[发明专利]一种泡沫金属与液态金属组成的复合热界面材料

说明书

本申请公开了一种泡沫金属与液态金属组成的复合热界面材料。该复合热界面材料，其由内部填充有液态金属膏的泡沫金属辊压制备。其中的液态金属膏包括液态金属与交联相材料，液态金属中Ga、In、Sn、Bi的重量比为(60‑75):(15‑20):(10‑20):0或(5‑10):(40‑55):(10‑20):(25‑30)。本发明所制备的复合热界面材料导热系数高，可以高达50～120W/m.K，且在高温融化后不泄漏。

技术领域

本发明属于热界面材料领域，尤其涉及一种复合液态金属热界面材料及其制备方法。

背景技术

目前，电力电子器件十分依赖被动冷却系统，随着电子元件的集成度提升，如何实现较高的热传导速率成为了研究的热点。这其中，热界面材料的研究是关键。热界面材料是用于涂敷在散热电子元件与发热电子元件之间，降低两个电子元件之间接触热阻所使用的材料总称。

液态金属是一种低熔点合金，在其熔点附近具有高的热导率(10～20W/m.K)，是一种常见的热界面材料。但是单纯的液态金属的导热系数依然不够高，业内希望由导热系数更高的热界面材料，其导热系数最好可以达到120W/m.K。

一般情况下，通常会选择往液态金属里面添加高导热材料粉末如微纳米级的氧化铝粉、铜粉等，这样其导热系数可以达到最高120W/m.K。但是微纳米级的添加粉末在使用过程中很容易因为分层、团聚而降低导热材料的导热性能，其使用的热循环性能很差。

现有技术中也有较多将液态金属与金属泡沫(如泡沫铜、泡沫镍、泡沫铝等)复合的热界面材料。由于泡沫金属本身是完全连接在一起的通孔，这些材料可以较好地与液态金属结合并提高液态金属热界面材料的导热系数。

界面导热材料往往希望其总厚度不超过100um，最优厚度为50um左右。但是在实际产业中这种厚度的超薄泡沫铜非常昂贵，通用工艺制备的泡沫铜最薄为2mm厚，无法以合适的成本解决界面导热材料的实际需要。如益阳市菲美特新材料有限公司生产的泡沫铜厚度最薄2mm，昆山嘉亿盛电子有限公司生产的超薄泡沫铜号称最薄可以做到0.15mm，其主流产品最薄依然是2mm；而且即便是0.15mm厚度，也超出了界面导热材料的要求厚度。

业内希望有一种成本合适的复合液态金属界面导热金属材料，具备较高的导热系数(50～120W/m.K)，厚度为20～60um。

发明内容

本发明的目的是为解决现有技术中高导热液态金属复合热界面材料容易侧漏和劣化的问题。

本发明的技术方案如下：

本发明一方面提供了一种泡沫金属与液态金属组成的复合热界面材料，其由内部填充有液态金属膏的泡沫金属辊压制备。

作为优选，所述液态金属膏包括液态金属与交联相材料；所述液态金属的组成为：Ga、In、Sn、Bi的重量比为(60-75):(15-20):(10-20):0或(5-10):(40-55):(10-20):(25-30)。

作为优选，所述液态金属膏中交联相材料的含量为液态金属质量的2-8％。

作为优选，所述交联相材料为金属粉末、金刚石粉末、硅油、环氧树脂、聚氨酯中的一种或多种。

作为优选，所述泡沫金属选自泡沫铜、泡沫镍、泡沫锌、泡沫铝中的一种。

作为优选，所述泡沫金属的通孔孔隙率为98～99.5％，优选99～99.5％之间。

作为优选，所述复合热界面材料的厚度为30～100um。

进一步优选，所述复合热界面材料的厚度为40～60um厚。

本发明另一方面提供了一种所述复合热界面材料的制备方法，包括以下步骤：