一种液态金属复合导热硅脂界面材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及热界面材料技术领域，具体涉及一种液态金属复合导热硅脂界面材料的制备方法。包括制备步骤：1）低熔点液态金属材料的制备；2）二氧化硅/液体硅橡胶混合包覆剂的制备；3）包覆剂包覆液态金属液滴的制备；4）包覆剂包覆处理后液态金属液滴填料的制备；5）液态金属导热硅脂的制备。与现有技术相比，本发明专利技术采用气相二氧化硅和液体硅橡胶对液态金属液滴进行包裹处理，形成一层特殊有机包覆层，一方面改变液态金属液滴的表面能，提升其与有机硅的相容性，提升导热硅脂的填充性能和热导率；另一方面，液态金属液滴被包裹后，不会随意流动，解决了传统液态金属导热材料易泄露导致元器件短路损坏的问题。件短路损坏的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种液态金属复合导热硅脂界面材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及热界面材料
，具体涉及一种液态金属复合导热硅脂界面材料的制备方法。

技术介绍

[0002]随着电子信息技术的迅猛发展，电子元器件的发热量越来越高，传统的导热硅脂材料由于热导率较低（≤5 W/mK），已经不能满足日益增加的散热需求。液态金属具有较高的热导率，作为热界面材料，可以极大提升热传导效率，是理想的导热界面材料之一。但是，由于液态金属表面能较高，与热源和散热器的表面浸润性差，容易产生流动泄露问题，造成器件短路，导致电子元器件的毁坏，因此限制了其应用。
[0003]专利申请CN 107501953 A公开了一种含液态金属导热填料的导热硅脂，以重量计，含有下述原料：有机硅基础树脂40
‑
60份；液态金属导热填料40
‑
100份；其他助剂0
‑
10份。该专利技术的核心步骤在于液态金属导热填料的制备，其第一步：采用侧链含羧基的聚硅氧烷对低熔点金属或合金进行表面改性；第二步：采用有机硅接枝改性聚氨酯和SiO2气凝胶对改性后的低熔点金属或合金进行纳米化和包覆，从而得到的液态金属导热填料被均匀包覆，得到的导热硅脂相较于采用常规导热填料的产品具有更高的导热系数和更低的油离度。该专利技术考虑到了液态金属导热填料与有机硅基础树脂之间的相容分散性，但导热硅脂与发热元件表面的浸润性没有考虑到，也不存在技术启示。

技术实现思路

[0004]本专利技术一目的在于提供一种液态金属复合导热硅脂界面材料的制备方法。本专利技术包裹处理后的液态金属液滴在低温下凝固成固体颗粒状态，并与二甲基硅油进行混合，搅拌均匀后得到液态金属复合导热硅脂界面材料。
[0005]实现本专利技术目的而采用的技术方案为：一种液态金属复合导热硅脂界面材料的制备方法，其制备步骤如下：1）低熔点液态金属材料的制备：将镓、铟、锡按照按比例进行配置，得到低熔点液态金属材料；2）二氧化硅/液体硅橡胶混合包覆剂的制备：将纳米气相二氧化硅和液体硅橡胶按比例预混，得到二氧化硅/液体硅橡胶混合包覆剂；3）包覆剂包覆液态金属液滴的制备：将步骤1）配置好的液态金属材料中加入步骤2）制得的二氧化硅/液体硅橡胶混合包覆剂，在高速机械搅拌下，液态金属材料被分散为小液滴，同时二氧化硅/液体硅橡胶混合包覆剂包覆在小液滴表面，形成一层包覆层，制得包裹后的液态金属液滴；4）包覆剂包覆处理后液态金属液滴填料的制备：将包裹后的液态金属液滴常温下放置，待包覆剂固化后，得到经包覆剂处理的液态金属液滴填料；5）液态金属导热硅脂的制备：将经包覆剂处理的液态金属液滴填料和二甲基硅油
按比例混合，搅拌分散，得到液态金属导热硅脂。
[0006]优选的，本专利技术步骤1）中，按质量百分含量计，镓的比例≧60%，铟的比例≧20%，锡的比例≦20%。
[0007]优选的，本专利技术步骤2）中，所述纳米气相二氧化硅和液体硅橡胶的质量比为1：1～2，所述气相纳米二氧化硅粒度为200～300nm，所述液体硅橡胶粘度为20～50mPas。
[0008]更优选的，本专利技术步骤2）中，所述预审，混合温度≦30℃，混合时间30～50min。
[0009]优选的，本专利技术步骤3）中，所述二氧化硅/液体硅橡胶混合包覆剂质量占液态金属材料质量的1%～3%。
[0010]更优选的，本专利技术步骤3）中，高速机械搅拌的速度为1500～3000rpm/min。
[0011]优选的，本专利技术步骤5）中，所述经包覆剂处理的液态金属液滴填料和二甲基硅油的质量比为10～30：1。
[0012]与现有技术相比，本专利技术具有的技术优点在于：1）本专利技术较于传统导热硅脂材料，由于加入了高导热性能液态金属，硅脂的热导率可以大幅度提升。在实际使用过程中，包覆后的液态金属在高温下，可以产生形变，更有效贴合热源和散热器表面，降低接触热阻。同时，由于包覆层的存在，有效防止了液态金属的泄露。相较与传统的液态金属导热材料，具有液态金属不易泄露的优点，可以大大提高设备的安全性，可应用于电子通讯、航天航空、汽车等高功率芯片散热领域。
[0013]2）本专利技术采用气相二氧化硅和液体硅橡胶对液态金属液滴进行包裹处理，形成一层特殊有机包覆层，一方面改变液态金属液滴的表面能，提升其与有机硅的相容性，提升导热硅脂的填充性能和热导率；另一方面，液态金属液滴被包裹后，不会随意流动，解决了传统液态金属导热材料易泄露导致元器件短路损坏的问题。
附图说明
[0014]图1为本专利技术包裹处理后的液态金属液滴在低温下凝固成固体颗粒的状态示意图。
[0015]1‑
液态金属液滴，2
‑
二氧化硅/液体硅橡胶混合包覆剂。
具体实施方式
[0016]下面将结合具体实施例对本专利技术做进一步的描述。
[0017]本专利技术一种液态金属复合导热硅脂界面材料的制备方法，其制备步骤如下：1）低熔点液态金属材料的制备：将镓、铟、锡按照一定比例进行配置，得到低熔点液态金属材料，优选镓的比例≧60%，铟的比例≧20%，锡的比例≦20%。镓、铟、锡元素以单质或以中间合金形式加入。若比例超出上述范围，液态金属材料的相变温度较高，液体硅橡胶固化速度过快，不容易对液态金属液滴表面进行有效包覆。
[0018]2）二氧化硅/液体硅橡胶混合包覆剂的制备：将纳米气相二氧化硅和液体硅橡胶按质量比1：1～2进行初步预混，混合温度≦30℃，混合时间30～50min，得到二氧化硅/液体硅橡胶混合包覆剂。气相纳米二氧化硅粒度优选200～300nm，低于上述粒度范围，气相纳米二氧化硅比表面积过大，导致液体硅橡胶粘度急剧增加，不具有可操作性；高于上述粒度范围，补强效果不好，二氧化硅/液体硅橡胶混合包覆剂固化之后强度下降，液态金属容易产
生泄露。液体硅橡胶粘度优选20～50mPas。低于上述粘度，二氧化硅/液体硅橡胶混合包覆剂固化后韧性低，容易产生液态金属液滴泄露；高于上述粘度，二氧化硅/液体硅橡胶混合包覆剂粘度过高，不容易分散，无法对液态金属液滴形成均匀包裹。混合温度高于30℃，二氧化硅/液体硅橡胶混合包覆剂固化速度过快，后续无法对液态金属液滴进行包覆。混合时间小于30min，二氧化硅/液体硅橡胶混合包覆剂混合不充分，混合时间大于50min，二氧化硅/液体硅橡胶混合包覆剂产生固化交联，后续无法对液态金属液滴进行包覆。
[0019]3）包覆剂包覆液态金属液滴的制备：配置好的液态金属中加入二氧化硅/液体硅橡胶混合包覆剂，在高速机械搅拌下液态金属被分散为小液滴同时二氧化硅/液体硅橡胶混合包覆剂包覆在液态金属液滴表面，形成一层包覆层。二氧化硅/液体硅橡胶混合包覆剂质量优选占液态金属质量的1%～3%，低于上述值，包覆剂不够，难以在液态金属液滴表面形成有效包覆，高于上述值，包覆剂过量，包覆层过厚，影响导热硅脂热导率。机械搅拌速率优选1500～3000rpm/min。搅拌速率低于上述值，液态金属不能被有效分散为小液滴；高于上述值，液态金属液滴本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液态金属复合导热硅脂界面材料的制备方法，其特征在于：制备步骤如下：1）低熔点液态金属材料的制备：将镓、铟、锡按照按比例进行配置，得到低熔点液态金属材料；2）二氧化硅/液体硅橡胶混合包覆剂的制备：将纳米气相二氧化硅和液体硅橡胶按比例预混，得到二氧化硅/液体硅橡胶混合包覆剂；3）包覆剂包覆液态金属液滴的制备：将步骤1）配置好的液态金属材料中加入步骤2）制得的二氧化硅/液体硅橡胶混合包覆剂，在高速机械搅拌下，液态金属材料被分散为小液滴，同时二氧化硅/液体硅橡胶混合包覆剂包覆在小液滴表面，形成一层包覆层，制得包裹后的液态金属液滴；4）包覆剂包覆处理后液态金属液滴填料的制备：将包裹后的液态金属液滴常温下放置，待包覆剂固化后，得到经包覆剂处理的液态金属液滴填料；5）液态金属导热硅脂的制备：将经包覆剂处理的液态金属液滴填料和二甲基硅油按比例混合，搅拌分散，得到液态金属导热硅脂。2.根据权利要求1所述的液态金属复合导热硅脂界面材料的制备方法，其特征在于：步骤1）中，按质量百分含量计，镓的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永胜，
申请(专利权)人：苏州彗科新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：