集積回路アセンブリ。

【請求項8】

前記上部層は、ヒートシンク、一体型ヒートスプレッダ、又はパッケージングを備える、請求項１に記載の集積回路アセンブリ。

【請求項9】

前記ダイと前記上部層との間に形成される接合ライン距離が１００ミクロンを超えない、請求項１に記載の集積回路アセンブリ。

【請求項10】

前記ダイと前記上部層との間に形成される接合ライン距離が７０ミクロンを超えない、請求項１に記載の集積回路アセンブリ。

【請求項11】

前記ダイと前記上部層との間に形成される接合ライン距離が１５ミクロン～９０ミクロンの範囲である、請求項１に記載の集積回路アセンブリ。

【請求項12】

前記熱界面材料は、１０（°Ｋ＊ｍｍ^２）／Ｗを超えない熱抵抗値を備える、請求項１に記載の集積回路アセンブリ。

【請求項13】

前記液体金属液滴は単峰性の多分散性を備える、請求項１に記載の集積回路アセンブリ。

【請求項14】

前記液体金属液滴は多峰性の多分散性を備える、請求項１に記載の集積回路アセンブリ。

【請求項15】

前記液体金属液滴は１より大きいアスペクト比を有する、請求項１に記載の集積回路アセンブリ。

【請求項16】

熱界面材料を集積回路のダイ上に適用することであって、これにより前記熱界面材料が前記ダイと回路アセンブリの上部層との間になり、前記ダイ上に適用された前記熱界面材料が、液体金属液滴と未硬化ポリマーとのエマルジョンを含む、適用することと、
前記回路アセンブリを圧縮し、それによって前記液体金属液滴を変形させることと、
前記熱界面材料を硬化させ、それによって硬化したアセンブリを形成することと、
を含んでおり、
適用前の前記熱界面材料内の前記液体金属液滴の平均粒子サイズは、前記硬化したアセンブリ内で前記ダイと前記上部層との間に形成される接合ライン距離より大きく、
前記液体金属液滴が少なくとも摂氏－１９度～摂氏３０度の範囲の温度において液相である、方法。

【請求項17】

前記上部層は、ヒートシンク、一体型ヒートスプレッダ、又はパッケージングを備える、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記ダイと前記上部層との間に形成される接合ライン距離が１５０ミクロンを超えない、請求項１６に記載の方法。

【請求項19】

堆積前の前記熱界面材料内の前記液体金属液滴の平均サイズが、１％～１００％の範囲内で前記硬化したアセンブリ内で前記ダイと前記上部層との間に形成される接合ライン距離より大きい、請求項１６に記載の方法。

【請求項20】

前記液体金属液滴は、ガリウム、ガリウム合金、インジウム、インジウム合金、スズ、スズ合金、水銀、水銀合金、又はそれらの組合せを含む、請求項１６に記載の方法。

【請求項21】

前記熱界面材料は、３０（°Ｋ＊ｍｍ^２）／Ｗを超えない熱抵抗値を備える、請求項１６に記載の方法。

【請求項22】

前記エマルジョンは、硬化前に、２５０，０００ｃＰ未満の粘度を有する、請求項１６に記載の方法。

【請求項23】

前記液体金属液滴は、堆積前には概して球状であり、かつ前記液体金属液滴が、前記アセンブリの圧縮後には概して楕円形状である、請求項１６に記載の方法。

【請求項24】

ダイと、
上部層と、
前記ダイ及び前記上部層に対して接触して配置された熱界面材料と、
を備えており、
前記熱界面材料は、ポリマーと、前記ポリマー全体にわたって分散した液体金属液滴とを含んでおり、
前記ダイと前記上部層との間に形成される接合ライン距離が１５０ミクロンを超えず、
前記液体金属液滴が少なくとも摂氏－１９度～摂氏３０度の範囲の温度において液相であり、
前記ポリマーは熱可塑性ポリマーを含む、集積回路アセンブリ。

【請求項25】

ダイと、
上部層と、
前記ダイ及び前記上部層に対して接触して配置された熱界面材料と、
を備えており、
前記熱界面材料は、ポリマーと、前記ポリマー全体にわたって分散した液体金属液滴とを含んでおり、
前記ダイと前記上部層との間に形成される接合ライン距離が１５０ミクロンを超えず、
前記液体金属液滴が少なくとも摂氏－１９度～摂氏３０度の範囲の温度において液相であり、
前記液体金属液滴は多峰性の多分散性を備える、集積回路アセンブリ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

＜関連出願の相互参照＞
本出願は、上記と同じ題名及び発明者を有する、２０２０年２月２８日付けで出願された米国仮特許出願シリアル番号第６２／９８３，１３３号明細書に基づく優先権を主張するものであり、この仮特許出願は、その全体が参照により本明細書に援用される。

【0002】

本開示は、２つの層を熱的に接続するための方法、装置、及びアセンブリに関する。

【背景技術】

【0003】

２つ以上の層をともに熱的に接続するために、熱界面材料（ＴＩＭ）を使用することができる。例えば、ＴＩＭは、ＣＰＵダイを、ＣＰＵパッケージの一体型ヒートスプレッダ（ＩＨＳ）に対して熱的に接続するために、ＣＰＵパッケージにおいてしばしば使用される。使用され得る様々なタイプのＴＩＭが存在する。しかしながら、現在のＴＩＭｓには課題がある。

【発明の概要】

【0004】

１つの一般的な態様では、本発明は、ダイと上部層を熱的に接続するための方法に関する。本方法は、熱界面材料が、ダイと回路アセンブリの上部層との間に位置するように、熱界面材料を、集積回路のダイ上に適用することを含む。様々な実施例では、集積回路は、プロセッサ、ＡＳＩＣ、又はシステムオンチップ（ＳＯＣ）、とすることができる。ある特定の例では、上部層は、一体型ヒートスプレッダ、ヒートシンク、又はパッケージング、とすることができる。ダイに対して適用される熱界面材料は、液体金属液滴と未硬化ポリマーとのエマルジョンを含む。本方法は、回路アセンブリを圧縮し、それによって液体金属液滴を変形させることと、熱界面材料を硬化させ、それによって回路アセンブリを形成することと、を含む。

【0005】

他の一般的な態様では、本発明は、ダイと、上部層と、ダイ層及び上部層に対して接触して配置された熱的界面材料と、を含む集積回路アセンブリに関する。熱的界面材料は、ポリマーと、ポリマー全体にわたって分散した液体金属液滴と、を含む。ダイと上部層との間に形成される接合ライン距離は、１５０ミクロンを超えないものである。

【0006】

他の一般的な態様では、本発明は、ダイと上部層とを熱的に接続するための装置であって、キャビティを規定する容器と、キャビティ内に配置されたエマルジョンと、を含む装置に関する。エマルジョンは、液体金属液滴と未硬化ポリマーとを含み、容器は、集積回路のダイ上へとエマルジョンを適用することを可能にするように構成されている。

【0007】

別の一般的な態様では、本発明は、２つ以上の層を熱的に接続するための方法に関する。本方法は、熱界面材料がアセンブリの第１層と第２層との間に位置するように、熱界面材料を、第１層の上に適用することを含む。熱界面材料は、液体金属液滴と未硬化ポリマーとのエマルジョンを含む。本方法は、アセンブリを圧縮し、それによって液体金属液滴を変形させることと、熱界面材料を硬化させ、それによってアセンブリを形成することと、を含む。

【0008】

本発明は、材料界面における低い接触抵抗と、材料を通した低い熱抵抗と、の両方を提供することができる。低い接触抵抗は、未硬化状態にあるポリマーを適用することによって可能とすることができ、そのため、ポリマー及び液体金属液滴は、所望の接触抵抗が得られるように、層の表面に対して適合することができる。材料を通した低い熱抵抗は、液体金属液滴のサイズ及び／又は形状を含めて、液体金属液滴によって可能とすることができる。加えて、本明細書において説明する方法は、未硬化状態でポリマーを適用することのために、他の方法と比較して、設置に際して高い圧力を必要としない場合がある。さらに、ポリマーを硬化させることは、液体金属液滴の排出を阻止することができる。本発明の様々な実施形態から実現可能なこれらの利点及び他の利点は、以下の説明から明らかとなるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0009】

添付図面に関連させながら、実施例の以下の説明を参照することにより、本発明の様々な実施例の特徴点及び利点、並びに、それらを達成する様式が、より明瞭となり、かつ実施例が、よりよく理解されるであろう。

【0010】

【図1】図１は、本開示によるＴＩＭエマルジョンを含む容器を示す概略図である。

【0011】

【図2A】図２Ａは、本開示によるＴＩＭを含む回路アセンブリを示す側断面図である。

【0012】

【図2B】図２Ｂは、本開示によるＴＩＭを含む回路アセンブリを示す側断面図である。

【0013】

【図3A】図３Ａは、回路アセンブリを圧縮する前の時点で、図２の回路アセンブリにおける領域３Ａを示す詳細図である。

【0014】

【図3B】図３Ｂは、回路アセンブリを圧縮した後の時点での、図３Ａの回路アセンブリである。

【0015】

【図4】図４は、本開示による未硬化アセンブリに対して印加された圧力に対しての、接合ライン厚さ（ＢＬＴ）を図示するグラフである。

【0016】

【図5】図５は、本開示による硬化したアセンブリの接触熱抵抗に対しての、ＢＬＴを図示するグラフである。

【0017】

対応する参照符号は、複数の図面にわたって対応する部分を示している。本明細書において記載している例示は、一形態での特定の実施例を例示するものであり、そのような例示は、いかなる様式でも実施例の範囲を制限するものと解釈されるべきではない。

【発明を実施するための形態】

【0018】

ここで、本発明のある特定の例示的な態様について、本明細書において開示する組成物及び方法に関しての、組成、機能、製造、及び使用に関する原理の全体的な理解を提供するために、説明する。これらの態様に関する１つ又は複数の実施例は、添付図面に図示されている。当業者であれば、本明細書において具体的に説明し、かつ添付図面において図示する、組成物、物品、及び方法が、非限定的な例示的態様であって、本発明の様々な実施例の範囲が、特許請求の範囲のみによって規定されることを、理解するであろう。１つの例示的態様に関連して図示される、または説明される特徴は、他の態様の特徴と組み合わせられてもよい。そのような改変及び変形は、本発明の範囲内に包含されることが意図されている。

【0019】

材料がダイと一体型ヒートスプレッダ（ＩＨＳ）との間に位置するように、その材料を、集積回路のダイに対して適用することは、材料を通した熱抵抗と材料界面における接触抵抗とのバランスをとることを必要とする可能性がある。例えば、ポリマー材料は、材料界面における接触抵抗は低いものの、材料を通した熱抵抗が高い場合がある。固体金属は、材料を通した熱抵抗は低いものの、材料界面における接触抵抗が高い場合がある。加えて、いくつかの固体材料（ポリマー又は金属）は、所望の接触抵抗を得るために、設置時に大きい圧力を必要とする場合がある。よって、本発明は、様々な実施形態において、熱界面材料（ＴＩＭ）、２つの層を熱的に接続するためのアセンブリ、及び材料界面における低い接触抵抗と材料を通した低い熱抵抗との両方を提供することができる回路アセンブリを提供する。加えて、ＴＩＭは、他の固体材料と比較して、設置するために高い圧力を必要としない場合がある。例えば、ＴＩＭは、設置（例えば、圧縮）するために、１平方インチあたり５０ポンド以下の圧力しか必要としない場合がある。本開示によるＴＩＭは、ポリマー全体にわたって分散した液体金属液滴を有するポリマーを含むことができる。

【0020】

本明細書で使用される場合、「ポリマー」及び「ポリマーの」という用語は、プレポリマー、オリゴマー、並びにホモポリマー及びコポリマーの両方、を意味する。本明細書で使用される場合、「プレポリマー」は、より大きい分子量又は架橋状態を形成するために、１つ又は複数の反応性基によってさらなる反応又は重合が可能なポリマー前駆体を意味する。

【0021】

ポリマーは、熱硬化性ポリマー、熱可塑性ポリマー、又はこれらの組合せ、とすることができる。本明細書で使用される場合、「熱硬化性」という用語は、例えば熱又は放射線によってしばしば誘導される、ポリマー組成物のポリマー鎖が共有結合によって互いに結合された硬化又は架橋時に、不可逆的に「硬化」するポリマーを指す。様々な実施例では、硬化又は架橋反応は、周囲条件下で実施することができる。硬化又は架橋すると、熱硬化性ポリマーは、熱を加えられても溶融しない場合があり、従来の溶媒に対して不溶性とすることができる。本明細書で使用される場合、「熱可塑性」という用語は、構成ポリマー鎖が共有結合によって結合していない（例えば、架橋していない）ポリマー成分を含むポリマーを指し、そしてそれによって加熱時には液状流動を受ける可能性があり、また従来の溶媒中で可溶性である。ある特定の実施形態では、ポリマーは、弾性的（例えば、ゴム状、軟質、伸縮性）とすることができ、又は硬質（例えば、ガラス状）とすることができる。例えば、ポリマーは、弾性的とすることができる。

【0022】

熱硬化性ポリマーは、例えば、アミノプラスト、ポリイソシアネート（ブロックイソシアネートを含む）、ポリエポキシド、ベータ－ヒドロキシアルキルアミド、ポリ酸、無水物、有機金属酸官能性材料、ポリアミン、ポリアミド、又はこれらの組合せ、を含んでもよい架橋剤を含んでもよい。ポリマーは、架橋剤に対して反応性である官能基を有してもよい。

【0023】

本明細書において説明するＴＩＭ内のポリマーは、当該技術分野において周知の様々なポリマーのうちのいずれかから選択されてもよい。例えば、熱硬化性ポリマーは、アクリルポリマー、ポリエステルポリマー、ポリウレタンポリマー、ポリアミドポリマー、ポリエーテルポリマー、ポリシロキサンポリマー（例えば、ポリジメチルシロキサン）、フルオロポリマー、ポリイソプレンポリマー（例えば、ゴム）、これらのコポリマー（例えば、スチレン－エチレン－ブチレン－スチレン）、又はこれらの組合せ、を含んでもよい。熱硬化性ポリマー上の官能基は、例えば、カルボン酸基、アミン基、エポキシド基、水酸基、チオール基、カルバメート基、アミド基、尿素基、イソシアネート基（ブロックイソシアネート基を含む）、メルカプタン基、及びこれらの組合せ、を含む様々な反応性官能基のうちのいずれかから選択されてもよい。

【0024】

熱可塑性ポリマーは、プロピレン－エチレンコポリマー、スチレン－ブタジエン－スチレン、スチレン－エチレン－ブチレン－スチレン、又はこれらの組合せ、を含むことができる。ポリマーは、例えば、少なくとも摂氏１２０度、少なくとも摂氏１５０度、又は少なくとも摂氏２００度などの、少なくとも摂氏１００度の融点を有することができる。

【0025】

ＴＩＭのための液体金属は、ガリウム、ガリウム合金、インジウム、インジウム合金、スズ、スズ合金、水銀、水銀合金、又はこれらの組合せ、を含むことができる。液体金属は、例えば、少なくとも摂氏－１９度、少なくとも摂氏－１０度、少なくとも摂氏０度、少なくとも摂氏５度、少なくとも摂氏１０度、少なくとも摂氏１５度、少なくとも摂氏２０度、又は少なくとも摂氏２５度などの、少なくとも摂氏－２０度の温度において液相とすることができる（例えば、そのバルク形態では、摂氏－２０度未満の融点を有することができる）。液体金属は、例えば、摂氏２５度を超えない、摂氏２０度を超えない、摂氏１５度を超えない、摂氏１０度を超えない、摂氏５度を超えない、摂氏０度を超えない、又は摂氏－１０度を超えないなど、少なくとも摂氏３０度を超えない温度においては、液相とすることができる（例えば、そのバルク形態では摂氏、３０度未満の融点を有することができる）。液体金属は、例えば、摂氏－１９度～摂氏３０度、摂氏－１９度～摂氏２５度、又は摂氏－１９度～摂氏２０度など、少なくとも摂氏－２０度～摂氏３０度の範囲の温度においては、液相とすることができる（例えば、そのバルク形態では、摂氏－２０度～摂氏３０度の範囲の温度未満の融点を有することができる）。それぞれの温度において液相が達成されるかどうかの決定は、１気圧（絶対圧力）において行うことができる。ある特定の実施形態では、ＴＩＭは、ガリウムインジウムスズ（ガリンスタン）を含むことができ、融点は、摂氏－１９度である。

【0026】

ＴＩＭは、液体金属液滴がポリマー全体にわたって実質的に分散するように、ポリマーと液体金属とのエマルジョンを形成することによって、作り出すことができる。例えば、ポリマーと液体金属液滴とを、高剪断ミキサ、遠心ミキサを用いて、容器内での振盪、乳鉢及び乳棒、超音波処理、若しくはこれらの組合せによってともに混合することができる。エマルジョンを形成するための例示的な方法に関するさらなる詳細は、（１）「Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｉｎｇ ａ Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ａｎｄ Ｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ」と題するＰＣＴ国際公開第２０１９／１３６２５２号パンフレット、及び（２）「Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｗｉｔｈ Ｌｉｑｕｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｍｅｔａｌ Ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ」と題する米国特許公開第２０１７／０２１８１６７号明細書、に記載されており、これらの両方は、カーネギーメロン大学に対して譲渡されており、これらの両方は、それらの全体が参照により本明細書に援用される。組成物及び／又は混合技法は、未硬化状態のＴＩＭエマルジョンの粘度が、例えば、２００，００００ｃＰ未満、１５０，０００ｃＰ未満、１００，０００ｃＰ未満、５０，０００ｃＰ未満、１５，０００ｃＰ未満、１４，０００ｃＰ未満、１３，０００ｃＰ未満、１２，０００ｃＰ未満、１１，０００ｃＰ未満、又は１０，０００ｃＰ未満など、２５０，０００ｃＰ（センチポイズ）未満になるように、選択することができる。ＴＩＭエマルジョンの粘度は、室温で、回転式粘度計又はコーンプレート粘度計を使用して、測定することができる。粘度測定は、静的粘度を得るのに適した選択周波数において行うことができる（例えば、材料が非ニュートン流体であるため）。

【0027】

ＴＩＭは、例えば、すべて液体金属液滴の総体積に基づいて、少なくとも５％の液体金属液滴、少なくとも１０％の液体金属液滴、少なくとも２０％の液体金属液滴、少なくとも３０％の液体金属液滴、少なくとも４０％の液体金属液滴、少なくとも５０％の液体金属液滴、又は少なくとも６０％の液体金属液滴など、ＴＩＭの総体積に対して少なくとも１％の液体金属液滴を含むことができる。ＴＩＭは、例えば、すべてＴＩＭの総体積に基づいて、６０％を超えない液体金属液滴、５０％を超えない液体金属液滴、４０％を超えない液体金属液滴、３０％を超えない液体金属液滴、２０％を超えない液体金属液滴、又は１０％を超えない液体金属液滴など、ＴＩＭの総体積に対して９０％を超えない液体金属液滴を含むことができる。ＴＩＭは、例えば、すべてＴＩＭの総体積に基づいて、５％～５０％の液体金属液滴、４０％～６０％の液体金属液滴、５％～９０％の液体金属液滴、又は３０％～５０％の液体金属液滴など、ＴＩＭの総体積に対して１％～９０％の範囲の液体金属液滴を含むことができる。

【0028】

組成物及び／又は混合技法は、ＴＩＭ内の液体金属液滴の所望の平均粒子サイズが得られるように、選択することができる。液体金属液滴の平均粒子サイズは、例えば、少なくとも５ミクロン、少なくとも１０ミクロン、少なくとも２０ミクロン、少なくとも３０ミクロン、少なくとも３５ミクロン、少なくとも４０ミクロン、少なくとも５０ミクロン、少なくとも６０ミクロン、少なくとも７０ミクロン、少なくとも８０ミクロン、少なくとも９０ミクロン、少なくとも１００ミクロン、少なくとも１２０ミクロン、又は少なくとも１５０ミクロンなど、少なくとも１ミクロンとすることができる。液体金属液滴の平均粒子サイズは、例えば、１５０ミクロンを超えない、１２０ミクロンを超えない、１００ミクロンを超えない、９０ミクロンを超えない、８０ミクロンを超えない、７０ミクロンを超えない、６０ミクロンを超えない、５０ミクロンを超えない、４０ミクロンを超えない、３５ミクロンを超えない、３０ミクロンを超えない、２０ミクロンを超えない、１０ミクロンを超えない、又は５ミクロンを超えないなど、２００ミクロンを超えないものとすることができる。例えば、液体金属液滴の平均粒子サイズは、例えば、５ミクロン～１５０ミクロン、３５ミクロン～１５０ミクロン、３５ミクロン～７０ミクロン、又は５ミクロン～１００ミクロンなど、１ミクロン～２００ミクロンの範囲とすることができる。

【0029】

本明細書で使用される場合、「平均粒子サイズ」は、顕微鏡（例えば、光学顕微鏡又は電子顕微鏡）を使用して測定された平均サイズを指す。サイズは、球状粒子の直径とすることができ、又は楕円形状若しくはそうでなければ不規則な形状の粒子の場合には、最大寸法に沿った長さとすることができる。

【0030】

液体金属液滴の多分散性は、単峰性又は多峰性（例えば、二峰性、三峰性）とすることができる。多峰性の多分散性を利用することにより、ＴＩＭ内における液体金属液滴の充填密度を増大させることができる。多分散性が単峰性である特定の実施形態では、ポリマー内における液体金属液滴の多分散性は、０．３～０．４の範囲とすることができる。

【0031】

ＴＩＭは、使用前には、図１に図示するような容器１００内に貯蔵することができる。例えば、容器は、キャビティを規定する壁１０２を備えることができ、またＴＩＭエマルジョン１０４は、そのキャビティ内に貯蔵することができる。ＴＩＭ１０４は、容器１００内では、未硬化状態とすることができる。容器１００内にＴＩＭを貯蔵することにより、ＴＩＭ１０４の硬化を阻止することができる。容器１００は、ピローパック、注射器、ビーカー、ジャー、ボトル、ドラム、又はこれらの組合せ、とすることができる。様々な実施例では、容器１００は、例えばピローパック又は注射器のような、すぐに使用できる分配デバイスとすることができる。他の実施例では、ＴＩＭ１０４は、貯蔵されない場合があり、エマルジョンを作り出した後、貯蔵することなく使用することができる。

【0032】

本明細書で使用される場合、「硬化する」及び「硬化」という用語は、基材上に適用されたエマルジョン又は材料内の成分の化学的架橋、あるいは基材上に適用されたエマルジョン又は材料内の成分の粘度増加を指す。したがって、「硬化する」及び「硬化」という用語は、溶媒又はキャリアの蒸発を介したエマルジョン又は材料の物理的乾燥のみを包含するものではない。これに関して、熱硬化性ポリマーを含む実施例において本明細書で使用される場合、「硬化した」という用語は、エマルジョン又は材料の成分が化学的に反応してエマルジョン又は材料内に新たな共有結合（例えば、バインダ樹脂と硬化剤との間に形成された新たな共有結合）を形成した、エマルジョン又は材料の状態を指す。熱可塑性ポリマーを含む実施例において本明細書で使用される場合、「硬化した」という用語は、熱可塑性ポリマーの温度がその熱可塑性ポリマーの融点未満にまで低下し、それによりエマルジョン又は材料の粘度が増大した、エマルジョン又は材料の状態を指す。熱硬化性ポリマー及び熱可塑性ポリマーの両方を含む実施例では、「硬化した」という用語は、本明細書において説明するようなポリマーの硬化の一方又は両方を指す。

【0033】

熱硬化性ポリマーの硬化は、ＴＩＭ１０４に対して、例えば、少なくとも摂氏１０度、少なくとも摂氏５０度、少なくとも摂氏１００度、又は少なくとも摂氏１５０度など、少なくとも摂氏－２０度の温度を適用することによって達成することができる。硬化は、ＴＩＭ１０４に対して、例えば、摂氏２５０度を超えない、摂氏２００度を超えない、摂氏１５０度を超えない、摂氏１００度を超えない、又は５０度を超えないなど、摂氏３００度を超えない温度を適用することによって達成することができる。硬化は、ＴＩＭ１０４に対して、例えば、摂氏１０度～摂氏２００度、又は摂氏５０度～摂氏１５０度など、摂氏－２０度～摂氏３００度の範囲の温度を適用することによって達成することができる。例えば、硬化は、ＴＩＭを熱的に焼くことを含むことができる。温度は、例えば、５分間超、３０分間超、１時間超、又は２時間超など、１分間超という時間期間にわたって適用することができる。

【0034】

ＴＩＭ１０４は、容器１００から分配し、かつ未硬化の状態で層に対して適用することができる。その後、ＴＩＭ１０４を硬化させて、硬化したＴＩＭ１０４を形成することができる。ＴＩＭ１０４を硬化させることは、ＴＩＭ１０４を加熱すること（例えば、熱硬化性ポリマーを使用した実施例において）、ＴＩＭ１０４に触媒を添加すること、ＴＩＭ１０４を空気に対して曝すこと、ＴＩＭ１０４を冷却すること（例えば、熱可塑性ポリマーを使用した実施例において）、ＴＩＭ１０４に対して圧力を印加すること、又はこれらの組合せ、を含むことができる。ＴＩＭ１０４の硬化により、ＴＩＭエマルジョンの粘度を、例えば、２０，０００ｃＰ超、３０，０００ｃＰ超、５０，０００ｃＰ超、１００，０００ｃＰ超、１５０，０００ｃＰ超、２００，０００ｃＰ超、又は２５０，０００ｃＰ超など、１５，０００ｃＰ超へと増大させることができる。例えば、ＴＩＭ１０４内のポリマーは、硬化することができる。様々な実施例では、ＴＩＭ１０４は、接着剤とすることができる。ＴＩＭ１０４内のポリマーは、硬化時におけるＴＩＭ１０４からのガス放出を低減するように選択することができる。

【0035】

本開示によるＴＩＭは、第１層に対して適用することができ、これによりＴＩＭは、第１層と第２層とを含むアセンブリの２つの層の間になる。第１層は、発熱性電子部品（例えば、集積回路）とすることができ、第２層は、熱伝導性とすることができる上部層とすることができる。例えば、上部層は、ヒートスプレッダ、ヒートシンク、又はパッケージング、とすることができる。その後、アセンブリを圧縮することができ、それによってＴＩＭ内の液体金属液滴を変形させることができ、またＴＩＭを硬化させてアセンブリを形成することができる。未硬化状態でＴＩＭ１０４を適用することにより、所望の接触抵抗を得ることができ、かつアセンブリを圧縮する際に、より低い圧力を使用することを可能とする。ＴＩＭは、様々な層及びデバイスに対して適用することができ、またこれについて、回路アセンブリを参照して図２Ａ～図２Ｂを参照して以下に説明するが、回路アセンブリのみに限定されるものではない。

【0036】

図２Ａを参照すると、ＴＩＭ２０４は、ＴＩＭ２０４を集積回路２０８のダイ２０６と回路アセンブリ２００の上部層２１０との間とすることができるように、ダイ２０６に対して適用することができる。ダイ２０６に対するＴＩＭ２０４の適用は、スプレーコーティング、スピンコーティング、ディップコーティング、ロールコーティング、フローコーティング、フィルムコーティング、ブラシコーティング、押出、分配、又はこれらの組合せ、を含むことができる。ＴＩＭ２０４は、ＴＩＭが、ダイ２０６の表面と上部層２１０の表面とに対して適合可能であり、それによりそれらの間の所望のレベルの表面接触を達成することができるように、未硬化状態で適用することができる。様々な実施例では、ＴＩＭ２０４を、ダイ２０６に対して直接的に適用することができ、その後上部層２１０を、ＴＩＭ２０４に対して直接的に適用することができる。様々な他の実施例では、ＴＩＭ２０４を、上部層２１０に対して直接的に適用することができ、そしてその後、ダイ２０６を、ＴＩＭ２０４に対して直接的に適用することができる。様々な実施例では、ＴＩＭ２０４の適用後、ＴＩＭ２０４は、ダイ２０６及び上部層２１０との直接的な接触状態とすることができる。ある特定の実施形態では、ＴＩＭ２０４の適用は、ＴＩＭ２０４を効率的に使用することができるように、ダイ２０６の表面に限定されてもよい。

【0037】

特に、層、フィルム、又は材料に関連して、本明細書で使用される場合、「上に」、「上へと」、「上方に」、及びそれらの変形（例えば、「上に適用された」、「上に形成された」、「上に堆積された」、「上に提供された」、「上に配置された」、及び同種のもの）という用語は、基材の表面の上側に、適用された、形成された、堆積された、提供された、又は他の態様で配置されたことを意味するが、必ずしも基材の表面に対して接触しているわけではない。例えば、基材「上に適用された」ＴＩＭは、適用されたＴＩＭと基材との間に位置した同一組成又は異なる組成の別の層又は他の層の存在を排除するものではない。同様に、第１層「上に適用された」第２層は、適用された第２層と適用されたＴＩＭとの間に位置した同一組成又は異なる組成の別の層又は他の層の存在を排除するものではない。

【0038】

回路アセンブリ２００を、圧縮することができる。例えば、図３Ａ～図３Ｂの詳細図を参照すると、ダイ２０６及び上部層２１０は、第１距離ｄ_１が、第２接合ライン距離ｄ_ｂｌまで減少するように、互いに付勢することができる。適用プロセス及び／又は圧縮プロセスの前の時点における、ＴＩＭ２０４内の液体金属液滴３１２の平均粒子サイズは、ダイ２０６と上部層２１０との間に形成される所望の接合ライン距離ｄ_ｂｌよりも大きなものとなるように選択することができる。例えば、適用プロセス及び／又は圧縮プロセスの前の時点における、液体金属液滴３１２の平均粒子サイズは、例えば、接合ライン距離ｄ_ｂｌより１％大きいもの、接合ライン距離ｄ_ｂｌより２％大きいもの、接合ライン距離ｄ_ｂｌより５％大きいもの、接合ライン距離ｄ_ｂｌより１０％大きいもの、接合ライン距離ｄ_ｂｌより１５％大きいもの、接合ライン距離ｄ_ｂｌより２０％大きいもの、接合ライン距離ｄ_ｂｌより３０％大きいもの、接合ライン距離ｄ_ｂｌより４０％大きいもの、接合ライン距離ｄ_ｂｌより５０％大きいもの、又は接合ライン距離ｄ_ｂｌより７５％大きいものなど、接合ライン距離ｄ_ｂｌより大きいものとすることができる。適用プロセス及び／又は圧縮プロセスの前の液体金属液滴３１２の平均粒子サイズは、例えば、接合ライン距離ｄ_ｂｌより７５％を超えて大きくないもの、接合ライン距離ｄ_ｂｌより５０％を超えて大きくないもの、接合ライン距離ｄ_ｂｌより４０％を超えて大きくないもの、接合ライン距離ｄ_ｂｌより３０％を超えて大きくないもの、接合ライン距離ｄ_ｂｌより２０％を超えて大きくないもの、接合ライン距離ｄ_ｂｌより１５％を超えて大きくないもの、接合ライン距離ｄ_ｂｌより１０％を超えて大きくないもの、接合ライン距離ｄ_ｂｌより５％を超えて大きくないもの、又は接合ライン距離ｄ_ｂｌより２％を超えて大きくないものなど、接合ライン距離ｄ_ｂｌより１００％を超えて大きくないものとすることができる。適用プロセス及び／又は圧縮プロセスの前の液体金属液滴３１２の平均粒子サイズは、例えば、接合ライン距離ｄ_ｂｌより１％～５０％の範囲内でより大きいもの、接合ライン距離ｄ_ｂｌより１％～３０％の範囲内でより大きいもの、接合ライン距離ｄ_ｂｌより２％～３０％の範囲内でより大きいもの、又は接合ライン距離ｄ_ｂｌより５％～２０％の範囲内でより大きいものなど、接合ライン距離ｄ_ｂｌより１％～１００％の範囲内でより大きいものとすることができる。

【0039】

回路アセンブリ２００を圧縮することにより、ＴＩＭ２０４に対して力を印加することができ、そしてＴＩＭ２０４のポリマー３１４内に分散した液体金属液滴３１２を変形させることができる。ＴＩＭ２０４が未硬化状態であることのために、ポリマーは、まだ適合可能かつ移動可能であり、これにより、圧縮力は、液体金属液滴３１２を変形させることができる。液体金属液滴３１２は、変形時には液相とすることができ、これにより、圧縮のためにはより低い圧力しか必要とされず、そして所望の変形を達成することができる。

【0040】

液体金属液滴３１２は、図３Ａに示すように概して球形状とすることができ、その後、図３Ｂに示すように概して楕円形状とすることができる。様々な実施例では、圧縮前には液体金属液滴３１２は、第１平均アスペクト比を有することができ、圧縮後には液体金属液滴３１２は、第２平均アスペクト比を有することができる。第２平均アスペクト比は、第１平均アスペクト比とは異なるものとすることができる。例えば、第２平均アスペクト比は、第１平均アスペクト比よりも大きなものとすることができる。平均アスペクト比は、液体金属液滴３１２の幅と液体金属液滴３１２の高さとの平均比とすることができる。様々な実施例では、第１アスペクト比は、１とすることができ、第２アスペクト比は、１より大きくすることができる。ある特定の実施形態では、第１アスペクト比は、１～１．５の範囲とすることができる。ある特定の実施形態では、第２アスペクト比は、例えば、第１アスペクト比より少なくとも１だけより大きく、第１アスペクト比より少なくとも２だけより大きく、又は第１アスペクト比より少なくとも５だけより大きいなど、第１アスペクト比より少なくとも０．５だけより大きくすることができる。液体金属液滴３１２の幅は、回路アセンブリ２００内におけるＴＩＭ２０４の長手方向平面に対して実質的に整合させることができ、液体金属液滴３１２の高さは、ＴＩＭ２０４の厚さ（例えば、距離ｄ_１）に対して実質的に整合させることができる。液体金属液滴３１２の幅は、回路アセンブリ２００の圧縮時には、増大することができる。例えば、ある特定の実施形態では、圧縮前における球形状液体金属液滴の半径は、１００μｍ（例えば、第１アスペクト比が１）とすることができ、２０μｍの接合ライン厚さへと圧縮した後には、液体金属液滴は、幅が３１６μｍ（例えば、第２アスペクト比が１５．６）の楕円形状へと変形することができる。

【0041】

特定の実施例では、液体金属液滴３１２は、圧縮後には、図３Ｂに示すように、実質的に単層で整列することができる。単層は、液体金属液滴３１２の平均粒子サイズを選択することにより、及び接合ライン距離ｄ_ｂｌを選択することにより達成することができる。液体金属液滴３１２を単層に構成することにより、ＴＩＭ２０４の熱抵抗を減少させることができる。

【0042】

ＴＩＭ２０４を硬化させることができ、それによって回路アセンブリ２００を形成することができる。ＴＩＭ２０４の硬化により、ポリマー３１６の粘度を増加させることができ、かつポリマー３１６を硬化させることができる。例えば、ポリマー３１６を、固体にすることができる。様々な実施例では、硬化後のポリマー３１４は、弾性的である。ポリマー３１４の硬化により、回路アセンブリ２００の熱サイクル中における液体金属液滴３１２の排出を阻止することができ、かつダイ２０６と上部層２１０との間の機械的結合を提供することができる。

【0043】

アセンブリ２００は、硬化したアセンブリにおいてダイ２０６と上部層２１０との間に形成される接合ライン距離ｄ_ｂｌを備えることができ、これは、例えば、１４５ミクロンを超えない、１４０ミクロンを超えない、１２０ミクロンを超えない、１００ミクロンを超えない、８０ミクロンを超えない、７０ミクロンを超えない、５０ミクロンを超えない、４０ミクロンを超えない、３５ミクロンを超えない、又は３０ミクロンを超えないなど、１５０ミクロンを超えない。アセンブリ２００は、硬化したアセンブリにおいてダイ２０６と上部層２１０との間に形成される接合ライン距離ｄ_ｂｌを備えることができ、これは、例えば、少なくとも３０ミクロン、少なくとも３５ミクロン、少なくとも４０ミクロン、少なくとも５０ミクロン、少なくとも７０ミクロン、少なくとも８０ミクロン、少なくとも１００ミクロン、少なくとも１２０ミクロン、少なくとも１４０ミクロン、又は少なくとも１４５ミクロンなど、少なくとも１５ミクロンである。アセンブリ２００は、硬化したアセンブリにおいてダイ２０６と上部層２１０との間に形成される接合ライン距離ｄ_ｂｌを備えることができ、これは、例えば、１５ミクロン～９０ミクロン、１５ミクロン～７０ミクロン、３０ミクロン～７０ミクロン、３５ミクロン～７０ミクロン、又は１５ミクロン～１００ミクロンなど、１５ミクロン～１５０ミクロンの範囲である。

【0044】

硬化は、第１時間期間の間に生じさせることができ、圧縮は、第２時間期間の間に生じさせることができる。第１時間期間は、第２時間期間の後とすることができ、又は第２時間期間と少なくとも部分的に重なることができる。例えば、液体金属液滴３１２は、ポリマー３１４の実質的な硬化の前に変形されてもよく、これにより液体金属液滴３１２を変形させるためにより低い圧縮圧力が使用されてもよい。

【0045】

液体金属液滴３１２の平均粒子サイズ及び変形は、ＴＩＭ２０４の熱抵抗値を改善することができる。例えば、硬化後のＴＩＭ２０４は、例えば、２０（°Ｋ＊ｍｍ^２）／Ｗを超えない、１５（°Ｋ＊ｍｍ^２）／Ｗを超えない、１０（°Ｋ＊ｍｍ^２）／Ｗを超えない、９（°Ｋ＊ｍｍ^２）／Ｗを超えない、８（°Ｋ＊ｍｍ^２）／Ｗを超えない、７（°Ｋ＊ｍｍ^２）／Ｗを超えない、又は５（°Ｋ＊ｍｍ^２）／Ｗを超えないなど、３０（°Ｋ＊ｍｍ^２）／Ｗを超えない熱抵抗値を有することができる。硬化後のＴＩＭ２０４は、例えば、少なくとも１（°Ｋ＊ｍｍ^２）／Ｗ、少なくとも２（°Ｋ＊ｍｍ^２）／Ｗ、少なくとも３（°Ｋ＊ｍｍ^２）／Ｗ、少なくとも５（°Ｋ＊ｍｍ^２）／Ｗ、又は少なくとも１０（°Ｋ＊ｍｍ^２）／Ｗなど、少なくとも０．５（°Ｋ＊ｍｍ^２）／Ｗという熱抵抗値を備えることができる。硬化後のＴＩＭ２０４は、例えば、０．５（°Ｋ＊ｍｍ^２）／Ｗ～２０（°Ｋ＊ｍｍ^２）／Ｗ、０．５（°Ｋ＊ｍｍ^２）／Ｗ～１５（°Ｋ＊ｍｍ^２）／Ｗ、１（°Ｋ＊ｍｍ^２）／Ｗ～１０（°Ｋ＊ｍｍ^２）／Ｗ、２（°Ｋ＊ｍｍ^２）／Ｗ～１０（°Ｋ＊ｍｍ^２）／Ｗ、又は２（°Ｋ＊ｍｍ^２）／Ｗ～８（°Ｋ＊ｍｍ^２）／Ｗなど、０．５（°Ｋ＊ｍｍ^２）／Ｗ～３０（°Ｋ＊ｍｍ^２）／Ｗの範囲内の熱抵抗値を備えることができる。熱抵抗値は、Ｓｉｅｍｅｎｓ社（ドイツ、ミュンヘン）から入手可能なＤｙｎＴＩＭ－Ｓ測定器、ＮａｎｏＴｅｓｔ社（ドイツ）からのＴＩＭＡ測定器、及び／又は、ＬｏｎｇＷｉｎ ＬＷ９３８９（台湾）を使用して測定することができる。

【0046】

ダイ２０６は、例えば、プロセッサ又はＡＳＩＣなどの集積回路、又はシステムオンチップ（ＳＯＣ）、を含むことができる。上部層２１０は、一体型ヒートスプレッダとすることができる。ＴＩＭ２０４は、プロセッサと一体型ヒートスプレッダとの間に直接的に適用することができる。例えば、ＴＩＭ２０４は、ＴＩＭ１、ＴＩＭ１．５、又はこれらの組合せとすることができる。ＴＩＭ１は、蓋付きパッケージ内で、ダイと一体型ヒートスプレッダとを熱的に接続するために使用することができる。ＴＩＭ１．５は、ベアダイパッケージ内で、ヒートシンクに対してダイを熱的に接続するために使用することができる。

【0047】

様々な他の実施例では、図２Ｂを参照すると、ＴＩＭ２１６を、上部層２１０（例えば、一体型ヒートスプレッダ）と別の上部層２１８との間に、適用することができる。上部層２１８は、ヒートシンクを備えることができる。例えば、ＴＩＭ２１６は、ＴＩＭ２とすることができる。

【0048】

様々な他の実施例では、本開示によるＴＩＭは、パッケージ上のシステムにおいて使用することができる。例えば、単一の水平方向ＴＩＭ層は、一方の側の上では、複数のダイと接触することができ（例えば、集積回路は、複数のダイを備えることができ、又は複数の集積回路は、ＴＩＭの同じ側で接触することができ）、また異なる側の上では、１つ又は複数の上部層と接触することができる。

【0049】

＜実施例＞

【0050】

ガリウム、インジウム、及びスズの共晶合金（ガリンスタン）（溶融温度、Ｔ_ｍ＝１９℃）を、剪断混合を使用してエラストマー内に分散させて、３０ミクロンという平均粒子サイズを有した液体金属液滴の未硬化ＴＩＭエマルジョンを調製した。ガリンスタンの導入量は、未硬化ＴＩＭエマルジョンの５０容量％であった。未硬化ＴＩＭエマルジョンを、発熱デバイス（例えば、ダイ）上へと適用し、そして所望の接合ライン厚さ（ＢＬＴ）が得られるまで未硬化状態でヒートシンクとダイとの間で圧縮して、未硬化アセンブリを形成した。ヒートシンクとダイとの間で未硬化のＴＩＭを圧縮している間に、圧縮のために使用している圧力を、それぞれの接合ライン厚さにおいて測定し、結果を図４に示した。図示したように、圧縮のための圧力は、様々なパッケージング機器に対して適用可能な８０ミクロンから２９ミクロンのＢＬＴの圧縮中、５０ポンド／平方インチゲージ（ｐｓｉｇ）を超えなかった。

【0051】

ガリンスタンは、圧縮中、液相のままであるので、非近接場の機械的変形は、未硬化ＴＩＭエマルジョン内の液体金属液滴を変形させることができ、これは、ＴＩＭの方向性のある熱放散特性を増強することができる。例えば、未硬化ＴＩＭエマルジョンの熱伝導率は、歪みの方向において、５０倍に増大することができる。

【0052】

追加的な未硬化アセンブリを、２９ミクロン～２００ミクロンの範囲のＢＬＴを用いて、上記の方法に従って調製した。未硬化アセンブリの接触熱抵抗を、Ｓｉｅｍｅｎｓ Ｔ３Ｓｔｅｒ測定器を使用して測定し、結果を図５に示す。図５に示すように、接触熱抵抗は、驚くべきことに８０ミクロンにおいて変化し、２９ミクロンに対するＢＬＴでは効果的にゼロの接触抵抗に近づき、ＢＬＴがＴＩＭエマルジョン内の液体金属液滴の平均粒子サイズより大きくない時に、未硬化アセンブリ内の熱界面が増強されていることを示している。ＴＩＭエマルジョンを硬化させた後は、接触熱抵抗の変化は、たとえあったとしても、最小限であると考えられる。加えて、本開示による他の発明的アセンブリにおいては、ＢＬＴが、それぞれの発明的実施例で使用されているＴＩＭエマルジョン内の液体金属液滴の平均粒子サイズよりも大きくない場合に、増強された熱界面を得ることができると考えられる。

【0053】

２９ミクロンのＢＬＴを含む未硬化アセンブリ内の未硬化ＴＩＭエマルジョンを通した接触熱抵抗を含む総熱抵抗は、３０Ｋ＊ｍｍ^２／Ｗであると測定された。本開示による他の発明的アセンブリは、増強された熱抵抗特性を得ることができると考えられる。

【0054】

当業者であれば、本明細書において説明する、組成物、物品、方法、及びそれらに付随する考察が、概念的な明確性のために実施例として使用されていること、また様々な構成上の修正が想定されることを認識するであろう。したがって、本明細書で使用される場合、記載された特定の実施例、並びに付随する考察は、それらのより一般的なクラスに関する代表例であることが意図されている。一般に、任意の特定の実施例の使用は、そのクラスを代表することが意図されており、また特定の構成要素（例えば、操作）、デバイス、及び対象物を含まないことを、限定的と見なすべきではない。

【0055】

添付の特許請求の範囲に関して、当業者であれば、そこに列挙された操作が、一般的に任意の順序で実行されてもよいことを理解するであろう。また、様々な操作の流れはある順序で示されているが、様々な操作は、例示されたものとは別の順序で実行されてもよいこと、あるいは同時的に実行されてもよいことが理解されよう。そのような代替可能な順序付けの例としては、文脈が別段に指示しない限り、重複、インターリーブ、中断、再順序付け、増分、準備、補足、同時、逆順、又は他の変形の順序付けが挙げられ得る。さらに、「に応答した」とか「に関連した」のような用語、あるいは、他の過去時制の形容詞のような用語は、文脈が別段に指示しない限り、一般に、そのような変形を除外することを意図していない。

【0056】

様々な実施例が本明細書において説明されているが、それらの実施例に関する多くの修正、変形、置換、変更、及び同等物が実施されてもよく、また当業者であれば想起するであろう。また、ある特定の構成要素について材料が開示されている場合に、他の材料が使用されてもよい。したがって、上記の説明及び添付の特許請求の範囲が、開示された実施例の範囲内に収まるすべてのそのような改変及び変形をカバーすることを意図していることが理解されよう。以下の特許請求の範囲は、すべてのそのような修正及び変形をカバーすることを意図している。

【0057】

本開示による本発明の様々な態様は、以下の番号を付した条項に記載された態様を含むが、これらに限定されるものではない。

【0058】

条項１．熱界面材料を、集積回路のダイ上に適用することであって、それにより熱界面材料が、ダイと回路アセンブリの上部層との間になり、ダイに対して適用された熱界面材料が、液体金属液滴と未硬化ポリマーとのエマルジョンを含む、適用することと、回路アセンブリを圧縮し、それによって液体金属液滴を変形させることと、熱界面材料を硬化させ、それによって、硬化したアセンブリを形成することと、を含む、方法。

【0059】

条項２．ダイが、プロセッサを備える、条項１に記載の方法。

【0060】

条項３．上部層が、プロセッサの一体型ヒートスプレッダを備える、条項１～２のいずれか一項に記載の方法。

【0061】

条項４．上部層が、ヒートシンク、一体型ヒートスプレッダ、又はパッケージング、を備える、条項１～２のいずれか一項に記載の方法。

【0062】

条項５．硬化したアセンブリ内でダイと上部層との間に形成される接合ライン距離が、１５０ミクロンを超えない、条項１～４のいずれか一項に記載の方法。

【0063】

条項６．硬化したアセンブリ内でダイと上部層との間に形成される接合ライン距離が、１００ミクロンを超えない、条項１～５のいずれか一項に記載の方法。

【0064】

条項７．硬化したアセンブリ内でダイと上部層との間に形成される接合ライン距離が、７０ミクロンを超えないものとする、条項１～６のいずれか一項に記載の方法。

【0065】

条項８．硬化したアセンブリ内でダイと上部層との間に形成される接合ライン距離が、１５ミクロン～９０ミクロンの範囲内である、条項１～７のいずれか一項に記載の方法。

【0066】

条項９．適用前の熱界面材料内の液体金属液滴の平均粒子サイズが、硬化したアセンブリ内でダイと上部層との間に形成される接合ライン距離より大きい、条項１～８のいずれか一項に記載の方法。

【0067】

条項１０．堆積前の熱界面材料内の液体金属液滴の平均粒子サイズが、１％～１００％の範囲で硬化したアセンブリ内でダイと上部層との間に形成される接合ライン距離より大きい、条項１～９のいずれか一項に記載の方法。

【0068】

条項１１．液体金属液滴が、ガリウム、ガリウム合金、インジウム、インジウム合金、スズ、スズ合金、水銀、水銀合金、又はこれらの組合せを含む、条項１～１０のいずれか一項に記載の方法。

【0069】

条項１２．液体金属液滴が、少なくとも摂氏－１９℃～摂氏３０度の範囲の温度において液相である、条項１～１１のいずれか一項に記載の方法。

【0070】

条項１３．硬化後の熱界面材料が、３０（°Ｋ＊ｍｍ^２）／Ｗを超えない熱抵抗値を備える、条項１～１２のいずれか一項に記載の方法。

【0071】

条項１４．硬化後の熱界面材料が、１０（°Ｋ＊ｍｍ^２）／Ｗを超えない熱抵抗値を備える、条項１～１３のいずれか一項に記載の方法。

【0072】

条項１５．液体金属液滴が、単峰性の多分散性を備える、条項１～１４のいずれか一項に記載の方法。

【0073】

条項１６．液体金属液滴が、多峰性の多分散性を備える、条項１～１４のいずれか一項に記載の方法。

【0074】

条項１７．ポリマーが、熱硬化性ポリマーを含む、条項１～１６のいずれか一項に記載の方法。

【0075】

条項１８．ポリマーが、熱可塑性ポリマーを含む、条項１～１７のいずれか一項に記載の方法。

【0076】

条項１９．エマルジョンが、硬化前に２５０，０００ｃＰ未満の粘度を有する、条項１～１８のいずれか一項に記載の方法。

【0077】

条項２０．液体金属液滴が、堆積前は概して球状であり、かつ液体金属液滴が、アセンブリを圧縮した後は概して楕円形状である、条項１～１９のいずれか一項に記載の方法。

【0078】

条項２１．第１時間期間の間硬化が生じ、第２時間期間の間圧縮が生じ、第１時間期間が、第２時間期間の後である、又は第２時間期間と少なくとも部分的に重なる、条項１～２０のいずれか一項に記載の方法。

【0079】

条項２２．条項１～２１のいずれか一項に記載の方法によって製造される集積回路アセンブリ。

【0080】

条項２３．ダイと、上部層と、ダイ層と上部層とに対して接触して配置された熱的界面材料と、を含む集積回路アセンブリであって、上部材料が、ポリマーと、ポリマー全体にわたって分散した液体金属液滴と、を含み、ダイと上部層との間に形成される接合ライン距離が、１５０ミクロンを超えない、集積回路アセンブリ。

【0081】

条項２４．ダイが、プロセッサを含む、条項２３に記載のアセンブリ。

【0082】

条項２５．上部層が、ヒートシンク、一体型ヒートスプレッダ、又はパッケージング、を含む、条項２３又は２４に記載のアセンブリ。

【0083】

条項２６．アセンブリ内でダイと上部層との間に形成される接合ライン距離が、１００ミクロンを超えない、条項２３～２５のいずれか一項に記載のアセンブリ。

【0084】

条項２７．アセンブリ内でダイと上部層との間に形成される接合ライン距離が、７０ミクロンを超えない、条項２３～２６のいずれか一項に記載のアセンブリ。

【0085】

条項２８．アセンブリ内でダイと上部層との間に形成される接合ライン距離が、１５ミクロン～９０ミクロンの範囲である、条項２３～２７のいずれか一項に記載のアセンブリ。

【0086】

条項２９．液体金属液滴が、ガリウム、ガリウム合金、インジウム、インジウム合金、スズ、スズ合金、水銀、水銀合金、又はこれらの組合せを含む、条項２３～２８のいずれか一項に記載のアセンブリ。

【0087】

条項３０．液体金属液滴が、少なくとも摂氏－１９度～摂氏３０度の範囲の温度において液相である、条項２３～２９のいずれか一項に記載のアセンブリ。

【0088】

条項３１．熱界面材料が、３０（°Ｋ＊ｍｍ^２）／Ｗを超えない熱抵抗値を備える、条項２３～３０のいずれか一項に記載のアセンブリ。

【0089】

条項３２．熱界面材料が、１０（°Ｋ＊ｍｍ^２）／Ｗを超えない熱抵抗値を備える、条項２３～３１のいずれか一項に記載のアセンブリ。

【0090】

条項３３．液体金属液滴が、単峰性の多分散性を備える、条項２３～３２のいずれか一項に記載のアセンブリ。

【0091】

条項３４．液体金属液滴が、多峰性の多分散性を備える、条項２３～３２のいずれか一項に記載のアセンブリ。

【0092】

条項３５．ポリマーが、熱硬化性ポリマーを含む、条項２３～３４のいずれか一項に記載のアセンブリ。

【0093】

条項３６．ポリマーが、熱可塑性ポリマーを含む、条項２３～３５のいずれか一項に記載のアセンブリ。

【0094】

条項３７．液体金属液滴が、概して楕円形状である、条項２３～３６のいずれか一項に記載のアセンブリ。

【0095】

条項３８．ダイと上部層とを熱的に接続するための装置であって、キャビティを規定する容器と、キャビティ内に配置されたエマルジョンと、を備え、エマルジョンが、液体金属液滴と、未硬化ポリマーと、を含み、容器が、集積回路のダイの上へのエマルジョンの適用を可能にするように構成されている、装置。

【0096】

条項３９．容器が、注射器である、条項３８に記載の装置。

【0097】

条項４０．容器が、ピローパックである、条項３８に記載の装置。

【0098】

条項４１．ダイが、プロセッサを備える、条項３８～４０のいずれか一項に記載の装置。

【0099】

条項４２．上部層が、ヒートシンク、一体型ヒートスプレッダ、又はパッケージング、を備える、条項３８～４１のいずれか一項に記載の装置。

【0100】

条項４３．エマルジョン内の液体金属液滴の平均粒子サイズが、集積回路のダイと上部層との間に形成される接合ライン距離より大きい、条項３８～４２のいずれか一項に記載の装置。

【0101】

条項４４．液体金属液滴が、ガリウム、ガリウム合金、インジウム、インジウム合金、スズ、スズ合金、水銀、水銀合金、又はこれらの組合せを含む、条項３８～４３のいずれか一項に記載の装置。

【0102】

条項４５．液体金属液滴が、少なくとも摂氏－１９度～摂氏３０度の範囲内の温度において液相である、条項３８～４４のいずれか一項に記載の装置。

【0103】

条項４６．液体金属液滴が、単峰性の多分散性を備える、条項３８～４５のいずれか一項に記載の装置。

【0104】

条項４７．液体金属液滴が、多峰性の多分散性を備える、条項３８～４５のいずれか一項に記載の装置。

【0105】

条項４８．ポリマーが、熱硬化性ポリマーを含む、条項３８～４７のいずれか一項に記載の装置。

【0106】

条項４９．エマルジョンが、硬化前に、２５０，０００ｃＰ未満の粘度を有している、条項３８～４８のいずれか一項に記載の装置。

【0107】

条項５０．液体金属液滴が、概して球状である、条項３８～４９のいずれか一項に記載の装置。

【0108】

条項５１．熱界面材料を、第１層上に適用することであって、これにより熱界面材料がアセンブリの第１層と第２層との間になり、熱界面材料が液体金属液滴と未硬化ポリマーとのエマルジョンを含む、適用することと、アセンブリを圧縮することであって、それによって液体金属液滴を変形させることと、熱界面材料を硬化させることであって、それによって硬化したアセンブリを形成することと、を含む、方法。

【0109】

様々な特徴及び特性が、開示される組成物、コーティング、及び方法を含む本発明の組成物、構造、製造、機能、及び／又は操作に関する理解を提供するために、本明細書において説明される。本明細書において説明される本発明の様々な特徴及び特性を、そのような特徴及び特性が本明細書において明示的に組み合わせて説明されているかどうかにかかわらず、任意の好適な様式で組み合わせることができることが理解されよう。本発明者及び本出願人は、特徴及び特性のそのような組合せが、本明細書において説明する本発明の範囲内に含まれることを、明示的に意図している。そのため、特許請求の範囲は、本明細書において明示的に又は本質的に説明している、あるいは別の方法で本明細書によって明示的に又は本質的に支持されている任意の特徴及び特性を、任意の組合せで、記載するように修正することができる。さらに、本出願人は、先行技術に存在している場合がある特徴及び特性を、それらの特徴及び特性が本明細書において明示的に説明されていなくても、肯定的に否認するように特許請求の範囲を補正する権利を留保している。したがって、そのような補正は、明細書又は特許請求の範囲に対して新規事項を追加するものではなく、書面による記載、記載の充足性、及び追加事項の要件に適合するものである。

【0110】

本明細書において記載したあらゆる数値範囲は、記載した範囲内に含まれる同じ数値精度（すなわち、同じ数の指定された桁数を有する）のすべての部分範囲を記述している。例えば、「１．０～１０．０」という記載された範囲は、記載された最小値１．０と、記載された最大値１０．０との間（および、その値を含む）のすべての部分範囲を記述するものであり、例えば、「２．４～７．６」という範囲が明細書の文中に明示的に記載されていなくても、「２．４～７．６」という部分範囲を記述するものである。したがって、本出願人は、特許請求の範囲を含む本明細書を補正して、本明細書において明示的に記載された範囲内に包含される同一の数値精度の任意の部分範囲を明示的に記載する権利を留保している。すべてのそのような範囲は、本明細書内に本質的に記載されており、任意のそのような部分範囲を明示的に記載するように補正することは、書面による記述、記述の充足性、及び追加事項の要件に適合することになる。

【0111】

また、明示的に指定されていない限り、または文脈によって別途要求されない限り、本明細書において記載されるすべての数値パラメータ（値、範囲、量、パーセンテージ、及び同種のもの、を表すものなど）は、たとえ「約」という言葉が数字の前に明示的に記載されていなくても、「約」という言葉によって前置きされているかのように読まれてもよい。加えて、本明細書において説明する数値パラメータは、報告された有効桁数、数値精度、及び通常の丸め技法を適用すること、を考慮して解釈されるべきである。また、本明細書において説明される数値パラメータが、パラメータの数値を決定するために使用される基礎となる測定技法に関する固有の変動特性を必然的に有していることも理解されよう。

【0112】

本発明の広範な範囲を表記する数値範囲及びパラメータは、概算であるにもかかわらず、特定の実施例において表記された数値は、可能な限り正確に報告されている。しかしながら、どのような数値であっても、それぞれの試験測定において見出される標準的なばらつきから必然的にもたらされる一定の誤差を本質的に含有している。

【0113】

本明細書の全体を通して、「様々な実施例」、「いくつかの実施例」、「１つの実施例」、「一実施例」、あるいは同種のもの、への言及は、その実施例に関連して説明した特定の特徴点、構造、又は特性が実施例内に含まれていることを意味する。よって、本明細書を通して所々における、「様々な実施例では」、「いくつかの実施例では」、「１つの実施例では」、「一実施例では」という語句、あるいは同種のもの、の出現は、必ずしもすべてが同じ実施例を参照しているわけではない。さらに、特定の特徴、構造、又は特性は、１つ又は複数の実施例において、任意の適切な様式で組み合わせられてもよい。よって、ある実施例に関連して図示または説明した特定の特徴、構造、又は特性は、全体的に又は部分的に、別の実施例又は他の実施例の特徴、構造、又は特性と、制限を有することなく組み合わされてもよい。そのような修正及び変形は、本実施例の範囲内に含まれることが意図されている。

【0114】

本明細書において特定する任意の特許、出版物、又は他の文書は、別段の記載がない限り、参照によりその全体が本明細書に援用されるが、それは、援用された内容が、本明細書において明示的に記載された既存の説明、規定、記述、図示、又は他の開示内容と矛盾しない範囲においてのみである。そのように、そして必要な範囲で、本明細書に記載された明示的な開示は、参照により援用されるあらゆる矛盾した内容に取って代わる。参照により本明細書に援用されているが、本明細書に記載された既存の規定、記述、又は他の開示内容と矛盾したあらゆる内容又はその一部は、援用された内容と既存の開示内容との間に矛盾が生じない範囲でのみ、援用される。本出願人は、参照により援用された任意の主題又はその一部を明示的に記載するために、本明細書を補正する権利を留保している。そのような援用された主題を追加するための本明細書の補正は、書面による記述、記述の充足性、及び追加事項、に関する要件に適合するものである。

【0115】

本発明の特定の実施例が、例示の目的で上記において説明されてきたが、本発明の細部に関する多数の変形を、添付の特許請求の範囲に規定された本発明から逸脱することなく行ってもよいことは、当業者には明らかであろう。

【0116】

本開示は、本開示の様々な態様及び／又はその潜在的な応用を例示する目的で、様々な特定の態様に関する説明を提供するが、当業者であれば変形及び修正を想起するであろうことは、理解されよう。したがって、本明細書において説明する１つ又は複数の発明は、少なくともそれらが特許請求されているように広範なものであり、本明細書において提供された特定の例示的態様によってより狭義に規定されるものではないことが、理解されるべきである。

【0117】

本明細書において説明する本発明が、発明の概要又は発明を実施するための形態において要約された実施例に限定されないことは、理解されよう。様々な他の態様が、本明細書において説明されて例示されている。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】