CN114874758A - 一种新型铟基高效导热垫片 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种新型铟基高效导热垫片，采用铟金属和铟铋锡合金作为导热垫片的材料，将铟金属和铟铋锡合金压延成方形的金属片，通过裁切和叠加加压制作成上下两表面具有铟铋锡合金的“坝型”的导热垫片，通过降低导热垫片自身、与芯片和散热器之间的缝隙空隙，降低接触热阻，满足更高功率散热要求。
Description
技术领域
本发明属于C22C28/00技术领域，具体涉及一种新型铟基高效导热垫片。
背景技术
铟片是电子领域常用来作为芯片和散热器之间的导热垫片的金属垫片。但是在实际使用过程中，由于互相接触的芯片、铟片、散热器等固体表面上实际均存在凸凹状的接触点，因此铟片与散热器和芯片之间会有大量空隙存在，空隙中的空气会导致接触热阻处于极高状态，降低芯片热量的散发效果。
中国专利CN105400497A公开了一种金属导热膏，将多种金属复配，做成常温下位半固态，熔点为45℃且具有良好的黏度和流动性的导热膏，降低了热界面材料表面间存在的空隙，但是该导热膏与热界面材料的润湿性较差。中国专利CN112898929A中公开了一种液态金属复合热界面材料，为了防止液态金属在使用过程中发生泄漏，加入了固化剂、偶联剂等助剂，但是助剂的加入等于在液态金属中引入了杂质，降低了液态金属的热传导效果。中国专利CN204369797U公开了一种金属导热垫片，以铜网作为固定铟铋锡合金的金属网，降低导热垫片在使用过程中铟铋锡合金溢流的现象，但是并没有解决导热垫片与芯片和散热器表面存在空隙的问题。
基于此，为了避免空隙的存在，也为了提高导热效率，本发明提出了一种新型铟基高效导热垫片，适用于沉浸式服务器，可以提高沉浸式服务器发热源芯片的散热效果。
发明内容
本发明第一个方面提出了一种新型铟基高效导热垫片，制备原料包括铟金属、液态金属。
在一种优选的实施方式中，所述液态金属的组成金属元素包括：铟、铋、锡、镓、锌、铝、金、银、铯中的至少两种。
在一种优选的实施方式中，所述液态金属的组成金属元素为铟、铋、锡、镓中的至少三种。
在一种优选的实施方式中，所述液态金属的组成金属元素为铟、铋、锡。
在一种优选的实施方式中，所述铟、铋、锡的质量比为(24-26)：(7-9)：(16-18)。
在一种优选的实施方式中，所述液态金属的熔化温度为55-65℃。
在一种优选的实施方式中，所述液态金属的熔化温度为60℃。
在本申请中，液态金属为铟铋锡合金，购买于东莞市光钛科技有限公司。在本申请中，液态金属片为铟铋锡合金片。
本发明第二个方面提出了一种新型铟基高效导热垫片的制备方法，包括如下步骤：
(1)铟金属压延至厚度为0.01-0.50mm的第一铟片和厚度为0.01-0.50mm的第二铟片；
(2)液态金属压延至厚度为0.01-0.50mm的液态金属片；
(3)将第一铟片、第二铟片、液态金属片重叠，用热压机压制，得到所述导热垫片。
在一种优选的实施方式中，所述步骤(1)中第一铟片的厚度为0.01-0.05mm，第二铟片的厚度为0.05-0.10mm。
在一种优选的实施方式中，所述步骤(1)中第一铟片和第二铟片为方形铟片
在一种优选的实施方式中，所述步骤(1)中第一铟片为具有中心空腔的铟片，所述步骤(1)中第二铟片为实心的铟片。
在一种优选的实施方式中，所述步骤(1)中第一铟片和第二铟片的厚度为1：(2-4)。
在一种优选的实施方式中，所述步骤(1)中第一铟片和第二铟片的厚度比为1：3。
在一种优选的实施方式中，所述步骤(2)中的液态金属片和步骤(1)中的第一铟片的厚度相同。
在一种优选的实施方式中，所述液态金属片和第一铟片的厚度为0.03mm。
在一种优选的实施方式中，所述第一铟片的中心空腔的面积与液态金属片的面积相同。
在一种优选的实施方式中，所述第一铟片的结构的俯视图呈现“回型”。
在一种优选的实施方式中，所述步骤(3)中的重叠方式从下到上，依次是液态金属片、第一铟片、第二铟片、第一铟片、液态金属片。
液态金属的熔化温度与液态金属的接触热阻存在正相关性，液态金属的熔化温度越低，接触热阻越小。在本申请中，申请人选用熔化温度为60℃的液态金属，减小了导热垫片的接触热阻，但是熔点温度较低的液态金属更易转变成液态状态，更易与空气接触发生氧化反应，氧化后的液态金属热阻升高，会直接影响导热垫片的散热效果。
申请人在实验过程中发现，把导热垫片制备成本申请中所述的形状，即导热垫片的上下表面为内部填充液态金属的“回型”第一铟片，两片第一铟片的中间设置有实心的第二铟片，这样的结构，在液态金属熔化后，液态金属可以填充在铟片之间的缝隙中，驱赶铟片缝隙中的空气，保持真空状态，延缓液态金属的氧化，并且本申请的导热垫片是直接与发热源芯片和散热器接触，导热垫片上下表面中心的液态金属在熔化状态下可以直接与芯片和散热器紧密接触，还可以填充铟片与芯片和散热器之间的缝隙，减少空气的存在，确保热量从一个表面的第一铟片垂直传递到另一个表面的第一铟片的过程中，或者热量从芯片经过导热垫片垂直传递到散热器的过程中，以更低的热阻和更高的导热效率进行散热。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
1.本发明所述的导热垫片，以具有中心空腔的铟片和实心的铟片通过热压形成上下表面均具有空腔的“坝型”结构，空腔中填充液态金属片。这样的结构可以阻止液态金属在液体状态下的渗溢和流出。
2.本发明采用特定熔化温度的液态金属，常温下保持固体状态，在工作温度下，通过相变转变，固体状态转变成液体状态，填充了导热垫片与芯片和散热器固体表面的空隙，也填充了铟片之间的空隙，提高导热垫片中各层结构之间的接触紧密程度，也提高了导热垫片和芯片和散热器固体表面的紧密接触程度，降低至少50％的接触热阻，满足更高功率散热要求。
附图说明
图1为本申请高效导热垫片的垂直剖面结构图。
图2为本申请高效导热垫片俯视图。
图3为本申请制备高效导热垫片的数据测试结果图。
其中，1、第一铟片；2、第二铟片；3、铟铋锡合金片。
具体实施方式
实施例1
本实施例提出了一种新型铟基高效导热垫片，高效导热垫片的制备原料包括铟金属、铟铋锡合金。所述铟铋锡合金的熔点温度为60℃，购买于东莞市光钛科技有限公司。
高效导热垫片的制备步骤如下：
(1)铟金属用压延机进行压延，压延成厚度为0.03mm的第一铟片1和厚度为0.09mm的方形第二铟片2；
(2)将固态的铟铋锡合金用压延机进行压延，压延成厚度为0.03mm的铟铋锡合金片3；
(3)取第一铟片1进行裁切，去除中心部分，形成“回型”的具有中心空腔的铟片；
(4)将铟铋锡合金片3裁切成方形，大小与第一铟片1中心空腔的大小相同；
(5)将铟铋锡合金片3、第一铟片1、第二铟片2、第一铟片1、铟铋锡合金片3按照从下到上的顺序叠加在一起，叠加完成后，用热压机压制，得到所述导热垫片。
实施例2
本实施例提出了一种新型铟基高效导热垫片，高效导热垫片的制备原料包括铟金属、铟铋锡合金。所述铟铋锡合金的熔点温度为60℃，购买于东莞市光钛科技有限公司。
高效导热垫片的制备步骤如下：
(1)铟金属用压延机进行压延，压延成厚度为0.03mm的第一铟片1和厚度为0.09mm的方形第二铟片2；
(2)将固态的铟铋锡合金用压延机进行压延，压延成厚度为0.03mm的铟铋锡合金片3；
(3)取第一铟片1进行裁切，去除中心部分，形成“回型”的具有中心空腔的铟片；
(4)将铟铋锡合金片3裁切成方形，大小与第一铟片1中心空腔的大小相同；
(5)将铟铋锡合金片3、第一铟片1、第二铟片2按照从下到上的顺序叠加在一起，叠加完成后，用热压机压制，得到所述导热垫片。
对比例1
本对比例为传统纯铟片导热垫片、
性能测试
将实施例制备得到的导热垫片进行热阻测试，分别测试其在10，20，30，40，50，60，70，80，90,100PSI条件下的导热垫片热阻，将40PSI下的热阻值记入表1。
表1
| 实施例 | 热阻(cm<sup>2</sup>K/W) |
| 实施例1 | 0.14 |
| 实施例2 | 0.10 |
| 对比例1 | 0.31 |
Claims (10)
1.一种新型铟基高效导热垫片，其特征在于，高效导热垫片的制备原料包括铟金属、液态金属。
2.根据权利要求1所述的导热垫片，其特征在于，所述液态金属的组成金属元素包括：铟、铋、锡、镓、锌、铝、金、银、铯中的至少两种，优选的，所述液态金属的组成金属元素为铟、铋、锡。
3.根据权利要求2所述的导热垫片，其特征在于，所述液态金属的熔化温度为55-65℃。
4.根据权利要求2所述的导热垫片，其特征在于，所述铟、铋、锡的质量比为(24-26)：(7-9)：(16-18)。
5.一种根据权利要求1-4任一项所述的导热垫片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)铟金属压延至厚度为0.01-0.50mm的第一铟片和厚度为0.01-0.50mm的第二铟片；
(2)液态金属压延至厚度为0.01-0.50mm的液态金属片；
(3)将第一铟片、第二铟片、液态金属片重叠，用热压机压制，得到所述导热垫片。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中第一铟片的厚度为0.01-0.05mm，第二铟片的厚度为0.05-0.10mm。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中第一铟片为具有中心空腔的铟片，所述步骤(1)中第二铟片为实心的铟片。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的液态金属片和步骤(1)中的第一铟片的厚度相同。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述中空第一铟片的中心空腔的面积与液态金属片的面积相同。
10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的重叠方式从下到上，依次是液态金属片、第一铟片、第二铟片、第一铟片、液态金属片。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Country or region after: China Address after: 523000 room 1005, building 1, 310 Songbai Road, Liaobu Town, Dongguan City, Guangdong Province Applicant after: Guangdong Guangti Leading New Materials Co.,Ltd. Address before: 523000 room 1005, building 1, 310 Songbai Road, Liaobu Town, Dongguan City, Guangdong Province Applicant before: Dongguan guangti Technology Co.,Ltd. Country or region before: China |
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| CB02 | Change of applicant information |