CN103289650B

CN103289650B - 一种低熔点金属导热膏

Info

Publication number: CN103289650B
Application number: CN201310229918.9A
Authority: CN
Inventors: 张萍; 周强; 郭瑞
Original assignee: Beijing Emikon Science & Technology Development Co Ltd
Current assignee: Beijing Liquidking Technology Co ltd
Priority date: 2013-06-09
Filing date: 2013-06-09
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2033-06-09
Also published as: CN103289650A

Abstract

本发明涉及的低熔点金属导热膏，其特征在于，其由导热膏基体与低熔点金属颗粒组成。导热膏基体主要包括活化剂、触变剂、树脂及溶剂，基体可去除器件表面的氧化物质、降低低熔点金属的表面张力、提升导热膏的粘附性；低熔点金属颗粒为铟基、铋基合金，其安全无毒，不腐蚀铝和铜，且热导率高。低熔点金属颗粒均匀分散于导热膏基体中，使用时，随着导热膏温度升高，基体材料挥发，低熔点金属颗粒熔化并填充于器件表面的缝隙中，发挥导热作用。本发明充分利用了低熔点金属的高热导率特性，并通过设计合适的基体材料保证了导热膏优异的操作特性。本发明可广泛用于需降低接触热阻的场合。

Description

一种低熔点金属导热膏

技术领域

本发明涉及一种低熔点金属导热膏，该导热膏以低熔点金属颗粒为导热功能主体，采用导热膏基体提高整体的抗氧化性及粘附性，并实现低熔点金属颗粒的均匀分布。使用时，热源将导热膏加热，基体中的成分挥发，同时低熔点金属熔化后与热源及散热器件接触，发挥降低接触热阻的作用。本发明可广泛用于需降低接触热阻的场合。

背景技术

导热硅脂是电子元器件散热的关键组件。在电子器件表面和散热器之间存在极细微的凹凸不平的空隙，如果将他们直接安装在一起，它们间的实际接触面积大约只有散热器底座面积的10%，其余均为空气间隙。由于空气是热的不良导体，将在电子元件与散热器间形成接触热阻，降低散热器的效能。导热硅脂通过填充于电子发热器件与散热器之间以排除其中的空气，并在其间建立有效的热传导通道，降低接触热阻，提升传热性能。

液态金属导热膏是一种高端的热界面材料，液态金属导热膏具有远超传统导热硅脂的热导率，传热效果显著，常见的液态金属导热膏为镓基合金、铟基合金及铋基合金，其中镓基合金熔点低，常温下呈液态，因而最早被用作导热膏，但镓基合金对铝材质有严重的腐蚀性，使用前需对铝材质表面进行防腐蚀处理（如表面氧化、镀镍等），操作相对复杂，影响了其大规模应用。铟基铋基合金也具有较高的热导率，但其熔点较高（约60oC），常温下为固体。虽然有产品将其制成片状充当导热界面，但因其固体强度高，压接力大，用户仍然较难操作。而且，片状铟基铋基合金在没有表面活性剂和触变剂等成分的情况下，较难润湿界面，并且会因为界面氧化物增加接触热阻。

为解决此方面问题，本发明提出一种低熔点金属导热膏，该导热膏以低熔点金属（铟基、铋基合金）颗粒为导热功能主体，并采用导热膏基体提高整体的抗氧化性及粘附性，并实现低熔点金属的均匀分布。其典型优点如下：（1）固体的低熔点金属颗粒分散于基体材料中，整个导热膏呈膏状，方便涂抹使用；（2）基体材料中添加活化剂、触变剂、树脂等，可提高导热膏粘附性、降低低熔点金属表面张力，同时能去除器件表面的氧化层，接触更加紧密；（3）基体材料受热后挥发，固体的低熔点金属受热熔化，金属填充于器件的微小缝隙中，发挥导热作用优异；（4）传热性能优异，由于基体材料挥发，最终填充与器件间的是纯金属，因而热导率远高于传统硅脂，传热效果好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低熔点金属导热膏，以低熔点金属颗粒为导热功能主体，同时采用导热膏基体提高整体的抗氧化性及粘附性，并实现低熔点金属的均匀分布。本发明可广泛用于电力电子降低接触热阻领域。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的一种低熔点金属导热膏，如图1所示，其组成如下：

一导热膏基体1，所述导热膏基体1为低熔点金属颗粒的载体，可均匀分散低熔点金属颗粒、抑制低熔点金属氧化、提高膏体的粘附性；

一低熔点金属颗粒2，所述低熔点金属颗粒2具有较高热导率，为导热膏的主要功能成分。

所述导热膏基体1主要包括活化剂、触变剂、树脂及溶剂。

所述活化剂可为磷酸乙二胺、磷酸丙二胺、二甲苯、氟硅酸钠、硫酸铵、氯化铵、硫酸亚铁、氢氧化铵，活化剂可去除器件表面的氧化物质，并降低低熔点金属的表面张力，以达到器件与导热膏间良好的接触效果。

所述触变剂可为LBCB-1触变润滑剂、气相二氧化硅、沉淀二氧化硅、有机膨润土、石棉、高岭土、凹凸棒土、乳液法氯乙烯化合物，触变剂用于增加导热膏的粘度，降低其流动性。

所述树脂可为聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、酚醛树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂，树脂用于增大导热膏粘附性，以固定导热膏所连接的上下两器件。

所述溶剂为硅油、硅酮乙二醇单甲醚、乙二醇乙醚、三乙二醇丁醚，溶剂用于溶解导热膏的其他组分，并保证各成分的均匀分布。

所述低熔点金属颗粒2主要包括铟基合金或铋基合金。

所述铋基合金为铋铟锡合金或铋锡合金。

所述铟基合金为铟铋铜合金。

使用时，将导热膏均匀涂抹于热源3的表面，并用扣具将散热器4与热源3紧密固定，随着热源3不断释放热量，导热膏温度升高，其中的基体材料1逐渐挥发，而低熔点金属颗粒2受热熔化，填充于热源3及散热器4表面的小缝隙中，发挥导热作用。

本发明所述的一种低熔点金属导热膏具有如下优点：

（1）固体的低熔点金属颗粒分散于基体材料中，整个导热膏呈膏状，方便涂抹使用；

（2）基体材料中添加活化剂、触变剂、树脂等，可提高导热膏粘附性、降低低熔点金属表面张力，同时能去除器件表面的氧化层，接触更加紧密；

（3）基体材料受热后挥发，固体的低熔点金属受热熔化，金属填充于器件的微小缝隙中，发挥导热作用优异；

（4）传热性能优异，由于基体材料挥发，最终填充与器件间的是纯金属，因而热导率远高于传统硅脂，传热效果好。

附图说明

图1为实施例1中低熔点金属导热膏结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例进一步描述本发明。

实施例1

实施例1展示了本发明的低熔点金属导热膏的一种典型应用。图1为低熔点金属导热膏结构示意图。

如图1所示，本实施例的低熔点金属导热膏由导热膏基体1及低熔点金属颗粒2组成。

本实施例中，导热膏基体1由活化剂、触变剂、树脂及溶剂组成，导热膏基体1的体积分数为60%。

活化剂为磷酸乙二胺，体积分数6%；触变剂为有机膨润土，体积分数3%；树脂为聚乙烯，体积分数11%；溶剂为硅酮，体积分数40%。

低熔点金属颗粒2为铋铟锡合金（质量分数：32.5% Bi，51% In，16.5% Sn），其安全无毒，熔点为60oC，体积填充率为40%。

铋铟锡合金的热导率可达到30W/(m·K)，相对传统的高端非金属导热硅脂，如信越7783，热导率提升了5倍。因此，在同样的热流密度情况下，若采用信越7783导热硅脂的界面温差为12oC，则本实施例中的低熔点金属导热膏可将接触面温差降低到2oC，温降优势明显。同时，低熔点金属导热膏为膏状，方便用户直接涂抹或丝网印刷，使用方便，而且铋铟锡合金的使用不会对铝材质造成腐蚀，安全性高。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种低熔点金属导热膏，其特征在于，其由导热膏基体和低熔点金属颗粒组成；所述导热膏基体占低熔点金属导热膏的60体积%，所述低熔点金属颗粒占低熔点金属导热膏的40体积%；导热膏基体由活化剂、触变剂、树脂及溶剂组成，活化剂为磷酸乙二胺，占低熔点金属导热膏的6体积%；触变剂为有机膨润土，占低熔点金属导热膏的3体积%；树脂为聚乙烯，占低熔点金属导热膏的11体积%；溶剂为硅酮，占低熔点金属导热膏的40体积%；低熔点金属颗粒为质量分数是32.5% Bi，51% In，16.5% Sn的铋铟锡合金。