一种热界面材料及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种热界面材料，其包括一导热胶基体，该基体包括一第一表面及相对于第一表面的第二表面。其中，至少一形状记忆合金分散在该基体内，该形状记忆合金可包括纳米ＣｕＮｉＴｉ合金。另外，本发明专利技术还提供上述热界面材料的制造方法。本发明专利技术所提供的热界面材料包含具有形状记忆功能、大表面积的纳米合金，在热源工作温度下能恢复到其与工作元件紧密扣合时的形状，以增加其与工作元件之间接触面积，从而使该热界面材料具有优良热传导性能及高导热效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种热界面材料，特别涉及一种改善热源与散热装置之间接触面以提高散热性能的热界面材料及其制造方法。
技术介绍
随着集成电路的密集化及微型化程度越来越高，电子元件变得更小并且以更高速度运行，使其对散热的要求越来越高。因此，为尽快将热量从热源散发出去，在电子元件表面安装一散热装置成为业内普遍的做法，其利用散热装置材料的高热传导性能，将热量迅速向外部散发，但是，散热装置与热源表面的接触经常存在一定间隙，使散热装置与热源表面未能紧密接触，成为散热装置散热的一大缺陷。针对散热装置与热源表面的接触问题，业内应对办法一般是在电子元件与散热装置之间添加一热界面材料，通常即导热胶，利用导热胶的可压缩性及高导热性能使电子元件产生的热量迅速传到散热装置，然后再通过散热装置把热量散发出去。该方法还可在导热胶内添加高导热性材料以增加导热效果。但是，当电子元件产生热量而达到高温时，导热胶与电子组件表面所发生热变形并不一致，这将直接导致导热胶与电子元件的接触面积降低，从而妨碍其散热效果。由于传统导热胶不能满足当前快速散热要求，因而业内多转向能改善电子元件与散热装置的接触，减小此接触界面间距的热界面材料，以提高整体热传导效率。如美国专利第6,294,408号专利提供了一种控制传热接触界面间距的方法，该专利认为热传导过程中，热界面材料与散热装置的接触界面间距产生的热阻为电子元件散热的最大热阻，因而有必要控制其接触界面间距以提高导热效果。该间距控制方法是用机械方法将一厚度比电子元件与散热底座之间间距稍厚的热界面材料压缩，使热界面材料最终厚度跟电子元件与散热底座之间间距相等，从而达到控制热传界面间距以提高导热效率。但是，该方法是在室温下实施，因此，当电子元件工作达到较高温度时，由于热界面材料与电子元件及散热底座具有不同的热扩散系数及热形变效应，势必引起热界面材料与电子元件及散热底座之间间距增大，直接导致散热效果下降。为提高电子元件工作温度时热界面材料的接触紧密性，减小界面之间距，也有在热界面材料中添加高导热系数的颗粒，并对硅胶、橡胶等基体进行改性处理。如美国专利第6,605,238号或中国专利第00812789.1号所揭露的一种柔软且可交联的热界面材料，该材料是将马来酐加合到橡胶中，并添加银、铜、铝或金属氮化物、碳纤维及其混合物等高热传导性材料。当处于电子元件高温工作环境时，该热界面材料中的烯烃受热活化会交联而形成一种软凝胶，避免了热脂类热界面材料的高温下界面脱层。然而该热界面材料的填料含量高达95wt％以上，橡胶含量较少，并不能完整地体现橡胶的特性，降低橡胶粘性，减小其扣合力。而且反复热循环使用时间过长时，橡胶将会变硬并最终老化，直接导致该热界面材料性能下降。有鉴于此，提供一种热传导性能优良及导热效率高，在电子元件工作温度下能保持紧密接合形状的热界面材料实为必要。
技术实现思路
为克服先前技术中热界面材料与电子元件及散热装置之间接合不紧密，热界面材料导热效果不良等问题，本专利技术的目的在于提供一种热传导性能优良及导热效率高，在电子元件工作温度下能保持紧密接合形状的热界面材料。本专利技术的另一目的在于提供这种热界面材料的制造方法。为实现第一目的，本专利技术提供一种热界面材料，其包括一导热胶基体，该基体包括一第一表面及相对于第一表面的第二表面。其中，至少一形状记忆合金分散在该基体内，该形状记忆合金可选自CuNiTi、CuAlFe、CuAlNi、CuZrZn、CuAlZn、CuAlFeZn、NiTiAlCu、NiTiAlZn或NiTiAlZnCu等纳米合金一种或多种的组合。该形状记忆合金颗粒大小范围为10～100纳米，以20～40纳米为佳。为实现第二目的，另外，本专利技术提供该热界面材料的制造方法，其可包括以下步骤提供一导热胶基体；在预定温度下，将选定的形状记忆合金分散在该基体中；在同样温度下，将该处理后基体紧密扣合在散热装置与热源之间；冷却固化，形成热界面材料。其中，该预定温度选用热源工作温度，其可通过热源工作时所产生的热流计算而得，如CPU，工作温度通常在50～100℃之间；处理后的导热胶基体与散热装置及热源紧密扣合时所需扣合力为49～294牛顿，且以98～137牛顿为佳。另外，该制造方法还进一步包括从散热装置与热源间揭下固化后含形状记忆合金的导热胶基体的步骤。与先前的热界面材料相比，本专利技术提供的热界面材料包含形状记忆合金，并在热源工作温度下形成。当使用时，热界面材料在电子元件工作温度时将恢复其紧密扣合的形状，即可增加导热效率，从而避免先前技术中电子元件温度上升时热界面材料与其接触面积下降，以至于导热效率下降的问题。另外，本专利技术提供的热界面材料采用纳米合金，可利用其大表面积及纳米尺寸效应，并在合金中添加有如铝铜等高导热性材料，最终可提高该热界面材料的导热性能。附图说明图1是本专利技术所提供的热界面材料的横截面示意图。图2是本专利技术的热界面材料应用示意图。图3是本专利技术的热界面材料形成时与散热装置及热源之间接触界面的放大示意图。图4是本专利技术的热界面材料非工作状态时与散热装置及热源之间接触界面的截面放大示意图。图5是本专利技术的热界面材料工作时与散热装置及热源之间接触界面的截面放大示意图。图6是本专利技术的热界面材料制造方法流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。请参阅图1，本专利技术提供的热界面材料10包括一导热胶基体11，该基体11可选自一银胶或矽胶，如G751胶(产于Shin-Etsu公司)，其具有一第一表面13及相对的第二表面14。其中，形状记忆合金12分散在该基体内，该形状记忆合金12可选用CuNiTi、CuAlFe、CuAlNi、CuZrZn、CuAlZn、CuAlFeZn、NiTiAlCu、NiTiAlZn或NiTiAlZnCu等纳米合金一种或多种的组合，该形状记忆合金12颗粒大小范围为10～100纳米，且以20～40纳米为佳。本专利技术选用纳米CuNiTi合金作为形状记忆合金。请参阅图2，即本专利技术的热界面材料应用示意图。热界面材料10位于散热装置20与电子元件30之间。工作时由电子元件30所产生的热量，经热界面材料10传到散热装置20，在此热传导期间，由于分散在热界面材料10中的形状记忆合金(未标示)具有形状记忆功能，即它处于电子元件30工作温度下，能记忆并恢复到最初形成时的紧密接合形状，使得热界面材料10与散热装置20及电子元件30均密切扣合，因而由电子元件30产生的热量能迅速高效地经由热界面材料10传导到散热装置20，并通过散热装置20散发出去，从而达到将电子元件30的热量及时散发出，保证电子元件30正常运作的目的。本专利技术是基于形状记忆合金的形状记忆效应(SME，Shape Memory Effect)来实现，详细内容请参阅美国专利第6,689,486号及中国第02136712.4号公开专利申请。该效应使合金由低温马氏体相转向较高温度时奥氏体相过程中发生晶相形变，与一般错位变形不同之处在于该晶相形变受热时或处于热流循环中能够恢复原来较高温度时奥氏体相形状，且该变形是可逆变化过程，即在低温下，合金也会由较高温度的奥氏体相转向低温马氏体相。因此，利用此形状记忆效应，只需使热界面材料在热源工作温度下形成，即可使低温或室温下发生变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热界面材料，其包括一导热胶基体，该基体包括一第一表面及相对于第一表面的第二表面，其特征在于至少一形状记忆合金分散在该基体内。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈杰良，
申请(专利权)人：鸿富锦精密工业深圳有限公司，鸿海精密工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]