CN103965839A - 一种柔性导热垫片的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种柔性导热垫片的制备方法，包括以下步骤：提供一泡沫金属；提供一导热材料；将所述导热材料填入该泡沫金属中，形成导热垫片。本发明将导热性能较好并且尺寸合适的材料填入泡沫金属的空隙当中，得到的导热垫片与处理前的泡沫金属以及填充材料相比导热能力更强，并且保留了泡沫金属较好的柔韧性；通过调节泡沫金属本身的厚度、孔隙率等参数以及填充材料的种类、组份，质量等参数可以控制所得导热垫片的厚度、导热系数、柔韧性等；得到的导热垫片可以裁剪成任意形状。本发明重复性高、简单易行。

Description

一种柔性导热垫片的制备方法

技术领域

本发明属于导热材料制备领域，特别是涉及一种柔性导热垫片的制备方法。

背景技术

电子元器件的散热能力直接影响到器件本身的工作能力及其使用寿命，因此电子原器件的散热一直是科研人员关注的一个方向。目前电子器件的散热主要通过将发热体（电子元器件）与散热体（多为铝制或者铜制的比表面积大的散热器）连接，再通过其他方法（比如风冷或者水冷）将散热体的热量迅速转移。在这种散热方式中，发热体和散热体的表面并不是理想的平面，发热体和散热体实际接触后在界面处会留下一定量的空隙，由于空气的导热系数非常低，这些空隙就会对整个系统的散热产生较大影响，比较普遍的方法是用导热能力较好的柔性材料填充这些空隙。

常见的填充材料多为液体状的导热性能较好的各种胶体，为了提高填充材料的导热系数，还经常会往胶体中添加导热性能更好的金属或者石墨的粉体。由于实际应用中大多数发热体和散热体的表面都相对平滑，因此，市场上常见的导热胶中掺入的粉体颗粒都相对较小，因此导热系数也相对较低。而对于发热体和散热体接触面相对粗糙的情况，目前市场上的这类导热胶体则不太适用，一是导热系数太低，二是由于接触面间距较大，胶体没有框架约束，容易从边缘逐渐脱落。

鉴于此，实有必要提供一种新的柔性导热垫片的制备方法以解决上述技术问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种柔性导热垫片的制备方法，用于提高填充材料的导热性能。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种柔性导热垫片的制备方法，该方法包括以下步骤，

提供一泡沫金属；

提供一导热材料；

将所述导热材料填入该泡沫金属中，形成导热垫片。

优选地，所述的泡沫金属为单质泡沫金属或合金泡沫金属。

优选地，所述的单质泡沫金属包括泡沫铜、泡沫镍、泡沫铝或泡沫铁；所述合金泡沫金属包括含铜、铁、镍、铝、铬、锡的合金制备的泡沫金属。

优选地，该方法还包括将所述导热材料填入该泡沫金属之前对该泡沫金属进行表面处理的步骤。

优选地，所述导热材料包括导热粉体、导热脂类或者导热脂类与导热粉体的混合物。

优选地，所述的导热粉体包括银粉、铜粉、铁粉、镍粉以及石墨粉的一种或几种的混合。

本发明将导热性能较好并且尺寸合适的材料填入泡沫金属的空隙当中，得到的导热垫片与处理前的泡沫金属以及填充材料相比导热能力更强，并且保留了泡沫金属本身的柔韧性。本发明的方法重复性高、简单易行，用于发热体和散热体表面较粗糙的电子器件所用柔性导热垫片的批量生产。本发明制备的柔性导热垫片不仅导热系数高而且柔性很好，并且厚度、形状、尺寸等参数均可灵活调整。

本发明中提及的柔性导热垫片是专门针对发热体和散热体接触面比较粗糙的情况设计的，主要思路是利用泡沫金属这一新型的柔性导热材料做为框架，再通过填充合适的高导热粉体进一步提高整个垫片的导热性能。

附图说明

图1为本发明中所使用的泡沫铜和导热硅脂、石墨粉、铜粉。

图2为本发明实例1制备的柔性垫片。

图3为本发明实例2制备的柔性垫片。

图4为本发明实例3制备的柔性垫片。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图4所示，需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明的一种柔性导热垫片的制备方法包括：将导热性能较好并且尺寸合适的导热材料填入泡沫金属的空隙当中，得到的导热垫片与处理前的泡沫金属以及填充材料相比导热能力更强，并且保留了泡沫金属本身的柔韧性；通过调节泡沫金属本身的厚度、孔隙率等参数以及填充物的种类、组份，质量等参数可以控制所得导热垫片的厚度、导热系数、柔韧性等；得到的导热垫片可以裁剪成任意形状。例如泡沫金属的厚度基本上就是导热垫片的厚度；空隙率高低决定了泡沫金属本身的导热能力以及柔韧性；填充物的导热能力与最终导热垫片的导热性能为正比关系，即同样的泡沫金属，在填充物数量相同的情况下，填充物导热性能好的垫片导热性也会好；一般情况下，增加填充物的数量会提高垫片的导热性能，但其柔韧性会下降。

上述的单质泡沫金属包括泡沫铜、泡沫镍、泡沫铝等常见的导热性能较好的泡沫金属；合金泡沫金属包括泡含铜、铁、镍、铝、铬、锡等金属的合金制备的泡沫金属。

上述的泡沫金属在填充其他材料之前可进行表面除氧、覆盖其他材料进行表面保护等其他表面处理。

所述的导热性能较好并且尺寸合适的导热材料可以包括导热粉体、导热脂类和导热脂类与导热粉体的混合物。

上述导热粉体为各种导热性能较好的颗粒，如银粉、铜粉、铁粉、镍粉等金属粉末以及石墨粉等的一种或几种的混合；导热脂类为各种单纯的导热脂类或者几种导热脂类的混合物。

所述的尺寸适合是指填入的材料如果含有固体颗粒，则颗粒尺寸需满足两个条件，一是可以填入泡沫铜中，二是使最终制备的导热垫片的导热系数和可压缩量满足设计需求。

以下结合附图，对本发明进行详细说明：

1）准备好泡沫金属和计划填充的导热材料，如附图1所示；泡沫金属在填充其他导热材料之前，可以进行任何表面的处理；计划填充的材料可以是任意一种尺寸上符合设计要求的粉末或者胶体。

1）将准备好的填充材料填入上述泡沫金属中。

如果填充物颗粒度较小，而且流动性较好，可直接将泡沫金属浸入填充物内，让填充物自己流入泡沫金属的空隙。

如果填充物的颗粒较大，且流动性较差，我们一般会将填充料放在泡沫金属上表面，用一个刮板将填充物挤压进入到泡沫金属的空隙内，如果泡沫金属比较厚，则需要挤压完上表面之后，翻过来从下表面上用同样的方法将填充物挤进泡沫金属。

实施例一

1）将泡沫铜按设计要求裁成小块，在800～1000℃、150～200sccm氢气和800～1000sccm氩气组成的还原气氛中处理15～40分钟，优选为30分钟，去除所述泡沫铜表面的氧化物。

2）将导热硅脂填入处理后的泡沫铜当中。本实施例中，将导热硅脂放在处理后的泡沫金铜上表面，用一个刮板将导热硅脂挤压进入到泡沫铜的空隙内。

经过测量，采用本方法制备的导热垫片（请参阅图2所示）在30℃的导热系数为3.6W/(M*K)，高于同样参数的泡沫铜的导热系数3.5W/(M*K)。

实施例二

请参阅图3所示，制备方法同实施例一，不同之处为：填充材料改为硅脂和石墨粉的混合物，其导热系数为5.0W/(M*K)。

实施例三

请参阅图4所示，制备方法同实施例一，不同之处为：填充材料改为硅脂、石墨粉和铜粉的混合物，其导热系数为6.5W/(M*K)。

本发明将导热性能较好并且尺寸合适的材料填入泡沫金属的空隙当中，得到的导热垫片与处理前泡沫金属以及填充材料相比导热能力更强，并且保留了泡沫金属本身的柔韧性；通过调节泡沫金属本身的厚度、孔隙率等参数以及填充物的种类、组份，质量等参数可以控制所得导热垫片的厚度、导热系数、柔韧性等；得到的导热垫片可以裁剪成任意形状。本发明重复性高、简单易行。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种柔性导热垫片的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤，

提供一泡沫金属；

提供一导热材料；

将所述导热材料填入该泡沫金属中，形成导热垫片。

2.根据权利要求1所述的柔性导热垫片的制备方法，其特征在于：所述的泡沫金属为单质泡沫金属或合金泡沫金属。

3.根据权利要求2所述的柔性导热垫片的制备方法，其特征在于：所述的单质泡沫金属包括泡沫铜、泡沫镍、泡沫铝或泡沫铁；所述合金泡沫金属包括含铜、铁、镍、铝、铬、锡的合金制备的泡沫金属。

4.根据权利要求1所述的柔性导热垫片的制备方法，其特征在于：该方法还包括将所述导热材料填入该泡沫金属之前对该泡沫金属进行表面处理的步骤。

5.根据权利要求1所述的柔性导热垫片的制备方法，其特征在于：所述导热材料包括导热粉体、导热脂类或者导热脂类与导热粉体的混合物。

6.根据权利要求5所述的柔性导热垫片的制备方法，其特征在于：所述的导热粉体包括银粉、铜粉、铁粉、镍粉以及石墨粉的一种或几种的混合。