界面一体材料、元件及装置，本发明专利技术通过在散热元件与发热元件之间任一接触表面上设置三维结构，并填充低熔点相变材料组成，提供一种界面一体材料、界面一体元件和采用界面一体元件的移动终端，提高了传热效率，为元件组装提供了方便。提供了方便。提供了方便。
【技术实现步骤摘要】
界面一体材料、元件和装置
[0001]本专利技术涉及电子
，界面一体材料、采用上述材料的元件和散热装置：本专利技术尤其适用于电子散热领域。
技术介绍
[0002]现代技术的发展推动了电子技术的飞跃进步，尤其是IC半导体和MEMS技术进步推动了集成电路、芯片、片上系统、系统芯片、合封芯片、应用处理器、人工智能芯片、显示屏、显卡、存储器、射频放大器、LED、功率器件、服务器、功放模块、电源管理和其它电子元件技术的不断进步。电子技术进步的结果就是元件和装置的超薄/小型化、轻量化、高频、高功率和高密度化。GaN半桥电路在10MHz工作频率和400V工作电压时，其每平方厘米发热功率可以达到6400W。单个图形处理器每平方厘米发热功率可以达到40W，单个中央处理器每平方厘米发热功率可以达到30W。将来高功率器件及芯片的每平方厘米发热功率或可以达到500W甚至是1000W。第一代半导体的可耐受温度通常是90度，特殊的是105度；第三代半导体的可耐受温度虽然有所提高但依然还不能满足人们的需求。有统计研究表明，电子产品功能故障或劣化50％与温度升高有关；发热元件大多是电子元件，电子产品的热量管理成为一个具有挑战性的问题。电子产品的散热过程包括传热和散热。传热过程不仅与材料的性质和结构有关，还与传热界面材料与发热元件的接触形式有关。现有电子产品传热过程中与发热元件的接触形式主要有两种：焊接和粘接；通常的接触形式是粘接。现有技术的散热元件表面与发热元件表面通过热界面材料接触，有研究表明：接触界面的热阻约占总热阻的50％；有机形式中的热界面材料的导热系数大多不超过20W/m.k的水平；无机尤其是液态金属的导热系数有可能达到80W/m.k，液态金属复合材料的导热系数有可能达到100W/m.k以上；液态金属如无特别说明，包括纯液态金属、液态金属合金和液态金属复合物，因为在现有技术中，很少应用到纯的液态金属；液态金属表面张力大且具有粘性，液态金属具有导电性和屏蔽性，液态金属的厚度、温度、结构、合金/ 复合物、种类、基体表面性质都是影响液态金属流动性的因素；绝缘性不好的液态金属的无序流动容易产生电路短路和错误连接，现有技术的液态金属在实际应用中有侧漏渗出的问题；但是液态金属的流动控制是提高装置使用安全的必要保证。申请号：202010672029.X《改进型散热结构》；该专利的主要目的是在基本结构和涂层技术方面提出了防止液态金属在实际应用中的侧漏渗出；现有技术中，胶粘剂和液态金属等界面材料都是单独设置，电子产品组装时再将散热元件和发热元件通过界面材料设置成一体，本专利提出界面一体的结构形式，界面一体的结构也可以称之为预成形结构；通过预先将界面材料设置在元件表面后使用更加方便。导热材料与发热表面接触时，根据导热材料与发热元件接触表面的配合情况可以有三种形态：表面加工精度可达到气密性接触、表面加工精度可达到液密性接触和现有技术的低加工精度配合的常态；导热材料与发热元件接触表面的三种形态中传热系数的大小排序，气密性接触最大，常态最小；高导热材料的导热系数一般都在150W/m.k以上；因此，解决接触面传热效率低下是解决热量管理问题的一个有效途径；若能同时在成本、技术难度和制作效率上解决元件散
热方法、散热结构和界面结构优化，是可以解决装置超薄和轻量化现有存在的问题，可以达到事半功倍的效果。现有技术中，电子产品由于使用条件、成本、技术难度和制作效率上的限制，现有技术不能同时满足生产设计和使用的需要。
技术实现思路
[0003]基于现有散热、界面材料使用和相变层存在的问题，本专利技术提出一种新型界面一体材料、采用界面一体材料的元件或采用该元件的背壳、一种电子系统、装置或移动终端。
[0004]界面一体材料通过预先将界面材料设置在散热、导热或发热材料表面，然后再用界面一体材料制成散热元件或发热元件；界面一体元件/预成形元件是单独的散热元件或发热元件分别与导热材料/低熔点材料/ 导热界面层的结合；由于界面一体材料表面和元件表面的设置基本一样，所以两者通用；一般包括散热元件、发热元件和低熔点材料；低熔点材料、基体和三维结构都是传热系数大于30W/m.K的导热材料，三者材质的结合特性应该相互配合；有时散热元件也可以为壳体；材料表面通过设置导热三维结构并且在三维结构上设置低熔点材料组成界面一体散热结构；导热三维结构包括材料原位本体设置和外部三维结构固定在材料表面上的附加设置；三维结构可以是一维、二维或是三维，结构形状也可以是各种形状的点，可以是各种形状的边，也可以是各种形状的面，比如薄膜、箔、纤维、纤维编织物、泡沫、粉末冶金、介孔材料等等；泡沫可以是金属泡沫、塑料泡沫、陶瓷泡沫或石墨烯泡沫或其组合方式，至少其中一种；固定结构包括粘接、焊接、弹力结构、卡扣结构、螺纹结构、嵌卡结构、铆接结构，至少有一种；根据材料和结构，可以采用现有的各种焊接方式；材料表面三维结构设置方式包括物理方式、化学方式、喷涂/打印、微机电加工、增材制造、减材制造或其组合方式，至少其中一种；材料表面三维结构可在形成元件前设置、与元件成形过程同时设置、形成元件后设置或其组合方式设置，至少其中一种；材料表面附加设置的三维结构材质可与元件本体材质相同或不同或其组合方式，至少其中一种；三维结构的材质也可以是与低熔点材质相同或不同；元件表面设置有阻挡结构、迷宫结构或其组合方式，至少其中一种；阻挡结构多是设置在散热结构的边缘以防止低熔点材料的流动和三维结构的固定；低熔点材料包括粘结剂、塑料、聚合物、陶瓷、金属、合金或其组合方式，至少其中一种；三维结构和低熔点材料的材质优选导热性好或绝缘性大于半导体；低熔点材料的厚度应该较小，厚度小于0.9mm，最好是涂层级别；低熔点材料的传热系数最好大于30W/m.K；液态金属的厚度可以设置为超薄形态，比如厚度小于0.02mm，既可以增加传热效率，同样也是利用表面的效应防漏；低熔点材料/相变层接触表面的厚度还可以小于0.01mm；液态金属的厚度为超薄形态时，液态金属这时也可以说是填充散热元件或发热元件表面的粒子间隙；厚度减小既可以降低液体流动，还可以增加散热效率；元件表面的加工精度为液密级精度或气密级精度或其组合方式，至少其中一种；理想状态是至少在散热元件或发热元件的散热接触表面中，散热元件或发热元件的基质表面晶粒最高点露出液态金属相变层外表面；元件表面的加工精度包括无三维结构时元件表面加工精度和设置低熔点材料后的表面加工精度；三维材料表面上低熔点材料至少包括相变材料、相变化合物材料、相变复合物材料或其组合方式，至少其中一种；相变材料包括有机相变材料和无机相变材料，无机相变材料至少包括液态金属、液态金属合金、液态金属复合物或其组合方式，至少其中一种；相变材料包括有机和无机相变材料，从传热的目的考虑，液态金属是比较好的选择，但相变材料
为流体时的流动性管理和导热效率不高是一个现实的问题；为了控制流体的流动可以采用至少两种熔点高低不同的相变材料，高熔点相变材料在可能流动方向的最外层；相变材料的设置可以通过融化、研磨、嵌入、贴合、CNC加工、微机电加工、高能物理等方法形成；元件表面的加本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种界面一体材料，包括基体和低熔点材料，其特征是基体至少部分表面设置有导热三维结构，三维结构上设置有低熔点材料。2.一种界面一体材料，包括基体和低熔点材料，其特征是基体表面设置附加导热三维结构，三维结构设置有固定结构，三维结构上设置有低熔点材料。3.根据权利要求1或2所述的界面一体材料，其特征是基体表面三维结构设置方式包括物理方式、化学方式、喷涂/打印、微机电加工、增材制造、减材制造或其组合方式，至少其中一种。4.根据权利要求2所述的界面一体材料，其特征是基体表面附加设置的三维结构材质可与元件本体材质相同或不同或其组合方式，至少其中一种。5.根据权利要求1或2所述的界面一体材料，其特征是基体为三维结构。6.根据权利要求1或2所述的界面一体材料，其特征是基体表面三维结构设置有阻挡结构、迷宫结构或其组合方式，至少其中一种。7.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨俊新，
申请(专利权)人：杨俊新，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。