【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于散热材料，涉及一种热界面材料，尤其涉及一种复合式弹性体热界面材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、随着电子设备朝着小型化和集成化的方向不断发展，其功率密度正经历显著增长。对于优化设备性能和延长使用寿命而言，确保热量能够高效、可靠地向外部环境传输至关重要。
2、具体而言，热界面材料(tim)通过增强电子设备界面之间的热耦合促进高效散热，在热管理中发挥着十分关键的作用。聚合物基复合材料是常见的热界面材料之一，通常由聚合物基体和导热填料共混而成。由于聚合物基体的导热系数通常很低，所以导热填料对于复合材料的导热性能起到主导作用。
3、液态金属(lm)作为一种兼具热和力学性能的高导热金属填料，被广泛应用于弹性体热界面材料的制备研究中。然而，由于取向性差，液态金属在聚合物基体中难以形成良好的导热通路，从而阻碍了其充分发挥导热优势。
4、由此可见，如何利用液态金属在弹性体热界面材料的内部形成取向，构建良好的导热通路，成为了液态金属在弹性体热界面材料领域应用的难题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种复合式弹性体热界面材料及其制备方法与应用，利用液态金属在弹性体热界面材料的内部形成取向，构建了良好的导热通路，解决了液态金属在弹性体热界面材料领域应用的难题。
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种复合式弹性体热界面材料，所述复合式弹性体热界面材料包括由液态金属形成
4、所述三维液柱网络包括彼此垂直排布的x轴液柱阵列、y轴液柱阵列和z轴液柱阵列。
5、本专利技术利用液态金属在弹性体热界面材料内部沿着x-y-z轴方向形成三维液柱网络，借助液态金属的毛细力和内部张力将其锁在热界面材料内部，不仅防止了液态金属的泄漏，而且形成了贯穿的导热通路，相较于现有技术只是简单地将液态金属和聚合物基体混合的方法，本专利技术通过对液态金属的定向取向利用，避免了液态金属泄露而造成浪费及散热性能降低的问题之外，还充分发挥了液态金属的高导热优势，显著改善了复合材料的导热性能，提升了液态金属的利用率，解决了液态金属在弹性体热界面材料领域应用的难题。
6、本专利技术中，所述弹性体热界面材料为本领域常规的聚合物基体，只要能够实现散热功能即可，故在此不对弹性体热界面材料的具体材质及其制备工艺做特别限定，例如可以选用cn117229643a公开的热界面材料。
7、优选地，所述液态金属包括镓铟合金或镓铟锡合金。
8、优选地，所述三维液柱网络中单个液柱的直径为500-1000μm，例如可以是500μm、550μm、600μm、650μm、700μm、750μm、800μm、850μm、900μm、950μm或1000μm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
9、本专利技术中，所述三维液柱网络中单个液柱的直径范围与液态金属的毛细力和内部张力相适配，将其限定在500-1000μm范围内可兼顾液态金属在热界面材料内部的密封性和散热性能。具体地，当单个液柱的直径小于500μm时，热界面材料内液态金属的填充量过少，导致复合材料的导热性能明显降低；当单个液柱的直径大于1000μm时，液态金属的毛细力和内部张力难以将自身完全封锁在热界面材料内部，从而容易造成液态金属的泄露。
10、优选地，所述x轴液柱阵列和y轴液柱阵列中相邻液柱的圆心间距分别独立地为1-2mm，例如可以是1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm或2mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
11、优选地，所述z轴液柱阵列中相邻液柱的圆心间距为2-4mm，例如可以是2mm、2.2mm、2.4mm、2.6mm、2.8mm、3mm、3.2mm、3.4mm、3.6mm、3.8mm或4mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
12、本专利技术中，所述x轴液柱阵列、y轴液柱阵列和z轴液柱阵列中相邻液柱的圆心间距均需要控制在合理范围内。当其圆心间距过窄时，热界面材料内部液态金属所占空间过大，容易对后续所得导热垫片的强度带来不利影响；当其圆心间距过宽时，热界面材料内部液态金属所占空间过小，同样会对复合材料的导热性能带来不利影响。
13、第二方面，本专利技术提供一种如第一方面所述复合式弹性体热界面材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
14、(1)将空心管阵列沿着弹性体热界面材料的z轴方向依次推入，拔出空心管阵列并取出内嵌材料，即在弹性体热界面材料内部形成z轴通道阵列；
15、(2)将空心管阵列沿着弹性体热界面材料的y轴方向，并穿过z轴或在z轴通道阵列的间隙中心位置依次推入，拔出空心管阵列并取出内嵌材料，即在弹性体热界面材料内部形成y轴通道阵列；
16、(3)将空心管阵列沿着弹性体热界面材料的x轴方向，并穿过z轴或在z轴通道阵列的间隙中心位置，同时与y轴通道阵列的顶部或底部相切位置或穿过y轴依次推入，拔出空心管阵列并取出内嵌材料，即在弹性体热界面材料内部形成x轴通道阵列；
17、(4)根据弹性体热界面材料的厚度重复步骤(2)-(3)以循环制作y轴通道阵列和x轴通道阵列，即在弹性体热界面材料内部形成三维通道网络；
18、(5)将液态金属注射到弹性体热界面材料的三维通道网络中，即得到复合式弹性体热界面材料。
19、优选地，步骤(1)-(3)所述空心管阵列中单个空心管的直径为500-1000μm，例如可以是500μm、550μm、600μm、650μm、700μm、750μm、800μm、850μm、900μm、950μm或1000μm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
20、优选地，步骤(1)-(3)所述空心管阵列所采用的空心管包括钢管、铜管或铁管中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括钢管与铜管的组合，铜管与铁管的组合，钢管与铁管的组合，或钢管、铜管与铁管的组合。
21、优选地，步骤(5)所述液态金属采用具有阵列针头的注射器进行注射。
22、优选地，所述注射器的阵列针头排布方式与空心管阵列的排布方式相同。
23、第三方面，本专利技术提供一种导热垫片，所述导热垫片由第一方面所述复合式弹性体热界面材料沿着垂直于z轴方向切割为薄片制备而成。
24、优选地，所述导热垫片的厚度为2-3mm，例如可以是2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm或3mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
25、第四方面，本专利技术提供一种如第一方面所述复合式弹本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种复合式弹性体热界面材料，其特征在于，所述复合式弹性体热界面材料包括由液态金属形成的三维液柱网络和填充于所述三维液柱网络间隙的弹性体热界面材料；
2.根据权利要求1所述的复合式弹性体热界面材料，其特征在于，所述液态金属包括镓铟合金或镓铟锡合金。
3.根据权利要求1或2所述的复合式弹性体热界面材料，其特征在于，所述三维液柱网络中单个液柱的直径为500-1000μm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的复合式弹性体热界面材料，所述X轴液柱阵列和Y轴液柱阵列中相邻液柱的圆心间距分别独立地为1-2mm；
5.一种如权利要求1-4任一项所述复合式弹性体热界面材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)-(3)所述空心管阵列中单个空心管的直径为500-1000μm；
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)所述液态金属采用具有阵列针头的注射器进行注射；
8.一种导热垫片，其特征在于，所述导热垫片由权利要求1-4任一项
9.根据权利要求8所述的导热垫片，其特征在于，所述导热垫片的厚度为2-3mm。
10.一种如权利要求1-4任一项所述复合式弹性体热界面材料的应用，其特征在于，所述复合式弹性体热界面材料用于半导体封装。
...【技术特征摘要】
1.一种复合式弹性体热界面材料，其特征在于，所述复合式弹性体热界面材料包括由液态金属形成的三维液柱网络和填充于所述三维液柱网络间隙的弹性体热界面材料；
2.根据权利要求1所述的复合式弹性体热界面材料，其特征在于，所述液态金属包括镓铟合金或镓铟锡合金。
3.根据权利要求1或2所述的复合式弹性体热界面材料，其特征在于，所述三维液柱网络中单个液柱的直径为500-1000μm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的复合式弹性体热界面材料，所述x轴液柱阵列和y轴液柱阵列中相邻液柱的圆心间距分别独立地为1-2mm；
5.一种如权利要求1-4任一项所述复合式弹性体热界面材料的制备方法，其特征在于，所述制...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙蓉，赵浩楠，么依民，
申请(专利权)人：深圳先进电子材料国际创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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