CN105860598B - 具导热功能且可涂覆的液态金属组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

一种具导电功能且可在线涂覆的液态金属组合物，该液态金属组合物由重量百分含量分别为50％～99.5％的液态金属及0.5％～50％的导热陶瓷粉体混合而成，制得的液体金属组合物的粘度为20000～300000cps。本发明还公开了具导电功能且可在线涂覆的液态金属组合物的制备方法及涂覆方法。本发明还公开了具导热功能且可涂覆的液态金属组合物在电子设备中散热装置的应用。本发明仅需将液态金属及导热陶瓷粉体在50～100℃下搅拌混合而成，制备工艺简单，制得液体金属组合物不仅可实现在线涂覆于散热装置上，实现涂覆工艺的自动化，不仅涂覆效率高且涂层均匀。此外，该液体金属组合物的导热性能优于传统导热硅脂的导热性能。

Description

具导热功能且可涂覆的液态金属组合物及其制备方法和应用
【技术领域】
本发明涉及电子设备导热材料，特别是涉及一种导热效果好，可在线喷涂或刷涂的具导热功能且可涂覆的液态金属组合物及其制备方法和应用。
【背景技术】
电子设备在运行过程中的某些电子元器件通常会持续发热，如计算机、IGBT模块，手机CPU等，这对电子元器件的性能造成严重的影响。为了避免电子元器件在运行过程中持续发热，通常在电子设备中设置散热装置，且在散热装置与电子元器件之间一般通过导热硅脂进行导热。然而，由于导热硅脂通常为片状或膏状，导热硅脂往往通过手工丝网印刷技术涂覆在散热装置与电子元器件的界面之间，且其导热系数往往不超过6W/m·k。因而，现有的导热硅脂在电子设备的应用存在自动化程度不高、效率低等缺陷，且随着电子元器件的功率增大，现有的导热硅脂已无法满足其较高的导热需求。而液态金属作为一种新型的导热材料，其具有高强度、高硬度、耐蚀性、耐磨性、高电阻率及优异的磁性等特性。然而，现有的液态金属的应用主要利用它的高强度、高硬度、耐磨性等特性，如用于轴承、铰链、钟表结构件及3C产品装饰中，其应用范围比较单一。因此，如何利用液态金属的高电阻率的特性将液态金属用于电子设备的导热材料中，以提供一种导热效果好且可自动化涂覆的导热材料成为一种客观需求。
【发明内容】
本发明旨在解决上述问题，而提供一种导热效果好且可在线喷涂或刷涂的具导热功能且可涂覆的液态金属组合物。
本发明还提供了一种制备具导热功能且可涂覆的液态金属组合物的方法。
本发明还提供了一种具导热功能且可涂覆的液态金属组合物的涂覆方法。
本发明还提供了一种具导热功能且可涂覆的液态金属组合物的用途。
为实现本发明的目的，本发明提供了一种具导热功能且可涂覆的液态金属组合物，其特征在于，该液态金属组合物由重量百分含量分别为50％～99.5％的液态金属及0.5％～50％的导热陶瓷粉体混合而成，所述导热陶瓷粉体为球状结构，其粒径为50纳米～40微米，制得的液态金属组合物的粘度为20000～300000cps。
所述液态金属选自铯、镓、铷、铟、锡、铋、锶金属单质中的一种或者多种的合金。
所述导热陶瓷粉体选自氧化铝、氧化硼、氧化锌中的一种。
所述导热陶瓷粉体的粒径为50纳米～5微米。
本发明还提供了一种具导热功能且可涂覆的液态金属组合物的制备方法，该方法包括如下步骤：将重量百分含量分别为50％～99.5％的液态金属及0.5％～50％的导热陶瓷粉体置于搅拌装置中，在50～100℃下搅拌混合均匀后，得到粘度为20000～300000cps的液态金属组合物。
本发明还通过了一种具导热功能且可在线涂覆的液体金属组合物的涂覆方法，该方法包括如下步骤：将所述液态金属组合物置于自动刷涂机或喷涂机中，经加热使所述液态金属组合物呈流动状态后，再在散热装置上涂覆一层所述液态金属组合物，涂层的厚度为0.05毫米～0.2毫米。
所述散热装置在涂覆前通过等离子或射线进行表面处理。
对散热装置进行表面处理的时间为10秒～2分钟。
所述涂层厚度为0.05毫米～0.15毫米。
本发明还提供了一种具导热功能且可涂覆的液态金属组合物在电子设备中散热装置的应用。
本发明的贡献在于，其有效解决了现有电子设备导热材料施工不便、自动化程度不高且导热效果较差的问题。本发明将以液态金属及导热陶瓷粉体为原料制备的液态金属组合物作为电子设备散热装置的导热材料，使用时，可直接通过刷涂机或喷涂机将液态金属组合物在线刷涂或喷涂于电子设备的散热装置上，且得到的液态金属组合物的导电性能可达10W/m·k以上。本发明仅需将液态金属及导热陶瓷粉体在50～100℃下搅拌混合而成，制备工艺简单，制得液体金属组合物不仅可实现在线涂覆于散热装置上，实现涂覆工艺的自动化，不仅涂覆效率高且涂层均匀。此外，该液体金属组合物的导热性能优于传统导热硅脂的导热性能。
【具体实施方式】
下列实施例是对本发明的进一步解释和补充，对本发明不构成任何限制。
实施例1
将重量百分含量为50％的单质锶及重量百分含量为50％的球状氧化铝粉体加入搅拌装置中，其中，氧化铝粉体的粒径分布为50纳米～500纳米，然后在温度为50℃下搅拌混合均匀，得到粘度为300000cps的液态金属组合物。
使用时，将电子设备的散热装置通过等离子表面处理30秒，以增强散热装置表面的粘结性，然后将制得的液态金属组合物置于带有专用硅胶刷涂头的自动刷涂机中，升温加热至该液态金属组合物呈流动状态，再经喷涂机将产品刷涂在经表面处理的电子设备的散热装置上，待液态的液态金属组合物固化后，测试其导热性能，表1示出了其导热性能的测试结果。
表1导热性能测试结果
分析项目 导热系数(W/m·k) 组合物涂覆的厚度(mm)
实施例1 12.5 0.05
实施例2 10.1 0.11
实施例3 14.5 0.15
实施例4 15.3 0.13
实施例5 11.3 0.09
实施例6 13.7 0.20
对比(导热硅脂) 5.6 0.20
实施例2
将重量百分含量为90％的镓铟合金及重量百分含量为10％的球状氧化铝粉体加入搅拌装置中，其中，氧化铝粉体的粒径分布为50纳米～5微米，然后在温度为100℃下搅拌混合均匀，得到粘度为20000cps的液态金属组合物。
使用时，将电子设备的散热装置通过射线表面处理1.5分钟，以增强散热装置表面的粘结性，然后将制得的液态金属组合物放入带有专用硅胶喷头的自动喷涂机中，升温加热至该液态金属组合物呈流动状态，再经喷涂机将产品喷涂在经表面处理的电子设备的散热装置上，待液态的液态金属组合物固化后，测试其导热性能，其导热性能的测试结果如表1所示。
实施例3
将重量百分含量为99.5％的单质铯及重量百分含量为0.5％的球状氧化硼粉体加入搅拌装置中，其中，氧化硼粉体的粒径分布为100纳米～10微米，然后在80℃下搅拌混合均匀后，得到粘度为50000cps的液态金属组合物。
使用时，将电子设备的散热装置通过射线表面处理1分钟，以增强散热装置表面的粘结性，然后将制得的液态金属组合物放入带有专用硅胶刷涂头的自动刷涂机中，升温加热至该液态金属组合物呈流动状态，再经喷涂机将产品刷涂在经表面处理的电子设备的散热装置上，待液态的液态金属组合物固化后，测试其导热性能，其导热性能的测试结果如表1所示。
实施例4
将重量百分含量为95％的镓铟锡合金及重量百分含量为5％的球状氧化锌粉体加入搅拌装置中，其中，氧化锌粉体的粒径分布为100纳米～5微米，然后在60℃下搅拌混合均匀后，得到粘度为250000cps的液态金属组合物。
使用时，将电子设备的散热装置通过射线表面处理10秒，以增强散热装置表面的粘结性，然后将制得的液态金属组合物放入带有专用硅胶喷头的自动喷涂机中，升温加热至该液态金属组合物呈流动状态，再经喷涂机将产品喷涂在经表面处理的电子设备的散热装置上，待液态的液态金属组合物固化后，测试其导热性能，其导热性能的测试结果如表1所示。
实施例5
将重量百分含量为80％的铋铟锡合金及重量百分含量为20％的球状氧化铝粉体加入搅拌装置中，其中，氧化铝粉体的粒径分布为5微米～40微米，然后在温度为70℃下搅拌混合均匀，得到粘度为100000cps的液态金属组合物。
使用时，将电子设备的散热装置通过等离子表面处理50秒，以增强散热装置表面的粘结性，然后将制得的液态金属组合物放入带有专用硅胶刷涂头的自动刷涂机中，升温加热至该液态金属组合物呈流动状态，再经喷涂机将产品刷涂在经表面处理的电子设备的散热装置上，待液态的液态金属组合物固化后，测试其导热性能，其导热性能的测试结果如表1所示。
实施例6
将重量百分含量为85％的单质铷及重量百分含量为15％的球状氧化锌粉体加入搅拌装置中，其中，氧化锌粉体的粒径分布为50纳米～1微米，然后在65℃下搅拌混合均匀后，得到粘度为200000cps的液态金属组合物。
使用时，将电子设备的散热装置通过等离子表面处理2分钟，以增强散热装置表面的粘结性，然后将制得的液态金属组合物放入带有专用硅胶喷头的自动喷涂机中，升温加热至该液态金属组合物呈流动状态，再经喷涂机将产品喷涂在经表面处理的电子设备的散热装置上，待液态的液态金属组合物固化后，测试其导热性能，其导热性能的测试结果如表1所示。
籍此，本发明将以液态金属及导热陶瓷粉体为原料制备的液态金属组合物作为电子设备散热装置的导热材料，使用时，可直接通过刷涂机或喷涂机将液态金属组合物在线刷涂或喷涂于电子设备的散热装置上，且得到的液态金属组合物的导电性能可达10W/m·k以上。本发明仅需将液态金属及导热陶瓷粉体在50～100℃下搅拌混合而成，制备工艺简单，制得液体金属组合物不仅可实现在线涂覆于散热装置上，实现涂覆工艺的自动化，不仅涂覆效率高且涂层均匀。此外，该液体金属组合物的导热性能优于传统导热硅脂的导热性能。
尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示，但本发明的保护范围并不局限于此，在不偏离本发明构思的条件下，对以上各构件所做的变形、替换等均将落入本发明的权利要求范围内。

Claims (9)

1.一种具导热功能且可涂覆的液态金属组合物，其特征在于，该液态金属组合物由重量百分含量分别为50％～99.5％的液态金属及0.5％～50％的导热陶瓷粉体混合而成，所述导热陶瓷粉体为球状结构，其粒径为50纳米～40微米，制得的液态金属组合物的粘度为20000～300000cps，所述导热陶瓷粉体选自氧化铝、氧化硼、氧化锌中的一种。
2.如权利要求1所述的具导热功能且可涂覆的液态金属组合物，其特征在于，所述液态金属选自铯、镓、铷、铟、锡、铋、锶金属单质中的一种或者多种的合金。
3.如权利要求1所述的具导热功能的可在线涂覆的液态金属组合物，其特征在于，所述导热陶瓷粉体的粒径为50纳米～5微米。
4.一种如权利要求1所述的具导热功能且可涂覆的液态金属组合物的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：将重量百分含量分别为50％～99.5％的液态金属及0.5％～50％的导热陶瓷粉体置于搅拌装置中，在50～100℃下搅拌混合均匀后，得到粘度为20000～300000cps的液态金属组合物。
5.一种如权利要求1所述的具导热功能且可在线涂覆的液体金属组合物的涂覆方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：将所述液态金属组合物置于自动刷涂机或喷涂机中，经加热使所述液态金属组合物呈流动状态后，再在散热装置上涂覆一层所述液态金属组合物，涂层的厚度为0.05毫米～0.2毫米。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述散热装置在涂覆前通过等离子或射线进行表面处理。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，对散热装置进行表面处理的时间为10秒～2分钟。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述涂层厚度为0.05毫米～0.15毫米。
9.一种如权利要求1所述的具导热功能且可涂覆的液态金属组合物在电子设备的散热装置的应用。
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Patentee before: Shenzhen Bornsun Industrial Co., Ltd.