CN102051157A - 一种高导热低热阻界面材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高导热低热阻界面材料，该界面材料包括第一导热金属箔，设置于所述第一导热金属箔的一个或两个表面上的第二导热泡沫金属箔。本发明的高导热低热阻界面材料为纯金属，不含有机物，导热系数高，金属箔厚度低且可通过第二导热泡沫金属箔的形变实现对接触界面微小空隙的填补，热阻低，金属箔材料的熔点高于200℃，使用过程中不存在自热界面熔融溢出或蒸发干涸等问题。

Description

一种高导热低热阻界面材料

技术领域

本发明属于导热界面材料技术领域，具体涉及一种高导热低热阻界面材料。

背景技术

填补大功率发热电子元件(如LED、CPU)与散热装置接触界面的微小空隙的主要方法是使用导热界面材料。

导热界面材料可由有机物基质和导热填料等组成，有机物呈流体状态时称之为导热胶，如公开号为CN 101319775A、CN 1517426A、CN101503603A的发明专利，有机物呈固体状态时可称之为导热片，如公开号为CN 1968810A、CN 1798816A、CN 1467833A的发明专利。由于这类导热胶(或导热片)采用有机物作基质，导热填料难以形成网状联通结构，致使导热系数较低，一般小于25W/m·k。

授权公告号为CN 2358558Y的实用新型、公开号为CN 1622879A的发明专利采用石墨片作为导热界面材料，由于石墨片导热系数相对较低(26W/m·k)且厚度较大(50μm以上)，不具备高导热低热阻特征。

公开号为CN 101420835A、CN 101022712A、CN 1625607A的发明专利采用熔点为55-85℃的铟合金箔作为导热界面材料。铟合金箔厚度可达20μm以下，同时其硬度很低，可在压力作用下通过形变填补接触界面的微小空隙，因此，铟合金箔作为导热界面材料具有高导热低热阻特征。然而，铟合金箔熔点较低，使用过程中面临自热界面熔融溢出以及蒸发干涸从而失效的问题。

公开号为CN 1684251A的发明专利采用形状记忆合金箔及紧贴于该箔的导热胶作为导热界面材料。尽管形状记忆合金箔的厚度较低(0.1μm～2μm)且导入系数较高，但复合了接触界面微小空隙形状匹配的导热胶后，形状记忆合金箔与导热胶形成串联结构，如上所述，由于导热胶导热系数较低，形状记忆合金箔对导热无明显贡献，故该导热界面材料的导热系数较低。公开号为CN 1606901A的发明专利采用两金属箔层之间设置一相变化箔层的多层金属箔作为导热界面材料。其采用低熔点铟铋合金作为相变化箔层以提供形状匹配，如上所述，由于低熔点铟铋合金使用过程中面临自热界面熔融溢出以及蒸发干涸问题，该导热界面材料使用过程中面临失效问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种高导热、低热阻以及使用过程中不存在自热界面熔融溢出或蒸发干涸的界面材料。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高导热低热阻界面材料，其特征在于，该界面材料包括第一导热金属箔，设置于所述第一导热金属箔的一个或两个表面上的第二导热泡沫金属箔；所述高导热低热阻界面材料的导热系数为30W/m·k～335W/m·k，在25psi～50psi压力下的热阻为8.9×10^-10℃·m²/W～9.3×10^-7℃·m²/W。

上述的一种高导热低热阻界面材料，所述第一导热金属箔为质量纯度大于97％的金、银、铜、铝、锌或锡。

上述的一种高导热低热阻界面材料，所述第一导热金属箔的厚度为0.1μm～10μm。

上述的一种高导热低热阻界面材料，所述第二导热泡沫金属箔为质量纯度大于97％的金、银、铜、铝、锌或锡。

上述的一种高导热低热阻界面材料，所述第二导热泡沫金属箔的厚度为0.1μm～10μm，孔隙率为1％～40％。

本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明的高导热低热阻界面材料为纯金属，不含有机物，导热系数高(30W/m·k～335W/m·k)；金属箔厚度低且可通过第二导热泡沫金属箔的形变实现对接触界面微小空隙的填补，热阻低(在25psi～50psi压力下的热阻为8.9×10^-10℃·m²/W～9.3×10^-7℃·m²/W)；金属箔材料的熔点高于200℃，使用过程中不存在自热界面熔融溢出或蒸发干涸等问题。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

附图说明

图1为本发明实施例1界面材料的结构示意图。

图2为本发明实施例2界面材料的结构示意图。

图3为本发明实施例3界面材料的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本实施例的高导热低热阻界面材料包括厚度为1.5μm、质量纯度为99.5％的银箔1，和设置于所述银箔1的一个表面上的孔隙率为5％、厚度为1.5μm、质量纯度为99.5％的泡沫银箔2，该界面材料的导热系数为332W/m·k，在25psi压力下的热阻为7.5×10^-9℃·m²/W。

实施例2

如图2所示，本实施例的高导热低热阻界面材料包括厚度为5μm、质量纯度为99％的铝箔1，和设置于所述铝箔1两个表面上的孔隙率为20％、厚度为6μm、质量纯度为99.5％的泡沫锡箔2，该界面材料的导热系数为30W/m·k，在35psi压力下的热阻为9.3×10^-7℃·m²/W。

实施例3

如图3所示，本实施例的高导热低热阻界面材料包括厚度为9μm、质量纯度为99.5％的的金箔1，和设置于所述金箔1两个表面上的孔隙率为35％、厚度为8μm、质量纯度为99.5％的泡沫锌箔2，该界面材料的导热系数为58W/m·k，在50psi压力下的热阻为4.1×10^-7℃·m²/W。

实施例4

如图1所示，本实施例的高导热低热阻界面材料包括厚度为0.2μm、质量纯度为98％的铜箔1，和设置于所述铜箔1的一个表面上的孔隙率为1％、厚度为0.2μm、质量纯度为98％的泡沫铜箔2，该界面材料的导热系数为335W/m·k，在25psi压力下的热阻为1.2×10^-9℃·m²/W。

实施例5

如图2所示，本实施例的高导热低热阻界面材料包括厚度为10μm、质量纯度为99％的锌箔1，和设置于所述锌箔1两个表面上的孔隙率为40％、厚度为10μm、质量纯度为99.5％的泡沫铝箔2，该界面材料的导热系数为110W/m·k，在35psi压力下的热阻为2.4×10^-7℃·m²/W。

实施例6

如图3所示，本实施例的高导热低热阻界面材料包括厚度为9μm、质量纯度为99.9％的的锡箔1，和设置于所述锡箔1两个表面上的孔隙率为35％、厚度为5μm、质量纯度为99.9％的泡沫金箔2，该界面材料的导热系数为56W/m·k，在50psi压力下的热阻为3.1×10^-7℃·m²/W。

实施例7

如图1所示，本实施例的高导热低热阻界面材料包括厚度为5μm、质量纯度为99％的铜箔1，和设置于所述铜箔1的一个表面上的孔隙率为1％、厚度为5μm、质量纯度为99％的泡沫铜箔2，该界面材料的导热系数为335W/m·k，在25psi压力下的热阻为8.9×10^-10℃·m²/W。

实施例8

如图2所示，本实施例的高导热低热阻界面材料包括厚度为0.1μm、质量纯度为98.5％的锌箔1，和设置于所述锌箔1两个表面上的孔隙率为1％、厚度为5μm、质量纯度为98.5％的泡沫铝箔2，该界面材料的导热系数为102W/m·k，在35psi压力下的热阻为9.8×10^-8℃·m²/W。

实施例9

如图3所示，本实施例的高导热低热阻界面材料包括厚度为6μm、质量纯度为99.9％的的锡箔1，和设置于所述锡箔1两个表面上的孔隙率为35％、厚度为0.1μm、质量纯度为99.9％的泡沫金箔2，该界面材料的导热系数为52W/m·k，在50psi压力下的热阻为9.6×10^-8℃·m²/W。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (5)

1.一种高导热低热阻界面材料，其特征在于，该界面材料包括第一导热金属箔(1)，设置于所述第一导热金属箔(1)的一个或两个表面上的第二导热泡沫金属箔(2)；所述高导热低热阻界面材料的导热系数为30W/m·k～335W/m·k，在25psi～50psi压力下的热阻为8.9×10^-10℃·m²/W～9.3×10^-7℃·m²/W。

2.根据权利要求1所述的一种高导热低热阻界面材料，其特征在于，所述第一导热金属箔(1)为质量纯度大于97％的金、银、铜、铝、锌或锡。

3.根据权利要求1所述的一种高导热低热阻界面材料，其特征在于，所述第一导热金属箔(1)的厚度为0.1μm～10μm。

4.根据权利要求1所述的一种高导热低热阻界面材料，其特征在于，所述第二导热泡沫金属箔(2)为质量纯度大于97％的金、银、铜、铝、锌或锡。

5.根据权利要求1所述的一种高导热低热阻界面材料，其特征在于，所述第二导热泡沫金属箔(2)的厚度为0.1μm～10μm，孔隙率为1％～40％。

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