一种泡沫金属与液态金属组成的复合热界面材料制造技术

本申请公开了一种泡沫金属与液态金属组成的复合热界面材料。该复合热界面材料，其由内部填充有液态金属膏的泡沫金属辊压制备。其中的液态金属膏包括液态金属与交联相材料，液态金属中Ga、In、Sn、Bi的重量比为(60

【技术实现步骤摘要】
一种泡沫金属与液态金属组成的复合热界面材料


[0001]本专利技术属于热界面材料领域，尤其涉及一种复合液态金属热界面材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前，电力电子器件十分依赖被动冷却系统，随着电子元件的集成度提升，如何实现较高的热传导速率成为了研究的热点。这其中，热界面材料的研究是关键。热界面材料是用于涂敷在散热电子元件与发热电子元件之间，降低两个电子元件之间接触热阻所使用的材料总称。
[0003]液态金属是一种低熔点合金，在其熔点附近具有高的热导率(10～20W/m.K)，是一种常见的热界面材料。但是单纯的液态金属的导热系数依然不够高，业内希望由导热系数更高的热界面材料，其导热系数最好可以达到120W/m.K。
[0004]一般情况下，通常会选择往液态金属里面添加高导热材料粉末如微纳米级的氧化铝粉、铜粉等，这样其导热系数可以达到最高120W/m.K。但是微纳米级的添加粉末在使用过程中很容易因为分层、团聚而降低导热材料的导热性能，其使用的热循环性能很差。
[0005]现有技术中也有较多将液态金属与金属泡沫(如泡沫铜、泡沫镍、泡沫铝等)复合的热界面材料。由于泡沫金属本身是完全连接在一起的通孔，这些材料可以较好地与液态金属结合并提高液态金属热界面材料的导热系数。
[0006]界面导热材料往往希望其总厚度不超过100um，最优厚度为50um左右。但是在实际产业中这种厚度的超薄泡沫铜非常昂贵，通用工艺制备的泡沫铜最薄为2mm厚，无法以合适的成本解决界面导热材料的实际需要。如益阳市菲美特新材料有限公司生产的泡沫铜厚度最薄2mm，昆山嘉亿盛电子有限公司生产的超薄泡沫铜号称最薄可以做到0.15mm，其主流产品最薄依然是2mm；而且即便是0.15mm厚度，也超出了界面导热材料的要求厚度。
[0007]业内希望有一种成本合适的复合液态金属界面导热金属材料，具备较高的导热系数(50～120W/m.K)，厚度为20～60um。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是为解决现有技术中高导热液态金属复合热界面材料容易侧漏和劣化的问题。
[0009]本专利技术的技术方案如下：
[0010]本专利技术一方面提供了一种泡沫金属与液态金属组成的复合热界面材料，其由内部填充有液态金属膏的泡沫金属辊压制备。
[0011]作为优选，所述液态金属膏包括液态金属与交联相材料；所述液态金属的组成为：Ga、In、Sn、Bi的重量比为(60
‑
75):(15
‑
20):(10
‑
20):0或(5
‑
10):(40
‑
55):(10
‑
20):(25
‑
30)。
[0012]作为优选，所述液态金属膏中交联相材料的含量为液态金属质量的2
‑
8％。
[0013]作为优选，所述交联相材料为金属粉末、金刚石粉末、硅油、环氧树脂、聚氨酯中的一种或多种。
[0014]作为优选，所述泡沫金属选自泡沫铜、泡沫镍、泡沫锌、泡沫铝中的一种。
[0015]作为优选，所述泡沫金属的通孔孔隙率为98～99.5％，优选99～99.5％之间。
[0016]作为优选，所述复合热界面材料的厚度为30～100um。
[0017]进一步优选，所述复合热界面材料的厚度为40～60um厚。
[0018]本专利技术另一方面提供了一种所述复合热界面材料的制备方法，包括以下步骤：
[0019](1)将Ga、In、Sn、Bi按比例加热熔炼得到所述的液态金属；
[0020](2)分3～8次添加交联相材料，加热搅拌得到所述的液态金属膏；
[0021](3)把通孔泡沫金属进行一次或多次辊压，从原始1～2mm厚度辊压至40～100um厚度。
[0022](4)在泡沫金属单面或双面涂布液态金属膏，使液态金属膏浸润泡沫金属，然后辊压；
[0023](5)将步骤(4)所得的材料成卷或剪裁得到所述复合热界面材料。
[0024]作为优选，所述步骤(5)中剪裁所得的复合热界面材料，优选的单片尺寸为40*40mm。
[0025]与现有的技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0026]本专利技术所制备的泡沫金属与液态金属组成的复合热界面材料导热系数高，可以高达50～120W/m.K。此外，该复合热界面材料中，泡沫金属相对廉价易得；液态金属与泡沫金属复合后，在高温融化后不泄漏，长期使用中不存在分层和团聚的现象，没有劣化现象。该复合热界面材料使用方便，裁剪成所需要的形状后就直接可以使用。
附图说明
[0027]图1所示为实施例1中所用的益阳市菲美特新材料有限公司2mm厚泡沫铜。
[0028]图2所示为实施例2制备的导电型复合热界面材料。
[0029]图3所示为实施例6制备的搅拌装置的结构图。
[0030]图4所示为实施例6制备的搅拌装置的结构图的A部分局部放大图。
[0031]图5所示为实施例6制备的搅拌装置的结构图的支撑弹性球自然伸展转态下的结构图。
具体实施方式
[0032]以下将通过实施例来详细说明本申请的实施方式，借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
[0033]本申请中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备，均来自市售产品。本申请中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
[0034]本申请还存在其它多种可实施的技术方案，在此不做一一列举，本申请权利要求中要求保护的技术方案都是可以实施的。
[0035]“包含”或“包括”旨在表示组合物(例如介质)和方法包括所列举的要素，但不排除其他要素。当用于定义组合物和方法时，“基本上由
……
组成”意味着排除对于所述目的的
组合具有任何重要意义的其他要素。因此，基本上由本文定义的元素组成的组合物不排除不会实质上影响要求保护的本申请的基本和新颖特征的其他材料或步骤。“由
……
组成”是指排除其他组成部分的微量元素和实质性的方法步骤。由这些过渡术语中的每一个定义的实施方案都在本申请的范围内的专利中公开的制备方法获得的。
[0036]实施例1
[0037](1)将60份的Ga、20份的In、20份的Sn加热至60℃熔炼得到所述的液态金属；其中熔炼时间为1
‑
2h；
[0038](2)把通孔泡沫金属进行一次或多次辊压，从原始1～2mm厚度辊压至40～100um厚度；泡沫铜的孔率为98
‑
99.5％。
[0039](3)将液态金属浸润泡沫铜，然后辊压；
[0040](4)将步骤(3)所得的材料成卷或剪裁得到40*40mm的复合热界面材料。
[0041]最终所得到的复合热界面材料的导电率为80W/mK以上，厚度为50um，且液态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种泡沫金属与液态金属组成的复合热界面材料，其特征在于，由内部填充有液态金属膏的泡沫金属辊压制备。2.根据权利要求1所述的复合热界面材料，其特征在于，所述液态金属膏包括液态金属与交联相材料；所述液态金属的组成为：Ga、In、Sn、Bi的重量比为(60
‑
75):(15
‑
20):(10
‑
20):0或(5
‑
10):(40
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55):(10
‑
20):(25
‑
30)。3.根据权利要求1所述的复合热界面材料，其特征在于，所述液态金属膏中交联相材料的含量为液态金属质量的2
‑
8％。4.根据权利要求3所述的复合热界面材料，其特征在于，所述交联相材料为金属粉末、金刚石粉末、硅油、环氧树脂、聚氨酯中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的复合热界面材料，其特征在于，所述泡沫金属选自泡沫铜、泡沫镍、泡沫锌、泡沫铝中的一种。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡晓诚，虞梓晖，
申请(专利权)人：江阴镓力材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：