CN101022712A - 热界面材料及使用该热界面材料的散热装置组合 - Google Patents

热界面材料及使用该热界面材料的散热装置组合 Download PDF

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Abstract

一种热界面材料及使用该热界面材料的散热装置组合，该热界面材料为一种铟金属合金薄片，该热界面材料的熔点为60℃～80℃，该热界面材料含有重量百分比为30％～60％的铋，重量百分比小于40％的锡，其余部分为铟。该热界面材料具有较高的导热系数。

Description

热界面材料及使用该热界面材料的散热装置组合
【技术领域】
本发明涉及一种用于发热电子元件散热之热界面材料及使用该热界面材料的散热装置组合。
【背景技术】
随着计算机产业的迅速发展，发热电子元件所释放出的热量愈来愈多，为使该等发热电子元件在适当的温度下正常运作，一般于该等发热电子元件上贴设一散热器，以协助发热电子元件散热，确保发热电子元件稳定运转。
然而，一般的散热器与发热电子元件表面皆不平整，导致二者相互贴合时存在空气间隙，而空气的导热系数很低，一般约为0.025W/(m·℃)左右，严重影响整体的散热效果。为此，一般在散热器与发热电子元件之间设置硅橡胶片材等热界面材料，以填补散热器与发热电子元件之间的空气间隙，增大接触面积，减小界面热阻，从而提升散热效果，保证发热电子元件的正常运作。
现有的硅橡胶片材是以硅橡胶作基材，利用填入其中的金属或金属氧化物增强整体的导热性，然而，由于硅橡胶基材的导热系数相比金属或金属氧化物而言较低，使得硅橡胶片材整体的导热系数较低，难以满足日益增长的发热电子元件的散热需求。
【发明内容】
有鉴于此，有必要提供一种较高导热系数的热界面材料及使用该热界面材料的散热装置组合。
该热界面材料的熔点为60℃～80℃，含有重量百分比为30％～60％的铋，重量百分比小于40％的锡，其余部份为铟。
该散热装置组合包括：一发热电子元件、一散热器及一填充于发热电子元件表面与散热器底表面间的热界面材料，该热界面材料由合金薄片制成，其熔点为60℃～80℃，该热界面材料含有重量百分比为30％～60％的铋，重量百分比小于40％的锡，其余部份为铟。
与现有技术相比，上述热界面材料在使用时软化熔融，可有效填充界面间隙，且金属合金的导热系数远高于一般硅橡胶或塑料的导热系数，故该热界面材料具有较高的导热系数。
【附图说明】
下面参照附图结合实施例作进一步的描述：
图1为本发明散热装置组合其中一实施例的侧视图。
【具体实施方式】
本发明热界面材料为一种低熔点铟铋合金，其中铋的重量百分比为30％～60％，铟为余量。该热界面材料中还可以加入重量百分比小于40％的锡。
该铟金属在固相金属中具有最低的硬度(3～14Hv)，相应地，由该铟金属制得的合金也具有较低的硬度，在与发热电子元件紧密贴合时不易损伤发热电子元件。同时，该铟金属合金还具有良好的延展性，在施加负载时可产生适当形变，与发热电子元件及散热器紧密贴合，增大热接触面积。该铟金属的用量应保证本发明热界面材料具有适当的熔点，使其在60℃～80℃即开始熔化，填补发热电子元件与散热器之间的间隙。
本发明热界面材料中铋金属的重量百分比在30％～60％之间，其在本发明中的作用为调节热界面材料的熔点，使得纯铟金属156.4℃的熔点降至60℃～80℃。
在本发明热界面材料中还可以加入重量百分比小于40％的锡，同样可保持热界面材料的熔点在60℃～80℃之间。而且，由于锡金属比铟金属和铋金属较易制得，加入锡金属还可以有效降低本发明热界面材料的成本。该锡金属的重量百分比优选范围为16.5％～36％。
本发明热界面材料可以按照各成份的比例用现有的熔融冶炼法制得。
请参照图1，本发明散热装置组合包括一热界面材料1、一发热电子元件2、一电路板3、一散热器4和一扣合装置5。该热界面材料1为一合金片材，其厚度在20μm～100μm之间，其面积小于发热电子元件2与散热器4的接触表面面积。组装时，先将该热界面材料1置于发热电子元件2上，然后将散热器4压制于该热界面材料1上，用扣合装置5将散热器4与电路板3扣合，使得该热界面材料1紧贴于散热器4与发热电子元件2之间。
为简化操作，也可先将该热界面材料1通过一双面胶粘贴到散热器4的底表面，然后将散热器4与热界面材料1的组合置于发热电子元件2上，利用该扣合装置5进行固定。
在使用本发明的过程中，当发热电子元件2的温度上升至接近60℃时，热界面材料1开始软化熔融，进一步填充发热电子元件2与散热器4之间之间隙。由于发热电子元件2工作时的最高温度通常位于60℃～80℃之间，所以该热界面材料1只是部份熔化，而且热界面材料1的面积小于发热电子元件2与散热器4的接触表面面积，由于毛细力的作用，使得熔化的热界面材料1不至溢出发热电子元件2的表面。同时，该热界面材料1的厚度在20μm～100μm之间，体积较小，可有效防止溢出现象的发生。当发热电子元件2停止工作时，该热界面材料1开始冷却收缩。由于该热界面材料1的延展性较佳，收缩时易于产生塑性形变，故不至损伤发热电子元件2。
上述热界面材料1通过金属合金导热，具有较高的导热系数。
实施例
下面结合实施例更详细地描述本发明，应该理解的是，本发明不应被认为受限于这些实施例。
按照表1所示的比例制备热界面材料，并测量所得样品的熔点，实验数据由表1给出。
表1
  热界面材料   熔点(℃)   铟(重量％)   铋(重量％)   锡(重量％)
    1     60     51     32.5     16.5
    2     79～80     26     57     17
    3     60～80     12     52     36
    4     70     66.3     33.7     0
由表1可见，本发明热界面材料具有适当的熔点，可适用于发热电子元件散热。

Claims (10)

1.一种热界面材料，其特征在于：该热界面材料的熔点为60℃～80℃，含有重量百分比为30％～60％的铋，重量百分比小于40％的锡，其余部份为铟。
2.根据权利要求1所述的热界面材料，其特征在于：该热界面材料制成的片材的厚度为20μm～100μm。
3.根据权利要求1所述的热界面材料，其特征在于：该热界面材料含有重量百分比为33.7％的铋，其余部份为铟。
4.根据权利要求1所述的热界面材料，其特征在于：该热界面材料含有重量百分比为16.5％～36％的锡。
5.根据权利要求4所述的热界面材料，其特征在于：该热界面材料含有重量百分比为32.5％的铋，重量百分比为16.5％的锡，其余部份为铟。
6.根据权利要求4所述的热界面材料，其特征在于：该热界面材料含有重量百分比为52％的铋，重量百分比为36％的锡，其余部份为铟。
7.根据权利要求4所述的热界面材料，其特征在于：该热界面材料含有重量百分比为57％的铋，重量百分比为17％的锡，其余部份为铟。
8.一种散热装置组合，包括一发热电子元件，一散热器，一填充于发热电子元件表面与散热器底表面间的热界面材料，其特征在于：该热界面材料由合金薄片制成，其熔点为60℃～80℃，该热界面材料含有重量百分比为30％～60％的铋，重量百分比小于40％的锡，其余部份为铟。
9.根据权利要求8所述的散热装置组合，其特征在于：该热界面材料的面积小于发热电子元件表面与散热器底表面间的接触面积。
10.根据权利要求8所述的散热装置组合，其特征在于：该热界面材料的厚度为20μm～100μm。
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