[发明专利]一种低熔点金属导热膏及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种低熔点金属导热膏及其制备方法和应用，具体涉及包括低熔点金属，抗氧化剂和镓酸钠的低熔点金属导热膏，本发明属于导热材料领域。

背景技术

导热硅脂是电子元器件散热的关键材料。这主要是因为热源表面和散热器之间存在极细微的凹凸不平的空气间隙，而空气是热的不良导体，将会在热源与散热器之间形成明显的接触热阻，降低散热器的效能。而导热硅脂填充于热源与散热器之间，可排除界面中的空气，并在其间建立有效的热传导通道，降低接触热阻，提升传热性能。

传统的导热膏均以硅油为基础填充高热导率颗粒而成，热导率一般较低（低于5W/(m·K)）。在近些年逐渐发展的液态金属导热膏是一种高端热界面材料，其具有远超传统导热硅脂的热导率，传热效果显著。常见的液态金属导热膏为镓基合金，因其熔点低，常温下呈液态，最为适合用作界面材料，但其流动性大不易涂抹，易出现流淌失效问题。随后其它研究者向其中加入氧化镓成分，大大提高了液态金属的粘附性，使其易于涂抹，操作更加方便。然而，氧化镓的热导率很低，会降低液态金属导热膏的传热性能。而且，液态金属导热膏在长期使用过程中逐渐被空气氧化导致性能恶化已经成为液态金属导热膏应用的关键瓶颈和难题。因此，寻找能防止液态金属导热膏氧化，同时又能保证液态金属粘度的材料和方法是保证液态金属热界面材料大规模市场应用的重要课题。

为解决上述问题，本发明提出一种新型的低熔点金属导热膏，该导热膏以低熔点金属（镓基、铟基或铋基合金）为导热功能主体，加入适量镓酸钠提升液态金属的粘附性，再加入适量抗氧化剂来提高整体的抗氧化性。其典型优点如下：（1）镓酸钠可降低低熔点金属表面张力，增加导热膏的粘度，使导热膏便于涂抹；（2）导热膏中添加抗氧化剂，防止导热膏在长期使用过程中的氧化失效；（3）作为主要功能材料的低熔点金属在30℃及以上温度下能呈现液态，与传统的导热硅脂相比，具有极高的热导率。总之，这种低熔点金属导热膏导热性能优异、操作方便易于涂抹、且在空气中不易氧化，可保证传热系统的长期安全稳定运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低熔点金属导热膏，其以低熔点金属为导热功能主体，同时采用抗氧化剂提高整体的抗氧化性，并加入镓酸钠提高其粘附性，可在保证导热膏优异的涂抹特性的同时解决常规低熔点金属导热膏氧化失效的问题。使用时，将导热膏均匀地涂在热源表面，低熔点金属导热膏实现热源与散热器件间迅速的热传递，降低接触热阻，实现了一种高导热性能，高粘度，且安全稳定不易失效的高端导热膏。本发明可广泛用于航天热控、先进能源、信息电子等需降低接触热阻的导热散热领域。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的一种低熔点金属导热膏，包括以下按质量分数计的组分：

低熔点金属为90%～99.8%，抗氧化剂为0.1%～5%和镓酸钠0.1%～5%；优选的，低熔点金属为92%～97%，抗氧化剂为1.5%～4%和镓酸钠1.5%～4%；更优选的，低熔点金属为94%，抗氧化剂为3%和镓酸钠3%。

本发明中所述的低熔点金属在30℃及以上温度下能呈现液态，热导率高于10W/(m·K)；

进一步的，所述低熔点金属选自镓基二元合金、镓基多元合金、铟基合金或铋基合金；

所述镓基二元合金选自镓铟合金、镓铅合金或镓汞合金；

所述镓基多元合金选自镓铟锡合金或镓铟锡锌合金；

本发明中所述的抗氧化剂选自硫化钠、氯化亚铁、硫化镁、硫酸亚铁或碘化钾。

制备本发明中所述的低熔点金属导热膏的方法，包括以下步骤：

（1）采用热熔法熔化低熔点金属，其在导热膏中的质量分数为90%～99.8%；

（2）向熔化的低熔点金属中添加质量分数为0.1%～5%的抗氧化剂和质量分数为0.1%～5%的镓酸钠粉末；

（3）在隔绝空气的环境下对步骤（2）中的混合物进行搅拌，搅拌时转速为10rpm～500rpm，搅拌时间为5min～300min。

本发明所述的一种低熔点金属导热膏具有如下优点：

（1）镓酸钠可降低低熔点金属表面张力，增加导热膏的粘度，使导热膏便于涂抹；

（2）导热膏中添加抗氧化剂，可防止导热膏中的低熔点金属被空气中的氧气氧化，防止导热膏在长期使用过程中氧化失效；

（3）作为主要功能材料的低熔点金属在30℃及以上温度下能呈现液态，与传统的导热硅脂相比，具有超高热导率。

附图说明

图1为本发明低熔点金属导热膏应用于散热系统中的示意图。

具体实施方式