与镓基液态金属配合使用的金属结构件及其制法和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种用于与镓基液态金属配合使用的金属结构件，其在所述金属结构件的与所述镓基液态金属接触的表面上具有高磷镍合金层。所述金属结构件在与镓基液态金属接触时，不会与镓基液态金属发生反应，从而避免由于镓基液态金属被消耗导致的散热性能下降。本发明专利技术还公开了金属结构件的制备方法及其在计算机芯片、手机芯片、通讯产品、大功率LED、绝缘栅双极型晶体管、大功率电子产品的散热中的应用。用。用。

【技术实现步骤摘要】
与镓基液态金属配合使用的金属结构件及其制法和应用


[0001]本专利技术是属于电子设备导热领域，特别是关于一种用于与镓基液态金属配合使用的金属结构件及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]在电子材料表面和散热器之间存在细微的凹凸不平的空隙，如果将他们直接安装在一起，它们间的实际接触面积只有散热器底座面积的10％，其余均为空气间隙。因为空气热导率只有0.024W/(m.K)，将导致电子元件与散热器间的接触热阻非常大，严重阻碍了热量的传导，造成散热器的效能低下。所以需要具有高导热性的热界面材料对这些空隙进行填充，排除其中的空气，在电子元件和散热器间建立热传导通道，以便大幅度增加热源与散热器之间的接触面积，减少接触热阻，使散热器的作用良好的发挥。
[0003]热硅脂作为传统热界面材料，目前使用较多。但随着新兴的5G通信、物联网、新能源汽车电子、可穿戴设备、智慧城市等领域的兴起，相关电子器件朝着小型化、高功率密度、多功能化等方向发展，这将使得相关电子器件的过热风险持续提升，传统硅脂导热率低，不能满足使用需要。开发高性能热界面材料对改善电子器件散热非常关键，也成为学术界和电子器件应用产业界面临的最大挑战。镓基液态金属热界面材料由于其高导热率，能够满足现代高功率密度应用场合，近年来获得越来越多的关注。
[0004]但由于镓基液态金属能够与铝或其合金发生反应，对铜或合金也会形成金属间化合物，而散热器材料绝大多数都是铜、铝或其合金，这种情况下会导致液相镓反应消耗最终使界面变干，导致没有填充效果而失效。因此，避免镓基液态金属与铜、铝或其合金发生反应是液态金属作为热界面材料广泛应用亟待解决的问题。
[0005]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种用于与镓基液态金属配合使用的金属结构件，其在与镓基液态金属接触时，不会与镓基液态金属发生反应，从而避免由于镓基液态金属被消耗导致的散热性能下降，解决了现有技术中镓基液态金属由于与散热器材料中的铝或其合金发生反应导致液相镓反应消耗最终使界面变干失去填充效果的技术问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了一种用于与镓基液态金属配合使用的金属结构件，在所述金属结构件的与所述镓基液态金属接触的表面上具有高磷镍合金层。
[0008]在本专利技术的一实施方式中，所述高磷镍合金层中磷含量≥10％。
[0009]在本专利技术的一实施方式中，所述高磷镍合金层的厚度≥1μm；优选的，所述高磷镍合金层的厚度≥3μm；更优选的，所述高磷镍合金层的厚度≥5μm；最优选的，所述高磷镍合金层的厚度≥10μm。
[0010]在本专利技术的一实施方式中，所述金属结构件为与镓基液态金属接触的散热组件、
盛装镓基液态金属的容器或腔体或镓基液态金属流动管道；优选的，所述金属结构件为翅片散热器、热管散热器、相变散热器、热沉、均热板、微流道散热器、液态金属流体散热器、液态金属压力传感器、液态金属压力变送器、液态金属盛装容器或其与镓基液态金属接触的零部件。
[0011]在本专利技术的一实施方式中，所述金属结构件的与所述镓基液态金属接触的表面为平面或曲面。
[0012]在本专利技术的一实施方式中，所述金属结构件的材料选自铜、铝、铁、镍、不锈钢、钛、锌、金或其合金中的至少一种。
[0013]在本专利技术的一实施方式中，在所述金属结构件的与所述镓基液态金属接触的表面上进一步包括复合陶瓷的保护层。
[0014]在本专利技术的一实施方式中，所述镓基液态金属选自镓金属、含镓液态合金、含镓的金属氧化物、含镓的热界面材料、含镓的复合材料。
[0015]本专利技术的另一目的在于提供上述金属结构件的制备方法，通过在与镓基液态金属热界面材料接触的金属结构件表面进行高磷化学镀镍处理，从而在所述金属结构件的与所述镓基液态金属接触的表面上形成高磷镍合金层。该方法技术成熟稳定，成本低。
[0016]本专利技术的又一目的在于提供上述金属结构件或上述制备方法制成的金属结构件在计算机芯片、手机芯片、通讯产品、大功率LED、绝缘栅双极型晶体管、大功率电子产品的散热中的应用。本专利技术通过在金属结构件的与镓基液态金属接触的表面上形成高磷镍合金层，来阻止镓基液态金属与金属结构件发生合金化反应，从而使得高导热率镓基液态金属可广泛应用于计算机芯片、手机芯片、通讯产品、大功率LED、绝缘栅双极型晶体管、航空或军用大功率电子产品等产品中。
[0017]与现有技术相比，根据本专利技术具有如下有益效果：
[0018](1)本专利技术在金属结构件表面的高磷镍合金层，该高磷镍合金层可对铜、铝等金属形成有效防护，在极端条件下长时间不与镓基液态金属反应。根据实验结果，1μm以上的高磷镍镀层就能够阻止金属片与镓基液态金属发生反应，从而避免镓基液态金属通过反应逐渐被消耗，避免由于镓基液态金属热界面材料被消耗导致的导热性能下降。
[0019](2)尽管1μm以上的高磷镍镀层就对金属结构件具有良好的保护作用，但对于热沉、均温板等高磷镍镀层暴露在表面的金属结构件，考虑到在包装、运输以及使用过程中可能对高磷镍镀层产生磨损或造成划伤，所以高磷镍镀层的厚度优选在3μm以上，更优选在5μm以上。在磨损较为严重或者对稳定性要求高、使用周期长等特殊要求情况下，可在金属结构件表面形成10μm以上的高磷镍镀层，以充分保证足够的保护作用，避免出现意外情况。
[0020](3)另外，高磷镍合金层中的磷含量也至关重要，对比例2采用磷含量为9％的中磷镍镀层进行保护，但实验结果发现尽管包覆中磷镍镀层对阻止金属片与镓基液态金属发生反应起到了一定保护作用，但保护作用还不够充分，镓基液态金属最终还是与金属片发生了反应。
附图说明
[0021]图1是根据本专利技术一实施方式的一种翅片散热器的剖面示意图；
[0022]图2是根据本专利技术一实施方式的一种热管散热器的热管的剖面示意图；
[0023]图3是根据本专利技术一实施方式的一种液态金属盛装容器的剖面示意图；
[0024]图4是根据本专利技术实施例3及对比例1
‑
5的方法处理的金属片经镀层保护效果测试后的照片。
[0025]主要附图标记说明：
[0026]1‑
金属结构件，2
‑
高磷镍合金层，3
‑
镓基液态金属。
具体实施方式
[0027]下面结合说明书附图对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。
[0028]除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
[0029]实施例1
[0030]如图1所示是一种金属结构件1，具体为一种铜制翅片散本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于与镓基液态金属配合使用的金属结构件，其特征在于，在所述金属结构件的与所述镓基液态金属接触的表面上具有高磷镍合金层。2.根据权利要求1所述的金属结构件，其特征在于，所述高磷镍合金层中磷含量≥10％。3.根据权利要求1所述的金属结构件，其特征在于，所述高磷镍合金层的厚度≥1μm；优选的，所述高磷镍合金层的厚度≥3μm；更优选的，所述高磷镍合金层的厚度≥5μm；最优选的，所述高磷镍合金层的厚度≥10μm。4.根据权利要求1所述的金属结构件，其特征在于，所述金属结构件为与镓基液态金属接触的组件、盛装镓基液态金属的容器或腔体或镓基液态金属流动管道；优选的，所述金属结构件为翅片散热器、热管散热器、相变散热器、热沉、均热板、微流道散热器、液态金属流体散热器、液态金属压力传感器、液态金属压力变送器、液态金属盛装容器或其与镓基液态金属接触的零部件。5.根据权利要求1所述的金属结构件，其特征在于，所述金属结构件与所述镓基液态金属接触的表面为平面或曲面。6.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡昌礼，耿成都，陈道通，安健平，杜旺丽，唐会芳，张季，
申请(专利权)人：云南中宣液态金属科技有限公司，
类型：发明
国别省市：