[發明專利]具有自封裝功能的液態金屬熱界面材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201911292500.6
• 申請日: 2019-12-12
• 公開（公告）號: CN112981207B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 郭宏;謝忠南;張習敏
• 申請（專利權）人: 有研工程技術研究院有限公司
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;C09K5/06;C22C12/00;C22C28/00;C22C1/04
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 劉徐紅

本發明涉及一種具有自封裝功能的液態金屬熱界面材料及其制備方法，屬于熱界面材料技術領域。該熱界面材料中，液態金屬占70～99vol％；高導熱填料占1～30vol％。液態金屬為兩種或兩種以上具有不同熔點的液態金屬混合而成。其制備方法是將原料進行清洗，混合之后置于超聲波處理器中并加入去離子水，超聲處理后過濾烘干；熱壓成片狀，之后精軋成片狀熱界面材料。本發明的液態金屬熱界面材料在使用溫度下，高熔點部分呈固態，低熔點部分呈液態，固相部分限制液相的流動，起到自封裝的作用，表現出具有軟化石蠟的狀態，具有較高柔性的同時又無流動性。另外，該液態金屬熱界面材料具有高熱導率(60W/mK)和良好的可加工性。

技術領域

本發明屬于熱界面材料技術領域，具體涉及一種具有自封裝功能的液態金屬熱界面材料及其制備方法。

背景技術

隨著信息電子技術的發展，電子器件呈現出小型化、輕薄化、高集成化的發展趨勢，其功率密度與發熱量也不斷的提高，這對熱管理材料及技術提出了更高的要求。散熱問題已經成為微電子技術發展的瓶頸問題，而電子器件中各組件之間的接觸熱阻是制約熱量向外快速傳輸的障礙，因此，具有高熱導率和一定柔性的熱界面材料是降低組件間界面接觸熱阻的有效方式。

目前市場常見的熱界面材料為導熱硅脂，其熱導率在3-5W/mK，已不滿足高功率密度電子器件的散熱需求。現有改進技術為在導熱硅脂中添加導熱強化顆粒來提高其熱導率，如專利CN106280468A中添加多孔碳微球，以及其它專利中添加二氧化硅、碳化硅、銅粉、銀粉等，但對熱導率的提升效果有限(10W/mK)，不能從本質上提高熱導率。近幾年出現的液態金屬，具有較高的熱導率(20W/mK)，較低溫度也能呈現液相，保持一定的流動性，成為熱界面材料的首選。專利CN103722804A提出一種多層結構的雙熔點液態金屬熱界面材料，以及專利CN108329830A提出的將液態金屬與硅脂復合的熱界面材料，都是為了解決液態金屬熔化后流動性高，易造成電路短路等問題。

發明內容

為了解決背景技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種高導熱、自封裝的液態金屬熱界面材料及其制備方法。該自封裝液態金屬熱界面材料具備熱導率高、性能穩定、具有一定柔性并且無流動性的特點。

一種具有自封裝功能的液態金屬熱界面材料，按照體積百分比計，其組成為：液態金屬部分為70～99vol％；高導熱填料部分為1～30vol％。

其中，液態金屬部分優選為75～99vol％，更優選為80～99vol％，再優選為90～99vol％；高導熱填料部分優選為1～25vol％，更優選為1～20vol％，再優選為1～10vol％。

優選的，所述的液態金屬部分由一種或兩種以上高熔點液態金屬和一種或兩種以上低熔點液態金屬組成，所述的高熔點液態金屬的熔點為120～200℃，所述的低熔點液態金屬的熔點為40～80℃；高熔點液態金屬與低熔點液態金屬體積比為1/2～4/1，優選為3/4～4/1，更優選為1/1～3/1。

優選的，所述的高熔點液態金屬包含并不限于55.5Bi-44.5Pb、40Sn-4Zn-56Bi、86Sn-9Zn-5Bi、60Sn-40Bi、Sn-58Bi、86Sn-9Zn-5Bi、Sn-9Zn等液態金屬；所述的低熔點液態金屬包含并不限于49Bi-21In-18Pb-12Sn、27Sn-44.9In-28.1Bi、47.5Bi-25.4Pb-12.6Sn-9.5Cd-5In、51In-32.5Bi-16.5Sn、41Bi-28Pb-25Sn-6Cd、44.7Bi-22.6Pb-19.1In-8.3Sn-5.3Cd、66.3In-33.7Bi、57Bi-26In-17Sn等液態金屬。

所述的高導熱填料部分包括石墨烯、碳納米管、納米金剛石、碳化硅微粉和氮化鋁微粉等其中的一種或多種。

所述的高導熱填料的粒徑為20～2000nm，其中石墨烯、碳納米管或納米金剛石的粒徑為20～500nm，碳化硅微粉或氮化鋁微粉的粒徑為500～2000nm。