一種高導熱低熱阻界面材料的製作方法

2023-09-19 19:42:55 2

專利名稱：一種高導熱低熱阻界面材料的製作方法
技術領域：
本發明屬於導熱界面材料技術領域，具體涉及一種高導熱低熱阻界面材料。
背景技術：
填補大功率發熱電子元件(如LED、CPU)與散熱裝置接觸界面的微小空隙的主要 方法是使用導熱界面材料。導熱界面材料可由有機物基質和導熱填料等組成，有機物呈流體狀態時稱之為導 熱膠，如公開號為CN 101319775A,CN 1517426A, CN101503603A的發明專利，有機物呈固體 狀態時可稱之為導熱片，如公開號為CN 1968810A、CN 1798816A、CN 1467833A的發明專 利。由於這類導熱膠(或導熱片)採用有機物作基質，導熱填料難以形成網狀聯通結構，致 使導熱係數較低，一般小於25W/m · k。授權公告號為CN 2358558Y的實用新型、公開號為CN 1622879A的發明專利採用 石墨片作為導熱界面材料，由於石墨片導熱係數相對較低06W/m · k)且厚度較大(50 μ m 以上)，不具備高導熱低熱阻特徵。公開號為CN 101420835A、CN 101022712A、CN 1625607A的發明專利採用熔點為 55-85°C的銦合金箔作為導熱界面材料。銦合金箔厚度可達20 μ m以下，同時其硬度很低， 可在壓力作用下通過形變填補接觸界面的微小空隙，因此，銦合金箔作為導熱界面材料具 有高導熱低熱阻特徵。然而，銦合金箔熔點較低，使用過程中面臨自熱界面熔融溢出以及蒸 發乾涸從而失效的問題。公開號為CN 1684251A的發明專利採用形狀記憶合金箔及緊貼於該箔的導熱膠 作為導熱界面材料。儘管形狀記憶合金箔的厚度較低(0. Ιμπι 2μπι)且導入係數較高，但 複合了接觸界面微小空隙形狀匹配的導熱膠後，形狀記憶合金箔與導熱膠形成串聯結構， 如上所述，由於導熱膠導熱係數較低，形狀記憶合金箔對導熱無明顯貢獻，故該導熱界面材 料的導熱係數較低。公開號為CN 1606901Α的發明專利採用兩金屬箔層之間設置一相變化 箔層的多層金屬箔作為導熱界面材料。其採用低熔點銦鉍合金作為相變化箔層以提供形狀 匹配，如上所述，由於低熔點銦鉍合金使用過程中面臨自熱界面熔融溢出以及蒸發乾涸問 題，該導熱界面材料使用過程中面臨失效問題。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在於針對上述現有技術的不足，提供一種高導熱、低 熱阻以及使用過程中不存在自熱界面熔融溢出或蒸發乾涸的界面材料。為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是一種高導熱低熱阻界面材料，其 特徵在於，該界面材料包括第一導熱金屬箔，設置於所述第一導熱金屬箔的一個或兩個表 面上的第二導熱泡沫金屬箔；所述高導熱低熱阻界面材料的導熱係數為30W/m · k 335W/ m · k，在 25psi 50psi 壓力下的熱阻為 8. 9 X IO-10oC · m2/W 9. 3 X IO-7oC · m2/W。上述的一種高導熱低熱阻界面材料，所述第一導熱金屬箔為質量純度大於97%的3金、銀、銅、鋁、鋅或錫。上述的一種高導熱低熱阻界面材料，所述第一導熱金屬箔的厚度為0. ιμπι 10 μ m。上述的一種高導熱低熱阻界面材料，所述第二導熱泡沫金屬箔為質量純度大於 97%的金、銀、銅、鋁、鋅或錫。上述的一種高導熱低熱阻界面材料，所述第二導熱泡沫金屬箔的厚度為 0. Ιμ 10 μ m，孔隙率為 40%。本發明與現有技術相比具有以下優點本發明的高導熱低熱阻界面材料為純金 屬，不含有機物，導熱係數高(30W/m · k 335W/m · k)；金屬箔厚度低且可通過第二導熱泡 沫金屬箔的形變實現對接觸界面微小空隙的填補，熱阻低(在25psi 50psi壓力下的熱 阻為8. 9X10-10oC -m2/W 9. 3 X 10_7°C · m2/W)；金屬箔材料的熔點高於200°C，使用過程中 不存在自熱界面熔融溢出或蒸發乾涸等問題。下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細說明。


圖1為本發明實施例1界面材料的結構示意圖。圖2為本發明實施例2界面材料的結構示意圖。圖3為本發明實施例3界面材料的結構示意圖。
具體實施例方式實施例1如圖1所示，本實施例的高導熱低熱阻界面材料包括厚度為1.5μπκ質量純度為 99. 5%的銀箔1，和設置於所述銀箔1的一個表面上的孔隙率為5%、厚度為1. 5 μ m、質量純 度為99. 5%的泡沫銀箔2，該界面材料的導熱係數為332W/m · k，在25psi壓力下的熱阻為 7. 5 X IO-9oC · m2/W。實施例2如圖2所示，本實施例的高導熱低熱阻界面材料包括厚度為5μπκ質量純度為 99%的鋁箔1，和設置於所述鋁箔1兩個表面上的孔隙率為20%、厚度為6μπκ質量純度 為99. 5%的泡沫錫箔2，該界面材料的導熱係數為30W/m · k，在35psi壓力下的熱阻為 9. 3 X IO-7oC · m2/W。實施例3如圖3所示，本實施例的高導熱低熱阻界面材料包括厚度為9 μ m、質量純度為 99. 5%的的金箔1，和設置於所述金箔1兩個表面上的孔隙率為35%、厚度為8 μ m、質量純 度為99. 5%的泡沫鋅箔2，該界面材料的導熱係數為58W/m · k，在50psi壓力下的熱阻為 4. 1Χ1(Γ7 °C · m2/W。實施例4如圖1所示，本實施例的高導熱低熱阻界面材料包括厚度為0. 2μπκ質量純度為 98%的銅箔1，和設置於所述銅箔1的一個表面上的孔隙率為1%、厚度為0. 2μπκ質量純 度為98%的泡沫銅箔2，該界面材料的導熱係數為335W/m · k，在25psi壓力下的熱阻為1.2 X IO-9oC · m2/W。實施例5如圖2所示，本實施例的高導熱低熱阻界面材料包括厚度為10 μ m、質量純度為 99%的鋅箔1，和設置於所述鋅箔1兩個表面上的孔隙率為40%、厚度為ΙΟμπκ質量純度 為99. 5%的泡沫鋁箔2，該界面材料的導熱係數為110W/m · k，在35psi壓力下的熱阻為2.4 X IO-7oC · m2/W。實施例6如圖3所示，本實施例的高導熱低熱阻界面材料包括厚度為9 μ m、質量純度為 99. 9%的的錫箔1，和設置於所述錫箔1兩個表面上的孔隙率為35%、厚度為5 μ m、質量純 度為99. 9%的泡沫金箔2，該界面材料的導熱係數為56W/m · k，在50psi壓力下的熱阻為3.1Χ1(Γ7°C · m2/W。實施例7如圖1所示，本實施例的高導熱低熱阻界面材料包括厚度為5μπκ質量純度為 99%的銅箔1，和設置於所述銅箔1的一個表面上的孔隙率為1%、厚度為5μπκ質量純 度為99%的泡沫銅箔2，該界面材料的導熱係數為335W/m · k，在25psi壓力下的熱阻為8.9 X IO-10oC · m2/W。實施例8如圖2所示，本實施例的高導熱低熱阻界面材料包括厚度為0. 1 μ m、質量純度為98.5%的鋅箔1，和設置於所述鋅箔1兩個表面上的孔隙率為1%、厚度為5μπκ質量純度 為98. 5%的泡沫鋁箔2，該界面材料的導熱係數為102W/m · k，在35psi壓力下的熱阻為9.8 X IO-8oC · m2/W。實施例9如圖3所示，本實施例的高導熱低熱阻界面材料包括厚度為6 μ m、質量純度為99.9%的的錫箔1，和設置於所述錫箔1兩個表面上的孔隙率為35%、厚度為0. Ιμπκ質量 純度為99. 9%的泡沫金箔2，該界面材料的導熱係數為52W/m *k，在50psi壓力下的熱阻為 9. 6 X IO-8oC · m2/W。以上所述，僅是本發明的較佳實施例，並非對本發明作任何限制，凡是根據本發明 技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬於本發明技 術方案的保護範圍內。權利要求
1.一種高導熱低熱阻界面材料，其特徵在於，該界面材料包括第一導熱金屬箔(1)，設 置於所述第一導熱金屬箔(1)的一個或兩個表面上的第二導熱泡沫金屬箔O)；所述高導 熱低熱阻界面材料的導熱係數為30W/m · k 335W/m · k，在25psi 50psi壓力下的熱阻 為 8. 9 X IO-10oC · m2/W 9. 3 X IO-7oC · m2/W。
2.根據權利要求1所述的一種高導熱低熱阻界面材料，其特徵在於，所述第一導熱金 屬箔(1)為質量純度大於97%的金、銀、銅、鋁、鋅或錫。
3.根據權利要求1所述的一種高導熱低熱阻界面材料，其特徵在於，所述第一導熱金 屬箔(1)的厚度為0. 1 μ m 10 μ m。
4.根據權利要求1所述的一種高導熱低熱阻界面材料，其特徵在於，所述第二導熱泡 沫金屬箔( 為質量純度大於97%的金、銀、銅、鋁、鋅或錫。
5.根據權利要求1所述的一種高導熱低熱阻界面材料，其特徵在於，所述第二導熱泡 沫金屬箔⑵的厚度為0. Iym 10 μπι，孔隙率為 40%。
全文摘要
本發明公開了一種高導熱低熱阻界面材料，該界面材料包括第一導熱金屬箔，設置於所述第一導熱金屬箔的一個或兩個表面上的第二導熱泡沫金屬箔。本發明的高導熱低熱阻界面材料為純金屬，不含有機物，導熱係數高，金屬箔厚度低且可通過第二導熱泡沫金屬箔的形變實現對接觸界面微小空隙的填補，熱阻低，金屬箔材料的熔點高於200℃，使用過程中不存在自熱界面熔融溢出或蒸發乾涸等問題。
文檔編號C09K5/14GK102051157SQ20101058365
公開日2011年5月11日 申請日期2010年12月12日 優先權日2010年12月12日
發明者華雲峰, 李爭顯, 李宏戰, 杜明煥, 杜繼紅, 王彥峰 申請人:西北有色金屬研究院