一種柔性導(dǎo)熱墊片的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種柔性導(dǎo)熱墊片的制備方法，包括以下步驟：提供一泡沫金屬；提供一導(dǎo)熱材料；將所述導(dǎo)熱材料填入該泡沫金屬中，形成導(dǎo)熱墊片。本發(fā)明將導(dǎo)熱性能較好并且尺寸合適的材料填入泡沫金屬的空隙當(dāng)中，得到的導(dǎo)熱墊片與處理前的泡沫金屬以及填充材料相比導(dǎo)熱能力更強(qiáng)，并且保留了泡沫金屬較好的柔韌性；通過調(diào)節(jié)泡沫金屬本身的厚度、孔隙率等參數(shù)以及填充材料的種類、組份，質(zhì)量等參數(shù)可以控制所得導(dǎo)熱墊片的厚度、導(dǎo)熱系數(shù)、柔韌性等；得到的導(dǎo)熱墊片可以裁剪成任意形狀。本發(fā)明重復(fù)性高、簡單易行。
【專利說明】一種柔性導(dǎo)熱墊片的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于導(dǎo)熱材料制備領(lǐng)域，特別是涉及一種柔性導(dǎo)熱墊片的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電子元器件的散熱能力直接影響到器件本身的工作能力及其使用壽命，因此電子原器件的散熱一直是科研人員關(guān)注的一個(gè)方向。目前電子器件的散熱主要通過將發(fā)熱體(電子元器件)與散熱體(多為鋁制或者銅制的比表面積大的散熱器)連接，再通過其他方法(比如風(fēng)冷或者水冷)將散熱體的熱量迅速轉(zhuǎn)移。在這種散熱方式中，發(fā)熱體和散熱體的表面并不是理想的平面，發(fā)熱體和散熱體實(shí)際接觸后在界面處會留下一定量的空隙，由于空氣的導(dǎo)熱系數(shù)非常低，這些空隙就會對整個(gè)系統(tǒng)的散熱產(chǎn)生較大影響，比較普遍的方法是用導(dǎo)熱能力較好的柔性材料填充這些空隙。
[0003]常見的填充材料多為液體狀的導(dǎo)熱性能較好的各種膠體，為了提高填充材料的導(dǎo)熱系數(shù)，還經(jīng)常會往膠體中添加導(dǎo)熱性能更好的金屬或者石墨的粉體。由于實(shí)際應(yīng)用中大多數(shù)發(fā)熱體和散熱體的表面都相對平滑，因此，市場上常見的導(dǎo)熱膠中摻入的粉體顆粒都相對較小，因此導(dǎo)熱系數(shù)也相對較低。而對于發(fā)熱體和散熱體接觸面相對粗糙的情況，目前市場上的這類導(dǎo)熱膠體 則不太適用，一是導(dǎo)熱系數(shù)太低，二是由于接觸面間距較大，膠體沒有框架約束，容易從邊緣逐漸脫落。
[0004]鑒于此，實(shí)有必要提供一種新的柔性導(dǎo)熱墊片的制備方法以解決上述技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種柔性導(dǎo)熱墊片的制備方法，用于提高填充材料的導(dǎo)熱性能。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種柔性導(dǎo)熱墊片的制備方法，該方法包括以下步驟，
[0007]提供一泡沫金屬；
[0008]提供一導(dǎo)熱材料；
[0009]將所述導(dǎo)熱材料填入該泡沫金屬中，形成導(dǎo)熱墊片。
[0010]優(yōu)選地，所述的泡沫金屬為單質(zhì)泡沫金屬或合金泡沫金屬。
[0011]優(yōu)選地,所述的單質(zhì)泡沫金屬包括泡沫銅、泡沫鎳、泡沫招或泡沫鐵；所述合金泡沫金屬包括含銅、鐵、鎳、鋁、鉻、錫的合金制備的泡沫金屬。
[0012]優(yōu)選地，該方法還包括將所述導(dǎo)熱材料填入該泡沫金屬之前對該泡沫金屬進(jìn)行表面處理的步驟。
[0013]優(yōu)選地，所述導(dǎo)熱材料包括導(dǎo)熱粉體、導(dǎo)熱脂類或者導(dǎo)熱脂類與導(dǎo)熱粉體的混合物。
[0014]優(yōu)選地，所述的導(dǎo)熱粉體包括銀粉、銅粉、鐵粉、鎳粉以及石墨粉的一種或幾種的混合。[0015]本發(fā)明將導(dǎo)熱性能較好并且尺寸合適的材料填入泡沫金屬的空隙當(dāng)中，得到的導(dǎo)熱墊片與處理前的泡沫金屬以及填充材料相比導(dǎo)熱能力更強(qiáng)，并且保留了泡沫金屬本身的柔韌性。本發(fā)明的方法重復(fù)性高、簡單易行，用于發(fā)熱體和散熱體表面較粗糙的電子器件所用柔性導(dǎo)熱墊片的批量生產(chǎn)。本發(fā)明制備的柔性導(dǎo)熱墊片不僅導(dǎo)熱系數(shù)高而且柔性很好，并且厚度、形狀、尺寸等參數(shù)均可靈活調(diào)整。 [0016] 本發(fā)明中提及的柔性導(dǎo)熱墊片是專門針對發(fā)熱體和散熱體接觸面比較粗糙的情況設(shè)計(jì)的，主要思路是利用泡沫金屬這一新型的柔性導(dǎo)熱材料做為框架，再通過填充合適的高導(dǎo)熱粉體進(jìn)一步提高整個(gè)墊片的導(dǎo)熱性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明中所使用的泡沫銅和導(dǎo)熱硅脂、石墨粉、銅粉。
[0018]圖2為本發(fā)明實(shí)例I制備的柔性墊片。
[0019]圖3為本發(fā)明實(shí)例2制備的柔性墊片。
[0020]圖4為本發(fā)明實(shí)例3制備的柔性墊片。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0022]請參閱圖1至圖4所示，需要說明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0023]本發(fā)明的一種柔性導(dǎo)熱墊片的制備方法包括:將導(dǎo)熱性能較好并且尺寸合適的導(dǎo)熱材料填入泡沫金屬的空隙當(dāng)中，得到的導(dǎo)熱墊片與處理前的泡沫金屬以及填充材料相比導(dǎo)熱能力更強(qiáng)，并且保留了泡沫金屬本身的柔韌性；通過調(diào)節(jié)泡沫金屬本身的厚度、孔隙率等參數(shù)以及填充物的種類、組份，質(zhì)量等參數(shù)可以控制所得導(dǎo)熱墊片的厚度、導(dǎo)熱系數(shù)、柔韌性等；得到的導(dǎo)熱墊片可以裁剪成任意形狀。例如泡沫金屬的厚度基本上就是導(dǎo)熱墊片的厚度；空隙率高低決定了泡沫金屬本身的導(dǎo)熱能力以及柔韌性；填充物的導(dǎo)熱能力與最終導(dǎo)熱墊片的導(dǎo)熱性能為正比關(guān)系，即同樣的泡沫金屬，在填充物數(shù)量相同的情況下，填充物導(dǎo)熱性能好的墊片導(dǎo)熱性也會好；一般情況下，增加填充物的數(shù)量會提高墊片的導(dǎo)熱性能，但其柔韌性會下降。
[0024]上述的單質(zhì)泡沫金屬包括泡沫銅、泡沫鎳、泡沫鋁等常見的導(dǎo)熱性能較好的泡沫金屬；合金泡沫金屬包括泡含銅、鐵、鎳、鋁、鉻、錫等金屬的合金制備的泡沫金屬。
[0025]上述的泡沫金屬在填充其他材料之前可進(jìn)行表面除氧、覆蓋其他材料進(jìn)行表面保護(hù)等其他表面處理。
[0026]所述的導(dǎo)熱性能較好并且尺寸合適的導(dǎo)熱材料可以包括導(dǎo)熱粉體、導(dǎo)熱脂類和導(dǎo)熱脂類與導(dǎo)熱粉體的混合物。[0027]上述導(dǎo)熱粉體為各種導(dǎo)熱性能較好的顆粒，如銀粉、銅粉、鐵粉、鎳粉等金屬粉末以及石墨粉等的一種或幾種的混合；導(dǎo)熱脂類為各種單純的導(dǎo)熱脂類或者幾種導(dǎo)熱脂類的混合物。
[0028]所述的尺寸適合是指填入的材料如果含有固體顆粒，則顆粒尺寸需滿足兩個(gè)條件，一是可以填入泡沫銅中，二是使最終制備的導(dǎo)熱墊片的導(dǎo)熱系數(shù)和可壓縮量滿足設(shè)計(jì)需求。
[0029]以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0030]I)準(zhǔn)備好泡沫金屬和計(jì)劃填充的導(dǎo)熱材料，如附圖1所示；泡沫金屬在填充其他導(dǎo)熱材料之前，可以進(jìn)行任何表面的處理；計(jì)劃填充的材料可以是任意一種尺寸上符合設(shè)計(jì)要求的粉末或者膠體。
[0031]I)將準(zhǔn)備好的填充材料填入上述泡沫金屬中。
[0032]如果填充物顆粒度較小，而且流動性較好，可直接將泡沫金屬浸入填充物內(nèi)，讓填充物自己流入泡沫金屬的空隙。
[0033]如果填充物的顆粒較大，且流動性較差，我們一般會將填充料放在泡沫金屬上表面，用一個(gè)刮板將填充物擠壓進(jìn)入到泡沫金屬的空隙內(nèi)，如果泡沫金屬比較厚，則需要擠壓完上表面之后，翻過來從下表面上用同樣的方法將填充物擠進(jìn)泡沫金屬。
[0034]實(shí)施例一
[0035]I)將泡沫銅按設(shè)計(jì)要求裁成小塊，在800~1000°C、150~200sccm氫氣和800~1000sccm氬氣組成的還原氣氛中處理15~40分鐘，優(yōu)選為30分鐘，去除所述泡沫銅表面的氧化物。
[0036]2)將導(dǎo)熱硅脂填入處理后的泡沫銅當(dāng)中。本實(shí)施例中，將導(dǎo)熱硅脂放在處理后的泡沫金銅上表面，用一個(gè)刮板將導(dǎo)熱硅脂擠壓進(jìn)入到泡沫銅的空隙內(nèi)。
[0037]經(jīng)過測量，采用本方法制備的導(dǎo)熱墊片(請參閱圖2所示)在30°C的導(dǎo)熱系數(shù)為
3.6ff/ (M*K)，高于同樣參數(shù)的泡沫銅的導(dǎo)熱系數(shù)3.5ff/ (M*K)。
[0038]實(shí)施例二
[0039]請參閱圖3所示，制備方法同實(shí)施例一，不同之處為:填充材料改為硅脂和石墨粉的混合物，其導(dǎo)熱系數(shù)為5.0W/(M*K)。
[0040]實(shí)施例三
[0041]請參閱圖4所示，制備方法同實(shí)施例一，不同之處為:填充材料改為硅脂、石墨粉和銅粉的混合物，其導(dǎo)熱系數(shù)為6.5W/(M*K)。
[0042]本發(fā)明將導(dǎo)熱性能較好并且尺寸合適的材料填入泡沫金屬的空隙當(dāng)中，得到的導(dǎo)熱墊片與處理前泡沫金屬以及填充材料相比導(dǎo)熱能力更強(qiáng)，并且保留了泡沫金屬本身的柔韌性；通過調(diào)節(jié)泡沫金屬本身的厚度、孔隙率等參數(shù)以及填充物的種類、組份，質(zhì)量等參數(shù)可以控制所得導(dǎo)熱墊片的厚度、導(dǎo)熱系數(shù)、柔韌性等；得到的導(dǎo)熱墊片可以裁剪成任意形狀。本發(fā)明重復(fù)性高、簡單易行。
[0043]綜上所述，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0044]上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種柔性導(dǎo)熱墊片的制備方法，其特征在于:該方法包括以下步驟， 提供一泡沫金屬； 提供一導(dǎo)熱材料； 將所述導(dǎo)熱材料填入該泡沫金屬中，形成導(dǎo)熱墊片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性導(dǎo)熱墊片的制備方法，其特征在于:所述的泡沫金屬為單質(zhì)泡沫金屬或合金泡沫金屬。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的柔性導(dǎo)熱墊片的制備方法，其特征在于:所述的單質(zhì)泡沫金屬包括泡沫銅、泡沫鎳、泡沫鋁或泡沫鐵；所述合金泡沫金屬包括含銅、鐵、鎳、鋁、鉻、錫的合金制備的泡沫金屬。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性導(dǎo)熱墊片的制備方法，其特征在于:該方法還包括將所述導(dǎo)熱材料填入該泡沫金屬之前對該泡沫金屬進(jìn)行表面處理的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性導(dǎo)熱墊片的制備方法，其特征在于:所述導(dǎo)熱材料包括導(dǎo)熱粉體、導(dǎo)熱脂類或者導(dǎo)熱脂類與導(dǎo)熱粉體的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的柔性導(dǎo)熱墊片的制備方法，其特征在于:所述的導(dǎo)熱粉體包括銀粉、銅粉、鐵粉、鎳粉以及石墨粉的一種或幾種的混合。
【文檔編號】C09K5/14GK103965839SQ201310045979
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年2月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月5日
【發(fā)明者】張燕輝, 于廣輝, 陳志鎣, 王彬, 張浩然 申請人:中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所