CN112358854A - 一种液态金属导热膏及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液态金属导热膏及其制备方法和应用。以重量份数计，所述金属导热膏包括：镓40‑60份、铟20‑25份、锡10‑15份、锌2‑5份、银0‑1份。本发明提供的导热膏全金属，并且在熔炼和搅拌过程中不氧化，导热性好；可以通过添加粉料的比例调节导热膏粘度；采用行星球磨机进行搅拌，搅拌过程无死角，导热膏成分均匀。

Description

一种液态金属导热膏及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于导热材料领域，具体涉及一种液态金属导热膏及其制备方法和应用。
背景技术
电子器件表面和散热器之间凹凸不平，直接安装在一起后，二者的实际接触面积大约只有散热器底座面积的10％-20%，其余均为空气间隙。由于空气的导热性极差，导致显著降低散热器的效能。普通导热硅脂可以填充于电子发热器件与散热器之间的间隙以排除其中的空气，降低接触热阻，提升传热性能。但是由于导热硅脂的导热系数小，传热性能提升非常有限。
液态金属导热膏主要为镓基合金，具有远超传统导热硅脂的热导率，传热效果显著。现有的液态金属导热膏中：有的是半固态全金属导热膏，在搅拌过程中易氧化，会显著降低导热性能，并且粘度控制困难；有的在制造过程中增加了氧化物和有机物，也也会降低导热性能。
发明内容
本发明提供一种金属导热膏，以重量份数计，所述金属导热膏包括：镓40-60份、铟20-25份、锡10-15份、锌2-5份、银0-1份。
根据本发明，以重量份数计，所述金属导热膏包括：镓45-55份、铟22-24份、锡11-14份、锌3-4份、银0.6-0.9份。
根据本发明，以重量份数计，所述金属导热膏包括：镓60份、铟24份、锡15份、锌1份。
根据本发明，以重量份数计，所述金属导热膏包括：镓60份、铟23份、锡14份、锌2份、银1份。
根据本发明，所述金属导热膏为液体状态。
根据本发明，所述金属导热膏的热导率高于20 w/(m·K)，优选高于25w/(m·K)，更优选为27-40 w/(m·K)。
根据本发明，所述金属导热膏的粘度为15-60 mPa·s，优选为20-50 mPa·s。
本发明还提供上述金属导热膏的制备方法，包括如下步骤：将镓铟锡液态金属、锌粉和银粉按照上述重量份数通过球磨混合，得到金属导热膏。
根据本发明，所述镓铟锡液态金属的制备过程包括：
1）将金属镓、铟、锡按照上述重量份数称取，放入坩埚中；
2）将所述坩埚放入真空感应熔炉后，抽真空至＜0.5Pa，温度升至180-230℃；
3）待镓、铟、锡融化后，冷却至室温，得到镓铟锡液态金属。
根据本发明，所述球磨时加入尼龙球进行球磨。优选地，液态金属混合物的与尼龙球的体积比为1:2~3。优选地，所述球磨在行星球磨机中进行。
根据本发明，所述球磨的转速为300~500r/min，搅拌时间为30-50min后。
本发明还提供上述金属导热膏在填充电子发热器件与散热器之间的间隙中的应用。
本发明的有益效果：
1、本发明提供的导热膏全金属，并且在熔炼和搅拌过程中不氧化，导热性好。
2、可以通过添加粉料的比例调节导热膏粘度。
3、采用行星球磨机进行搅拌，搅拌过程无死角，导热膏成分均匀。
附图说明
图1为实施例2提供的液态金属导热膏的使用示意图。
附图标记：1-导热膏，2-散热器，3-电子器件。
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。
实施例1
一种液态金属导热膏及其制备方法，成分包括：镓60wt.%、铟24wt.%、锡15wt.%、锌1wt.%。制备方法如下：
1）按照原料配比称取金属镓、铟、锡，放入坩埚中；
2）坩埚放入真空感应熔炉后，抽真空至0.5Pa，温度升至200℃；
3）待镓、铟、锡融化后，冷却至室温，得到镓铟锡液态金属；
4）按比例称取镓铟锡液态金属、锌粉，放入尼龙球磨罐中，并加入适量尼龙球，液态金属与尼龙球体积比为1:2；
5）设定转速300 r/min，搅拌 50min后，得到全金属导热膏。
所获得的导热膏热导率达到25 w/(m·K)，粘度20 mPa·s。
实施例2
一种液态金属导热膏及其制备方法，成分包括：镓60wt.%、铟23wt.%、锡14wt.%、锌2wt.%、银1%。制备方法如下：
1）按照原料配比称取金属镓、铟、锡，放入坩埚中；
2）坩埚放入真空感应熔炉后，抽真空至0.5Pa，温度升至200℃；
3）待镓、铟、锡融化后，冷却至室温，得到镓铟锡液态金属；
4）按比例称取镓铟锡液态金属、锌粉，放入尼龙球磨罐中，并加入适量尼龙球，液态金属与尼龙球体积比为1:2；
5）设定转速500 r/min，搅拌40min后，得到全金属导热膏。
所获得的导热膏热导率达到28 w/(m·K)，粘度50 mPa·s。
如图1所示，将实施例2提供的液态金属导热膏填充在电子发热器件与散热器之间，可以有效降低接触热阻，提升传热性能。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种金属导热膏，其特征在于，以重量份数计，所述金属导热膏包括：镓40-60份、铟20-25份、锡10-15份、锌2-5份、银0-1份。
2.根据权利要求1所述的金属导热膏，其特征在于，以重量份数计，所述金属导热膏包括：镓45-55份、铟22-24份、锡11-14份、锌3-4份、银0.6-0.9份。
3.根据权利要求1所述的金属导热膏，其特征在于，以重量份数计，所述金属导热膏包括：镓60份、铟24份、锡15份、锌1份。
4.根据权利要求1所述的金属导热膏，其特征在于，以重量份数计，所述金属导热膏包括：镓60份、铟23份、锡14份、锌2份、银1份。
5.根据权利要求1所述的金属导热膏，其特征在于，所述金属导热膏为液体状态。
6. 根据权利要求1所述的金属导热膏，其特征在于，所述金属导热膏的热导率高于20w/(m·K)。
7. 根据权利要求1所述的金属导热膏，其特征在于，所述金属导热膏的粘度为15-60mPa·s。
8.权利要求1-7任一项所述金属导热膏的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将镓铟锡液态金属、锌粉和银粉按照权利要求1-4任一项所述重量份数通过球磨混合，得到金属导热膏。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述镓铟锡液态金属的制备过程包括：
1）将金属镓、铟、锡按照上述重量份数称取，放入坩埚中；
2）将所述坩埚放入真空感应熔炉后，抽真空至＜0.5Pa，温度升至180-230℃；
3）待镓、铟、锡融化后，冷却至室温，得到镓铟锡液态金属。
10.权利要求1-7任一项所述金属导热膏在填充电子发热器件与散热器之间的间隙中的应用。
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