[发明专利]导热垫、制造导热垫的方法、散热装置和电子设备

说明书

技术领域

本发明涉及电子设备领域，尤其涉及电子设备领域中的导热垫、制造导热垫的方法、散热装置和电子设备。

背景技术

电子设备中芯片工作产生的热量通常需借助散热器实现热量向外部的扩散。从微观角度看，芯片与散热器的接触界面都存在很多的凹凸不平，需使用界面导热材料填充芯片与散热器的接触界面，降低接触热阻。界面导热材料通常包含导热硅脂、导热垫、导热凝胶、相变导热材料、导热双面胶带等，根据不同的应用场景，可使用不同类型、不同导热系数的界面导热材料。

导热是一种与原子、分子及自由电子等微观粒子的无序随机运动相联系的物理过程。由于高分子材料没有均一致密的有序晶体结构或者载荷子，其导热性较差。目前，提高高分子材料的导热性主要有两种途径：一是制备具有良好导热性的结构型导热高分子材料，如具有共轭结构的聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯等材料，或者是提高聚合物的结晶性，通过声子导热机理实现导热目的；二是通过向基体中添加具有高导热性的填料的方法制备填充型高分子复合。在实际工业应用中，大多采用在有机基体中添加导热填料的方法制备高分子导热材料。

导热垫、导热凝胶都是在有机树脂中添加导热填料，使导热填料在高分子有机树脂中均匀分散，然后在一定条件下发生聚合反应形成的复合导热材料。制作成片状的复合导热材料通常称为导热垫，制作成凝胶状的复合导热材料通常称为导热凝胶。由于导热垫、导热凝胶具有良好的柔软性，在一定压力下可压缩至初始厚度的一定百分比，可弥补装配公差，填充发热部件与散热器件之间的装配间隙，实现热量从发热部件到散热部件的传递。

对于导热垫、导热凝胶这类填充型高分子复合材料，其导热性能的提高主要依赖于填充物的导热系数的高低、填充物在基体中的分布以及与基体的相互作用。

当粒子填充物的含量比较小的时候，粒子在基体中均匀而孤立地分布，粒子之间相互接触的机会比较小，这样粒子就会被基体所包围形成以填充物为分散相、高分子材料为连续相的“海岛”结构，即使是具有高热传导系数的填充物，对复合材料的热传导性能提高的贡献也不大。添加更多的导热填料，通过合理的导热填料分布，使更多的导热填料粒子相互接触，形成导热通路，可增加高分子复合材料的导热性能。

随着电子设备高密小型化的发展，芯片及电路板的功率密度越来越高，多个芯片使用同一个散热器进行散热的情况也越来越多。由于不同芯片存在不同的高度及高度公差，使用同一散热器实现装配，在芯片与散热器之间存在一定的缝隙。通常需使用柔软易变形的界面导热材料来填充缝隙，吸收公差，同时实现良好的导热功能。

然而，针对添加导热填料，与有机树脂基材共混后形成的高分子复合材料，通常情况下，更高的导热系数与更好的可应用性是相互矛盾的关系。对于导热垫，实际应用中的关键性能是具有良好的可压缩性。导热系数越高，意味着更高的导热填料含量，会导致导热垫的可压缩性变差。导热垫的可压缩性变差，在弥补同等的公差下，其压缩应力会增加，可能导致电路板及其组件损伤。对于导热凝胶，实际应用中的关键性能是具有良好的可施加性。导热系数越高，意味着更高的导热填料含量，会导致导热凝胶的粘度过高。导热凝胶粘度过高，会导致导热凝胶无法通过点胶工艺施加，不适合工业批量加工生产。

因此，随着电子设备中发热部件的功率密度持续上升，单板的功率密度持续上升，对界面导热材料的导热性能要求越来越高，现有技术体系制作的导热垫、导热凝胶已不能满足某些高性能电子设备的散热需求，发热部件与散热器之间的温升过高成为散热瓶颈。在此情况下，在保证良好的可压缩性前提下，后续需持续提高柔软易变形的界面导热材料的导热系数。

发明内容

本发明实施例提供了一种导热垫、制造导热垫的方法、散热装置和电子设备，能够使得导热垫在具有良好的压缩性能的同时，还具有良好的导热性能。

第一方面，本发明实施例提供了一种导热垫，该导热垫包括：导热的片状基材，该片状基材在厚度方向上具有可压缩的多孔网状结构；和导热的涂覆层，该涂覆层由柔性的有机化合物形成，其中，该有机化合物填充在该片状基材的内部或覆盖在该片状基材的表面，或者该有机化合物填充在该片状基材的内部的同时覆盖在该片状基材的表面。

在第一方面的第一种可能的实现方式中，该导热垫的导热系数大于或等于3W/mK；或该导热垫的导热系数在3W/mK至5W/mK的范围内；或该导热垫的导热系数在5W/mK至15W/mK的范围内；或该导热垫的导热系数在15W/mK至30W/mK的范围内。