CN101633833A

CN101633833A - 纳米金刚石散热膏

Info

Publication number: CN101633833A
Application number: CN200810130009A
Authority: CN
Inventors: 吕鸿图; 优维罗夫·席格
Original assignee: Kunshan Nano New Material Technologies Co Ltd
Current assignee: Kunshan Nano New Material Technologies Co Ltd
Priority date: 2008-07-23
Filing date: 2008-07-23
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2028-07-23
Also published as: CN101633833B

Abstract

本发明公开了一种纳米金刚石散热膏，该纳米金刚石散热膏包含纳米金刚石粉体、高导热粉体及基体。纳米金刚石粉体的体积百分比为5－30％，高导热粉体的体积百分比为40－90％，基体的体积百分比为5－30％。纳米金刚石粉体及高导热粉体均匀地分散于基体中，成为具有高导热率的纳米金刚石散热膏。

Description

纳米金刚石散热膏

技术领域

本发明涉及一种纳米金刚石散热膏，特别是涉及一种利用纳米金刚石的高导热特性将电子组件运行时产生的高热迅速传导至导热片，以维持电子组件效能的纳米金刚石散热膏。

背景技术

目前，微型化已经成为集成电路的发展的最重要的课题，各种电子组件尺寸越来越小，运行速度越来越快，而如何快速除去电子组件运行时产生的高热，以维持其工作性能及稳定性也已成为各方研究的重点之一。

为有效地将电子组件运行时产生的高热导出，业界普遍的做法是将电子组件表面涂上一层导热效果良好的散热膏，以填补电子组件与导热片之间的细缝，同时使热能传导至导热片。然而一般市售导热膏含有大量导热性不良的结合剂，导致整体散热膏的导热性能不佳，而许多使用纳米级高导热材料的散热膏，由于纳米尺寸粉体在基体中倾向缩小表面积以趋于稳定，容易团聚成大直径的粒子，导致填补电子组件与导热片之间细缝的效果不佳，因此也影响散热膏的导热性能。

考虑到先前技术中的缺陷，本案发明人基于多年经验从事研究并多次修改，遂于本发明提出一种纳米金刚石散热膏，该纳米金刚石散热膏使用高纯度的导热材料，经过纳米处理，分子结构较细致，导热效果极佳。依据本发明的纳米金刚石散热膏不仅可应用于高亮度发光二极管、各式计算机的中央处理器以及各式显示卡的绘图芯片散热接口，还可应用于电源类的电子产品中，如电源供应器等高功率芯片。

发明内容

鉴于上述现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种纳米金刚石散热膏，以降低成本并提高散热效率。

根据本发明的目的，提出一种纳米金刚石散热膏，该纳米金刚石散热膏包含：

纳米金刚石粉体，其体积百分比为5-30％；

高导热粉体，其体积百分比为40-90％；

基体，其体积百分比为5-30％，

其中纳米金刚石粉体及高导热粉体均匀地分散于基体中，成为具有高导热率的纳米金刚石散热膏。

其中纳米金刚石粉体优选地为直径等于或小于100纳米的金刚石。

其中高导热粉体包含颗粒直径较大的第一高导热粉体及颗粒直径较小的第二高导热粉体。

其中高导热粉体优选地为金属粉末、金属氧化物粉末、碳化物粉末、硅化合物粉末中的一种或多种组成的混合物。

其中基体优选地为聚乙酸乙烯酯、聚乙烯、聚丙烯酸酯、聚丙烯、环氧树脂、聚甲醛、聚乙烯醇、烯烃树脂、硅油、甘油、橄榄油、石蜡油、硬脂酸中的一种或多种组成的混合物。

此外，本发明还提出一种纳米金刚石散热膏的制造方法，该方法包含以下步骤：

加热基体；

将纳米金刚石粉体加到已预热的基体中；

用分散单元将基体中的纳米金刚石粉体分散；

将高导热粉体加到基体及纳米金刚石粉体的混合物中，并均匀混合制成纳米金刚石散热膏。

其中该分散单元为超声波分散仪。

据上所述，根据本发明的纳米金刚石散热膏可具有一个或多个下述优点：

(1)该纳米金刚石散热膏含有纳米尺寸的金刚石，具有高导热特性，同时纳米尺寸的粒子可有效填补电子组件的凹凸处，从而可获得优于现有技术的散热膏的导热效果。

(2)该纳米金刚石散热膏的制备方法可利用超声波分散仪来解决现有技术的纳米金刚石易于团聚成大直径粒子的问题，从而可使得微米及纳米级金刚石的生产商业化。

附图说明

图1为本发明的纳米金刚石散热膏的制造方法的流程图。

【主要组件符号说明】：

S1：步骤1；S2：步骤2；S3：步骤3；S4：步骤4。

具体实施方式

本发明提供一种纳米金刚石散热膏，该纳米金刚石散热膏包含纳米金刚石粉体、高导热粉体及基体。纳米金刚石粉体的体积百分比为5-30％，高导热粉体的体积百分比为40-90％，基体的体积百分比为5-30％。其中纳米金刚石粉体及高导热粉体均匀地分散于基体中，成为具有高导热率的纳米金刚石散热膏。

高导热粉体可包含颗粒直径较大的第一高导热粉体及颗粒直径较小的第二高导热粉体。第一高导热粉体可以是直径为15-50微米的粉体，第二高导热粉体可以是直径为1-10微米的粉体，且第一高导热粉体可为体积百分比为20-40％的粉体，第二高导热粉体可为体积百分比为10-30％的粉体，不同颗粒直径的高导热粉体可有效填补电子组件的凹凸处，同时降低成本并提高散热效率，从而可获得优于现有技术的散热膏的导热效果，同时降低成本。

此外，纳米金刚石粉体为直径等于或小于100纳米的金刚石颗粒，高导热粉体可为金属粉末、金属氧化物粉末、碳化物粉末、硅化合物粉末中的一种或多种组成的混合物，且金属粉末可为铜、铝、镍中的一种或多种组成的混合物，金属氧化物粉末可为氧化铝、氧化锌、二氧化钛中的一种或多种组成的混合物，碳化物粉末可为石墨、碳黑、煤烟灰、碳化硅、碳化铝中的一种或多种组成的混合物，硅化合物粉末可为碳化硅、二氧化硅中的一种或多种组成的混合物。再者，基体可为聚乙酸乙烯酯、聚乙烯、聚丙烯酸酯、聚丙烯、环氧树脂、聚甲醛、聚乙烯醇、烯烃树脂、硅油、甘油、橄榄油、石蜡油、硬脂酸中的一种或多种组成的混合物。

请参阅图1，图1为本发明的纳米金刚石散热膏的制造方法的流程图，该方法包含以下步骤：

步骤S1：加热基体。将定量基体放入加热炉内升温10-20分钟预热，其中基体可为聚乙酸乙烯酯、聚乙烯、聚丙烯酸酯、聚丙烯、环氧树脂、聚甲醛、聚乙烯醇、烯烃树脂、硅油、甘油、橄榄油、石蜡油、硬脂酸中的一种或多种组成的混合物。

步骤S2：将纳米金刚石粉体加到已预热的基体中。其中纳米金刚石粉体为直径等于或小于100纳米的金刚石。

步骤S3：用分散单元将基体中的纳米金刚石粉体分散。纳米金刚石粉体容易团聚形成大直径的粒子，大直径的粒子无法填补电子组件与导热片之间的细缝。为避免影响散热性能，用分散单元使纳米金刚石粉体在基体中稳定分散，该分散单元可以为超声波分散仪。

步骤S4：将高导热粉体加到基体及纳米金刚石粉体的混合物中，并均匀混合制成纳米金刚石散热膏。通过温度控制及长时间搅拌使高导热粉体、纳米金刚石粉体及基体均匀混合制成纳米金刚石散热膏。其中第一高导热粉体可以是直径为15-50微米的粉体，第二高导热粉体可以是直径为1-10微米的粉体，且第一高导热粉体可为体积百分比为20-40％的粉体，第二高导热粉体可为体积百分比为10-30％的粉体，不同颗粒直径的高导热粉体可有效填补电子组件的凹凸处，同时降低成本及提高散热效率，从而可获得优于现有技术的散热膏的导热效果，同时降低成本。

此外，高导热粉体可为金属粉末、金属氧化物粉末、碳化物粉末、硅化合物粉末中的一种或多种组成的混合物，且金属粉末可为铜、铝、镍中的一种或多种组成的混合物，金属氧化物粉末可为氧化铝、氧化锌、二氧化钛中的一种或多种组成的混合物，碳化物粉末可为石墨、碳黑、煤烟灰、碳化硅、碳化铝中的一种或多种组成的混合物，硅化合物粉末可为碳化硅、二氧化硅中的一种或多种组成的混合物。

下面的表1为依据本发明实施例的纳米金刚石散热膏、一种日本品牌的散热膏及一种美国品牌的散热膏用于计算机的中央处理器(CPU)的热阻测试结果。

表1

表1中，Tc为中央处理器表面温度，Tin1、Tin2、Tin3、Tin4为环境温度，将中央处理器表面温度减去环境温度平均值后，除以中央处理器的功率即可得到所使用的散热膏的热阻值(Rca)，其意义为散热膏持续传热功率为1W时导热路径两端的温差。因此，热阻小的散热膏能有效地将热能传导至导热片，效能较好。

如表1中所示，依据本发明实施例的纳米金刚石散热膏在数次测试中得到低于另两种市售散热膏的平均热阻值(Rca，av)，可验证本发明的纳米金刚石散热膏的进步性。

以上所述仅为举例性，而非限制性。对其进行的任何未脱离本发明的精神与范畴的等效修改或变更均应包含于权利要求书范围中。

Claims

1、一种纳米金刚石散热膏，包含：

纳米金刚石粉体，其体积百分比为5-30％；

高导热粉体，其体积百分比为40-90％；

基体，其体积百分比为5-30％，

其中所述纳米金刚石粉体及所述高导热粉体均匀地分散于所述基体中。

2、如权利要求1所述的纳米金刚石散热膏，其中所述纳米金刚石粉体为直径等于或小于100纳米的金刚石。

3、如权利要求1所述的纳米金刚石散热膏，其中所述高导热粉体包含颗粒直径较大的第一高导热粉体及颗粒直径较小的第二高导热粉体。

4、如权利要求3所述的纳米金刚石散热膏，其中所述第一高导热粉体为直径为15-50微米的粉体。

5、如权利要求3所述的纳米金刚石散热膏，其中所述第二高导热粉体为直径为1-10微米的粉体。

6、如权利要求3所述的纳米金刚石散热膏，其中所述第一高导热粉体的体积百分比为20-40％。

7、如权利要求3所述的纳米金刚石散热膏，其中所述第二高导热粉体的体积百分比为10-30％。

8、如权利要求1所述的纳米金刚石散热膏，其中所述高导热粉体为金属粉末、金属氧化物粉末、碳化物粉末、硅化合物粉末中的一种或多种组成的混合物。

9、如权利要求8所述的纳米金刚石散热膏，其中所述金属粉末为铜、铝、镍中的一种或多种组成的混合物。

10、如权利要求8所述的纳米金刚石散热膏，其中所述金属氧化物粉末为氧化铝、氧化锌、二氧化钛中的一种或多种组成的混合物。

11、如权利要求8所述的纳米金刚石散热膏，其中所述碳化物粉末为石墨、碳黑、煤烟灰、碳化硅、碳化铝中的一种或多种组成的混合物。

12、如权利要求8所述的纳米金刚石散热膏，其中所述硅化合物粉末为碳化硅、二氧化硅中的一种或多种组成的混合物。

13、如权利要求1所述的纳米金刚石散热膏，其中所述基体为聚乙酸乙烯酯、聚乙烯、聚丙烯酸酯、聚丙烯、环氧树脂、聚甲醛、聚乙烯醇、烯烃树脂、硅油、甘油、橄榄油、石蜡油、硬脂酸中的一种或多种组成的混合物。

14、一种纳米金刚石散热膏的制造方法，包含以下步骤：

加热基体；

将纳米金刚石粉体加到已预热的基体中；

用分散单元将所述基体中的所述纳米金刚石粉体分散；

将高导热粉体加到所述基体及所述纳米金刚石粉体的混合物中，并均匀混合制成纳米金刚石散热膏。

15、如权利要求14所述的纳米金刚石散热膏的制造方法，其中所述分散单元为超声波分散仪。

16、如权利要求14所述的纳米金刚石散热膏的制造方法，其中所述纳米金刚石粉体为直径等于或小于100纳米的金刚石。

17、如权利要求14所述的纳米金刚石散热膏的制造方法，其中所述高导热粉体包含颗粒直径较大的第一高导热粉体及颗粒直径较小的第二高导热粉体。

18、如权利要求17所述的纳米金刚石散热膏的制造方法，其中所述第一高导热粉体为直径为15-50微米的粉体。

19、如权利要求17所述的纳米金刚石散热膏的制造方法，其中所述第二高导热粉体为直径为1-10微米的粉体。

20、如权利要求17所述的纳米金刚石散热膏的制造方法，其中所述第一高导热粉体的体积百分比为20-40％。

21、如权利要求17所述的纳米金刚石散热膏的制造方法，其中所述第二高导热粉体的体积百分比为10-30％。

22、如权利要求14所述的纳米金刚石散热膏的制造方法，其中所述高导热粉体为金属粉末、金属氧化物粉末、碳化物粉末、硅化合物粉末中的一种或多种组成的混合物。

23、如权利要求22所述的纳米金刚石散热膏的制造方法，其中所述金属粉末为铜、铝、镍中的一种或多种组成的混合物。

24、如权利要求22所述的纳米金刚石散热膏的制造方法，其中所述金属氧化物粉末为氧化铝、氧化锌、二氧化钛中的一种或多种组成的混合物。

25、如权利要求22所述的纳米金刚石散热膏的制造方法，其中所述碳化物粉末为石墨、碳黑、煤烟灰、碳化硅、碳化铝中的一种或多种组成的混合物。

26、如权利要求22所述的纳米金刚石散热膏的制造方法，其中所述硅化合物粉末为碳化硅、二氧化硅中的一种或多种组成的混合物。

27、如权利要求14所述的纳米金刚石散热膏的制造方法，其中所述基体为聚乙酸乙烯酯、聚乙烯、聚丙烯酸酯、聚丙烯、环氧树脂、聚甲醛、聚乙烯醇、烯烃树脂、硅油、甘油、橄榄油、石蜡油、硬脂酸中的一种或多种组成的混合物。