一种导热材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种导热材料及其制备方法与应用，属于材料技术领域。该导热材料包括铟片层及设置于铟片层上表面和下表面的第一液态金属层和第二液态金属层；两个液态金属层的熔点均不超过30℃，或，两个液态金属层的熔点均不低于30℃；铟片层与两个液态金属层的连接区域均形成有固态富铟合金。该导热材料的热阻低，导热性好，热表现与纯液态金属相当，且该导热材料在使用中和使用后均呈固态形式，无可观测的液体成分，避免了现有技术中单独使用液态金属容易出现的因其泄露或流动造成器件短路和烧毁等问题。和烧毁等问题。和烧毁等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种导热材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及材料
，具体而言，涉及一种导热材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]随着科技的不断进步，电子元器件和电子设备向小型化和微型化方向发展，但其因散热问题带来的负面影响也随之日益严重，散热设计已成为现代电子电器行业的重要组成部分，此时则需要导热的绝缘材料将所产生的热量散出，使用散热片导出热量是较为常用的散热方法。
[0003]液态金属是近十年来发展起来的一种新型导热界面材料，具有热阻低，导热率高的特点。当前的液态金属最关键的问题来自于他们作为液态金属的流动性，如果流动或者溅落到周围电路上的通电节点，会造成短路和器件烧毁，损失很大。为了防止这个情况的发生，使用液态金属导热材料的厂家往往在待散热的器件(如芯片)周围制作一层防护材料，通常是一圈泡棉，可以有效的挡住液态金属使其不外泄。但是这个方式增加了额外的成本，而且占用了相当的体积，使得主芯片周围本来就拥挤的空间更加紧张。
[0004]虽然上述围堵防护的方法能够防止液态金属外溢的短路风险，但在围挡材料内部，液态金属仍然会往芯片外边漏，虽然不至于漏到围挡材料外面，但依然对导热性能会带来很大的影响。因为设想本来CPU表面涂覆有一层均匀的液态金属材料，然后在使用的过程中部分液态金属泄露了出去，流动到旁边的位置。而围挡材料不可能百分之百紧贴住CPU芯片边缘，其之间必然有空隙空间可以让液态金属流淌。那么CPU表面的液态金属可能就不够了，某些地方甚至会出现空洞，显然将极大的影响整体导热性能。这个情况在将机器垂直放置后会更加明显。
[0005]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种导热材料及其制备方法与应用，以改善上述技术问题。
[0007]本申请可这样实现：
[0008]第一方面，本申请提供一种导热材料，其包括铟片层以及分别设置于铟片层的上表面和下表面的第一液态金属层和第二液态金属层；
[0009]其中，第一液态金属层和第二液态金属层的熔点均不超过30℃，或，第一液态金属层和第二液态金属层的熔点均不低于30℃；
[0010]铟片层与第一液态金属层的连接区域以及铟片层与第一液态金属层的连接区域均形成有固态富铟合金。
[0011]在可选的实施方式中，当第一液态金属层和第二液态金属层的熔点均不超过30℃时，第一液态金属层和第二液态金属层的制备原料均为熔点不超过30℃的金属或金属合金。
[0012]在可选的实施方式中，金属为Ga。
[0013]在可选的实施方式中，金属合金由Ga、In和Sn形成；更优地，金属合金由Ga、In和Sn按质量比为68.5:21:10.5组成。
[0014]在可选的实施方式中，当第一液态金属层和第二液态金属层的熔点均不低于30℃时，第一液态金属层和第二液态金属层的制备原料中均同时含有In、Bi和Sn。
[0015]在可选的实施方式中，第一液态金属层和第二液态金属层的制备原料均由In、Bi和Sn按质量比为51.3:32.3:16.4或51:32.5:16.5组成。
[0016]在可选的实施方式中，当第一液态金属层和第二液态金属层的熔点均不超过30℃时，第一液态金属层和第二液态金属层的厚度均为10
‑
50μm，铟片层的厚度为0.05
‑
0.5mm。
[0017]在可选的实施方式中，当第一液态金属层和第二液态金属层的熔点均不低于30℃时，第一液态金属层和第二液态金属层的厚度均为0.025
‑
0.1mm，铟片层的厚度为0.05
‑
0.5mm，且整个导热材料的厚度为0.05
‑
0.5mm。
[0018]第二方面，本申请提供一种如前述实施方式任一项的导热材料的制备方法，包括以下步骤：于铟片层的上表面以及下表面分别制备第一液态金属层和第二液态金属层。
[0019]在可选的实施方式中，当第一液态金属层和第二液态金属层的熔点均不超过30℃时，将第一液态金属层的制备原料和第二液态金属层的制备原料分别涂覆于铟片的上表面和下表面。
[0020]在可选的实施方式中，涂覆是于60
‑
90℃的条件下进行。
[0021]在可选的实施方式中，当第一液态金属层和第二液态金属层的熔点均不低于30℃时，分别将第一液态金属层的制备原料和第二液态金属层的制备原料压延成第一液态金属片和第二液态金属片，将第一液态金属片、铟片和第二液态金属片按预设位置叠放后压延成导热材料。
[0022]在可选的实施方式中，第一液态金属片、铟片和第二液态金属片叠放后的压延温度为65
‑
70℃。
[0023]在可选的实施方式中，第一液态金属片、铟片和第二液态金属片叠放后，于第一液态金属片的背离铟片的表面以及第二液态金属片的背离铟片的表面贴附PET膜，随后再进行压延，压延结束后，去除PET膜。
[0024]第三方面，本申请提供一种如前述实施方式任一项的导热材料的应用，例如可用于电子元器件散热。
[0025]本申请的有益效果包括：
[0026]本申请提供的导热材料的热阻低，导热性好，热表现与纯液态金属相当，且该导热材料在使用中和使用后均呈固态形式，无可观测的液体成分，避免了现有技术中单独使用液态金属容易出现的因其泄露或流动造成器件短路和烧毁等问题。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0028]图1为本申请中液态金属与铟片熔合为一体形成新的固态富铟合金的示意图；
[0029]图2为本申请中液态金属层表面开始熔化并渗入和润湿导热界面的示意图；
[0030]图3为本申请实施例1提供的导热材料的实物图；
[0031]图4为试验例中笔记本电脑使用前的状态图；
[0032]图5为试验例中笔记本电脑使用后的状态图；
[0033]图6为试验例中导热材料入烤箱前的状态图；
[0034]图7为试验例中导热材料入烤箱后的状态图。
具体实施方式
[0035]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0036]下面对本申请提供的导热材料及其制备方法与应用进行具体说明。
[0037]本申请提出一种导热材料，其包括铟片层以及分别设置于铟片层的上表面和下表面的第一液态金属层和第二液态金属层。铟片层与第一液态金属层的连接区域以及铟片层与第一液态金属层的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导热材料，其特征在于，包括铟片层以及分别设置于所述铟片层的上表面和下表面的第一液态金属层和第二液态金属层；其中，所述第一液态金属层和所述第二液态金属层的熔点均不超过30℃，或，所述第一液态金属层和所述第二液态金属层的熔点均不低于30℃；所述铟片层与所述第一液态金属层的连接区域以及所述铟片层与所述第一液态金属层的连接区域均形成有固态富铟合金。2.根据权利要求1所述的导热材料，其特征在于，当所述第一液态金属层和所述第二液态金属层的熔点均不超过30℃时，所述第一液态金属层和所述第二液态金属层的制备原料均为熔点不超过30℃的金属或金属合金；优选地，所述金属为Ga；优选地，所述金属合金由Ga、In和Sn形成；更优地，所述金属合金由Ga、In和Sn按质量比为68.5:21:10.5组成。3.根据权利要求1所述的导热材料，其特征在于，当所述第一液态金属层和所述第二液态金属层的熔点均不低于30℃时，所述第一液态金属层和所述第二液态金属层的制备原料中均同时含有In、Bi和Sn；优选地，所述第一液态金属层和所述第二液态金属层的制备原料均由In、Bi和Sn按质量比为51.3:32.3:16.4或51:32.5:16.5组成。4.根据权利要求1或2所述的导热材料，其特征在于，当所述第一液态金属层和所述第二液态金属层的熔点均不超过30℃时，所述第一液态金属层和所述第二液态金属层的厚度均为10
‑
50μm，所述铟片层的厚度为0.05
‑
0.5mm。5.根据权利要求1或3所述的导热材料，其特征在于，当所述第一液态金属层和所述第二液态金属层的熔点均不低于30℃时，所述第一液态金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：张嘉楠，曹勇，孙爱祥，杨健虹，窦兰月，周晓燕，
申请(专利权)人：深圳市鸿富诚新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：