CN1927988A - 热界面材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热界面材料，其包括：一基体、添加在该基体中的纳米纤维及导热颗粒填充物。该纳米纤维与该导热颗粒填充物共同形成一网状结构，使热能可以在基体中沿网状结构流动，提高热传效率。本发明还提供一热界面材料的制备方法，其工艺简单并使用现有设备，可减少成本便于大规模生产。

Description

热界面材料及其制备方法

【技术领域】

本发明涉及一种热界面材料及其制备方法，尤其是一种加入纳米纤维形成网状结构的热界面材料及其制备方法。

【背景技术】

近年来电子技术迅速发展，电子组件的高频、高速以及集成电路的密集化及微型化，使得单位面积电子组件发热量剧增，为将电子组件工作时所产生的热量尽快导走而采用各种散热方式，如利用风扇散热、水冷辅助散热和热管散热等方式，并取得一定散热效果，然而，由于散热装置与电子组件的接触界面并不平整，一般相互接触只有不到总面积的10％，没有理想的接触界面，从根本上极大地影响了电子组件向散热装置进行热传递的效果，因此需要在电子组件与散热装置之间添加一热界面材料，以确保界面充分接触，利用热界面材料的可压缩性及高导热性能使电子组件产生的热量迅速传到散热装置，然后再通过散热装置把热量散发出去，确保电子组件能稳定运行。

传统的热界面材料是将一些导热系数较高的颗粒填充物(Particle filler)分散到基体材料(Matrix Material)中而形成的复合材料。例如，以硅酮树脂为基体材料的高热界面材料中可添加氧化铝、氮化铝、氮化硼、银、铜等具有较高导热系数的颗粒填充物。然而，基体材料如硅酮树脂本身热传导性不佳，欲合成高导热界面材料须在硅酮树脂中添加高比例的导热颗粒填充物，但是，如此将使基体材料的黏度急剧上升，最后导致无法流动，从而丧失作为热界面材料的功能。

有鉴于此，有必要提供一种热界面材料及其制备方法，其可具有高热传导率及可抑制添加高比例导热材料而造成的基体材料流动性下将黏度上升的特点。

【发明内容】

下面将以具体实施例说明一种热界面材料及其制作方法，其可具有导热率较高、流动性较佳等特点。

为实现以上内容，提供一热界面材料，其包括：基体及添加在该基体中的纳米纤维及导热颗粒填充物，该纳米纤维与该导热颗粒填充物共同形成一网状结构。

所述纳米纤维与导热颗粒填充物的重量比为1∶1～1∶10。

所述纳米纤维与导热颗粒填充物之和与基体的重量比为1∶1～20∶1。

以及，提供一种热界面材料的制备方法，其包括以下步骤：首先，将纳米纤维与导热颗粒填充物按预定比例均匀混合，形成具有网状结构的第一复合材料；其次，将基体与该第一复合材料按预定比例均匀混合，形成第二复合材料；最后，研磨该第二复合材料，经冷却形成具有网状结构的热界面材料。

与现有技术相比较，本发明实施例所提供的热界面材料，其采用具备高热传导特性的纳米纤维及导热颗粒填充物，该纳米纤维与导热颗粒填充物可在基体中相接触共同产生网状结构，使热能可以在基体中沿该网状结构流动，提高热传效率。

另一方面，本发明实施例添加具有高传热系数的纳米纤维，可通过该纳米纤维在颗粒与颗粒之间起到热传导作用，减少基体中导热颗粒填充物的添加比例，从而可以添加少量导热颗粒填充物即可使整体热界面材料具有高热传导特性，如此不仅可以降低成本，还可以确保热界面材料具有较佳流动性，能更好地提高热界面材料的热传效能。由此可以解决习知技术中为使颗粒与颗粒相互接触实现热传导效果而在基体中添加高比例的导热颗粒填充物，从而导致基体黏度上升流动性下降的问题。

另外，本发明实施例所提供的热界面材料的制备方法，其制备工艺简单便于大规模生产。

【附图说明】

图1是本发明实施例的热界面材料结构示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图将对本发明实施例作进一步的详细说明。

参见图1，本发明第一实施例所提供的热界面材料10，其包括基体20；纳米纤维30；以及导热颗粒填充物40。该纳米纤维30与该导热颗粒填充物40在基体20内共同形成一网状结构。

所述基体20可选用硅树脂、环氧树脂、多元醇树脂，或其组合物。

所述纳米纤维30可选用碳纳米管、金属纤维及其氧化物，或其组合。

所述导热颗粒填充物40材质可选用氧化铝、氮化铝、氮化硼、银、铜、铝，或其组合。

所述导热颗粒填充物40粒径小于1微米。

所述纳米纤维30与导热颗粒填充物40的重量比为1∶1～1∶10。

所述纳米纤维30与导热颗粒填充物40之和与基体20的重量比为1∶1～20∶1。

下面将详细说明本实施例所提供的热界面材料10的制备方法，其包括以下步骤：

步骤(a)，将纳米纤维30与导热颗粒填充物40按预定比例均匀混合，形成一第一复合材料。其中，该纳米纤维30材料可选用碳纳米管、金属纤维及其氧化物，或其组合；该导热颗粒填充物40可选用氧化铝、氮化铝、氮化硼、银、铜、铝等颗粒，或其组合。该步骤中其混合处理可采用行星式混合机进行，最终混合形成一第一复合材料，该第一复合材料中纳米纤维30与该导热颗粒填充物40的重量比为1∶1～1∶10且由纳米纤维30与导热颗粒填充物40共同形成网状结构，有利在提高热传系数。并且，由于该导热颗粒填充物40具有纳米级粒径，可增加导热面积进一步提高热传导效率。本实施例将选用碳纳米管为纳米纤维30，选用纳米银金属颗粒为导热颗粒填充物40，其中，该碳纳米管可通过电弧放电法、气相热解法、固相热解法、离子溅射法或激光溅射法等制备。

步骤(b)，将一基体20与该第一复合材料按预定比例均匀混合。首先将硅酮树脂低温加热融化至凝胶态或液态，再将其与第一复合材料均匀混合，形成第二复合材料，其中该第一复合材料与基体20的重量比为1∶1～20∶1。该基体20可选用硅树脂、环氧树脂、多元醇树脂，或其组合物，本实施例将选用硅酮树脂为基体材料，则可形成由碳纳米管与银金属颗粒以及硅酮树脂所形成的复合材料。此时可继续采用行星式混合机进行混合处理。

步骤(c)，研磨上述第二复合材料，再把该第二复合材料在室温下放置一段时间或对其进行冷却将其固化，则可形成具有网状结构的热界面材料10。该热界面材料10具有添加在基体20中的纳米纤维30与导热颗粒填充物40相互接触共同形成的网状结构。根据本实施例则可获得包含碳纳米管与纳米银金属颗粒形成一网状结构的热界面材料10。另外，此工序的研磨操作可采用三滚筒式研磨机进行。

如上所述，根据本发明实施例所提供的热界面材料在实际使用时，利用其内部的网状结构可提高热传系数，并且因具有较佳流动性，可填补由于散热装置与电子组件的接触表面不平整而产生的空隙，提高散热效率。另一方面，可以避免添加过多高导热材料使黏度上升流动性下降的问题，整体上改善热传性能。另外，本技术方案所提供的热界面材料的制备方法，其制造设备工艺简单便于大规模生产。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，如采用其它材质纤维或导热颗粒填充物，以及其它基体材料等设计，只要其不偏离本发明的技术效果均可。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围的内。

Claims (16)

1.一种热界面材料，其包括一基体及添加在该基体中的导热颗粒填充物，其特征在于进一步包括：

添加在该基体中的纳米纤维，

该纳米纤维与该导热颗粒填充物共同形成一网状结构。

2.如权利要求1所述的热界面材料，其特征在于所述基体包括硅树脂、环氧树脂、多元醇树脂，或其组合物。

3.如权利要求1所述的热界面材料，其特征在于所述纳米纤维包括碳纳米管、金属纤维及其氧化物，或其组合。

4.如权利要求1所述的热界面材料，其特征在于所述导热颗粒填充物材质包括氧化铝、氮化铝、氮化硼、银、铜、铝，或其组合。

5.如权利要求1所述的热界面材料，其特征在于所述导热颗粒填充物粒径小于1微米。

6.如权利要求1所述的热界面材料，其特征在于所述纳米纤维与导热颗粒填充物的重量比为1∶1～1∶10。

7.如权利要求6所述的热界面材料，其特征在于所述纳米纤维与导热颗粒填充物之和与基体的重量比为1∶1～20∶1。

8.一种热界面材料的制备方法，其包括以下步骤：

将纳米纤维与导热颗粒填充物按预定比例均匀混合，形成一具有网状结构的第一复合材料；

将一基体与该第一复合材料按预定比例均匀混合，形成一第二复合材料；

研磨该第二复合材料，形成一具有网状结构的热界面材料。

9.如权利要求8所述的热界面材料的制备方法，其特征在于所述基体包括硅树脂、环氧树脂、多元醇树脂，或其组合物。

10.如权利要求8所述的热界面材料的制备方法，其特征在于所述纳米纤维包括碳纳米管、金属纤维及其氧化物，或其组合。

11.如权利要求8所述的热界面材料的制备方法，其特征在于所述导热颗粒填充物材质包括氧化铝、氮化铝、氮化硼、银、铜、铝，或其组合。

12.如权利要求8所述的热界面材料的制备方法，其特征在于所述导热颗粒填充物粒径小于1微米。

13.如权利要求8所述的热界面材料的制备方法，其特征在于所述纳米纤维与导热颗粒填充物的重量比为1∶1～1∶10。

14.如权利要求13所述的热界面材料的制备方法，其特征在于所述纳米纤维与导热颗粒填充物之和与基体的重量比为1∶1～20∶1。

15.如权利要求8所述的热界面材料的制备方法，其特征在于所述混合通过行星式混合机进行。

16.如权利要求8所述的热界面材料的制备方法，其特征在于所述研磨通过三滚筒式研磨机进行。

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