CN112410635A - 一种泡沫网格复合导热片及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种泡沫网格复合导热片，所述复合导热片包括泡沫网格和填充在所述泡沫网格中的低熔点合金；以重量份数计，所述低熔点合金包括铋20‑40份、铟40‑70份、锡1‑20份、锌0‑2份。泡沫网格中填充金属，导热性好。到达工作温度时，导热片熔化填充间隙，降低界面热阻小。泡沫网格可以防止熔化后的导热片泄露。另外，泡沫网格可以支撑电子器件与散热器之间的压紧力，进一步防止泄露。
Description
技术领域
本发明属于导热材料领域，具体涉及一种泡沫网格复合导热片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。
现有合金导热片电子器件工作温度低于合金熔点时，由于合金硬度较高，在电子器件与散热器之间的压紧力不足，导致导热片界面接触不好，散热效果不佳。当工作温度高于合金熔点时，导热片熔化且其流动性特别好，电子器件与散热器之间的压紧力易使导热片熔化后的液体挤出，如果流到电路板上，容易导致短路现象。尤其是导热片达到一定厚度，这种现象更为显著。
发明内容
本发明提供一种泡沫网格复合导热片，其包括泡沫网格和填充在所述泡沫网格中的低熔点合金；以重量份数计，所述低熔点合金包括铋20-40份、铟40-70份、锡1-20份、锌0-2份。
根据本发明，所述泡沫网格为泡沫金属网格，例如泡沫镍网、泡沫铜网等中的至少一种。
根据本发明，所述泡沫网格的厚度为0.1-0.5mm，例如0.2-0.4mm。
根据本发明，所述泡沫网格的孔径为0.02-0.1mm，优选0.03-0.8mm。
根据本发明，所述泡沫网格的孔隙率为60-90%，例如70-80%。
根据本发明，以重量份数计，所述低熔点合金包括铋25-35份、铟45-65份、锡2-19份、锌0.5-1.5份。
根据本发明，所述低熔点合金的熔点为50-80℃，例如60-75℃。
根据本发明，所述泡沫网格复合导热片的厚度为0.1-0.5mm，例如0.2-0.4mm。
根据本发明，所述泡沫网格复合导热片的导热率高于20 w/(m·K)，例如高于25w/(m·K)，优选为23-32 w/(m·K)。
本发明还提供上述复合导热片的制备方法，包括如下步骤：
1）按照上述重量份数称取金属铋、铟、锡、锌放入坩埚中；
2）将所述坩埚放入真空感应熔炉后，抽真空、升温至金属熔化，得到合金液；
3）步骤2）完成后打开真空炉，将泡沫网格片放入坩埚上方；
4）再次抽真空，将泡沫网格片压入合金液中，真空炉充入氮气至＞1MPa；
5）待合金液浸渗入泡沫网格中，取出，得到复合导热片。
根据本发明，步骤2）和步骤3）中，所述抽真空至至＜0.5Pa。
根据本发明，步骤2）中，所述升温至温度为250-300℃。
根据本发明，所述制备方法还包括步骤6），冷却后，裁剪导热片至需要的尺寸。
本发明还提供上述复合导热片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、泡沫网格中填充金属，导热性好。
2、到达工作温度时，导热片熔化填充间隙，降低界面热阻小。
3、泡沫网格可以防止熔化后的导热片泄露。另外，泡沫网格可以支撑电子器件与散热器之间的压紧力，进一步防止泄露。
附图说明
图1为实施例1提供的复合导热片的结构示意图。
图2为实施例1提供的复合导热片的使用示意图。
附图标记：1-泡沫网格，2-低熔点合金，3-导热片，4-散热器，5-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
1）填充材料重量比铋30份、铟50份、锡19份、锌1份；
2）按照原料重量比称取金属铋、铟、锡、锌放入坩埚中；
3）坩埚放入真空感应熔炉后，抽真空至0.5Pa，温度升至250℃；
4）待铋、铟、锡、锌熔化后，打开真空炉，将泡沫镍网放入坩埚上方，泡沫镍网的厚度0.2mm、孔径0.02-0.1mm、孔隙率80%；
5）抽真空至0.5Pa后，把泡沫镍网 压入合金液中，真空炉充入氮气至1MPa；
6）5min后，取出浸渗低熔点合金的泡沫镍网，获得导热片；
7）冷却后，裁剪导热片至需要的尺寸。
所获得的导热片入图1所示，其厚度为0.3mm，低熔点合金的熔点为60℃。导热片热导率达到25 w/(m·K)。
使用过程中，如图2，电子器件工作温度达到60℃后，填充材料开始熔化填充散热器与电子器件之间配合间隙，降低界面热阻。而泡沫镍网不会熔化，可以支撑电子器件与散热器之间的压紧力，合金不容易泄露。
实施例2
1）填充材料重量比铋33份、铟66份、锡1份；
2）按照原料重量比称取金属铋、铟、锡放入坩埚中；
3）坩埚放入真空感应熔炉后，抽真空至0.5Pa，温度升至300℃；
4）待铋、铟、锡、锌熔化后，打开真空炉，将泡沫铜网放入坩埚上方，泡沫铜网的厚度0.3mm、孔径0.02-0.1mm、孔隙率80%；
5）抽真空至0.5Pa后，把泡沫镍网 压入合金液中，真空炉充入氮气至1MPa；
6）5min后，取出浸渗低熔点合金的泡沫铜网，获得导热片；
7）冷却后，裁剪导热片至需要的尺寸。
所获得的导热片厚0.4mm，低熔点合金熔点71℃。导热片热导率达到28 w/(m·K)。
如实施例1的使用过程中，电子器件工作温度达到71℃后，填充材料开始熔化填充散热器与电子器件之间配合间隙，降低界面热阻。而泡沫镍网不会熔化，可以支撑电子器件与散热器之间的压紧力，合金不容易泄露。
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)
1.一种泡沫网格复合导热片，其特征在于，所述复合导热片包括泡沫网格和填充在所述泡沫网格中的低熔点合金；以重量份数计，所述低熔点合金包括铋20-40份、铟40-70份、锡1-20份、锌0-2份。
2.根据权利要求1所述的复合导热片，其特征在于，所述泡沫网格为泡沫金属网格，优选泡沫镍网、泡沫铜网中的至少一种；
所述泡沫网格的厚度为0.1-0.5mm，所述泡沫网格的孔径为0.02-0.1mm；所述泡沫网格的孔隙率为60-90%。
3.根据权利要求1所述的复合导热片，其特征在于，以重量份数计，所述低熔点合金包括铋25-35份、铟45-65份、锡2-19份、锌0.5-1.5份。
4.根据权利要求1所述的复合导热片，其特征在于，所述低熔点合金的熔点为50-80℃。
5.根据权利要求1所述的复合导热片，其特征在于，所述泡沫网格复合导热片的厚度为0.1-0.5mm。
6. 根据权利要求1所述的复合导热片，其特征在于，所述泡沫网格复合导热片的导热率高于20 w/(m·K)。
7.权利要求1-6任一项所述复合导热片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）按照上述重量份数称取金属铋、铟、锡、锌放入坩埚中；
2）将所述坩埚放入真空感应熔炉后，抽真空、升温至金属熔化，得到合金液；
3）步骤2）完成后打开真空炉，将泡沫网格片放入坩埚上方；
4）再次抽真空，将泡沫网格片压入合金液中，真空炉充入氮气至＞1MPa；
5）待合金液浸渗入泡沫网格中，取出，得到复合导热片。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤2）和步骤3）中，所述抽真空至＜0.5Pa。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤2）中，所述升温至温度为250-300℃。
10.权利要求1-6任一项所述复合导热片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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|---|---|---|---|---|
| CN109894602A (zh) * | 2019-03-07 | 2019-06-18 | 青岛科技大学 | 一种具有两相双连续贯通结构的高导热复合热界面材料 |
| CN111235459A (zh) * | 2020-03-27 | 2020-06-05 | 云南中宣液态金属科技有限公司 | 一种低熔点合金热界面材料的制备工艺方法 |
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