[发明专利]一种液态金属与硅脂结合的散热方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力、电子、新能源等行业发热器件的散热问题，特别是涉及一种液态金属与硅脂结合的散热方法

技术背景

目前在电力、电子、新能源等行业都是用硅脂来填充发热器件表面与散热装置的接触间隙，从而改善散热效果。随着对高性能散热能力的要求，硅脂不能很好的满足其需求。对于处理器、功率器件的散热问题依旧是制约其性能提升的重要因素之一。由发热器件与散热装置的热阻决定了单位时间内热量传递的多少，由此选用导热率高、接触面结合性好的材料对于提升散热性能十分必要，目前较好的硅脂为是含银硅脂，但由于银的成本高，不可能大量的使用。而且银的含量相对较少，不能形成良好的导热通路。而且不具备液态金属的流动性和导热率。并且硅脂长时间使用会发生干结现象，影响散热性能，需要经常更换。而液态金属可以满足上述需求，是优异的导热介质。液态金属是指常温下为固态，高温下为液态，熔点低于60℃的柔性金属。或常温下为液态的金属，具有无毒、挥发性低、导热系数高的特点。

发明内容

为了有效解决处理器、功率器件的散热问题，本发明的技术方案如下：采用常温为固态，熔点为59℃，经过氧化处理的镓合金薄金属片。将液态金属片进行裁剪，使其大小略小于发热器件的表面积，之后在液态金属片的上下表面均匀涂抹一层薄的硅脂，再将其放置在发热器件表面的中心位置，在液态金属片无法覆盖的发热器件的表面处，即液态金属片四周，均匀涂抹硅脂，使硅脂围住液态金属片。最后将散热装置安装在液态金属片上表面，并固定。

一种液态金属与硅脂结合的散热方法，如图1所示，整个方法的效果如图2所示。1、裁剪液态金属片使其略小于发热器件的表面积：

液态金属片采用常温为固态，熔点为59℃、导热率大于80W/mk、挥发率低于<0.001％，经过氧化处理的镓合金薄金属片，厚度为0.2mm。经过氧化处理可以避免液态金属片腐蚀铝制散热装置。

液态金属片属于柔性金属，极易裁剪。裁剪成长度、宽度比发热器件散热面小4.0mm的大小。使液态金属片放置在发热器件表面的中心位置时，液态金属片相对于发热器件的散热面，四周留有2.0mm宽度的空间。而且发热器件的热量主要集中在发热器件中心处。

2、在液态金属片的上、下表面涂抹硅脂：

液态金属片的上表面与散热装置接触，下表面与发热器件接触，在其上、下表面均匀涂抹硅脂，涂抹厚度小于0.2mm。有利于增加液态金属片与散热装置、发热器件的粘接性,减小热阻，改善液态金属片在59℃以下的散热性能。

发热器件的热量主要通过硅脂、液态金属片、硅脂、散热装置的热传导方向进行散热。当发热器件温度低于59℃时，液态金属片无法液化，主要通过硅脂进行散热。当发热器件温度超过59℃时，液态金属片吸热液化，充分填充发热器件和散热装置的接触面，利用金属材料本身高导热率进行快速散热。这种随着温度变化的物理特性，可以实现高温和低温的有效散热。

3、在液态金属片的四周涂抹硅脂：

将上下表面涂抹硅脂的液态金属片放置在发热器件表面的中心位置，在液态金属片四周的2.0mm宽度内，均匀涂抹硅脂，厚度为0.4mm左右，使硅脂包围住液态金属片。

液态金属属于导体，并具备流动性，作为散热填充介质，在高温和挤压下易液化溢出，造成电子设备短路。同时液态金属流失，使间隙填充不充分，增加热阻。通过其四周的硅脂可以防止液化的金属溢出。

4、安装散热装置：

散热装置安装在涂有硅脂的液态金属片的上表面，固定。

上述步骤，不仅可以实现高温和低温的有效散热，还可以防止液态金属片在高温、挤压下溢出泄露。使用过程中液态金属片发生固态和液态的相变，不会出现干结现象，可长时间使用，基本不用更换。

按上述步骤，不仅可以防止液态金属片高温、挤压下液化，溢出泄露。还可以提高导热性能，上下表面覆盖的硅脂可以提高发热器件与散热装置以及液态金属片之间的粘接性,进一步减小热阻。

发热器件的热量主要通过硅脂、液态金属片、硅脂、散热装置的热传导方向进行散热。当发热器件温度低于59℃时，液态金属片无法液化，主要通过硅脂进行散热。当发热器件温度超过59℃时，液态金属片吸热液化，充分填充发热器件和散热装置的接触面，利用金属材料本身高导热率进行快速散热。这种随着温度变化的物理特性，可以实现高温和低温的有效散热。液态金属片略小于发热器件的表面积,并在其周边填充硅脂，能够防止液态金属溢出。

本发明的关键点还在于：