[发明专利]一种即时固化的液态金属复合热界面材料及制备方法

说明书

本发明提供了一种即时固化的液态金属复合热界面材料及制备方法，该即时固化热界面材料包括：液态金属、偶联剂、增韧剂、环氧树脂及固化剂。本发明通过将表面处理过的液态金属微纳液滴、增韧剂填充入环氧树脂基体中制成导热膏，最后加入固化剂，制成一种即时固化的液态金属导热垫片，能够防止金属液滴在使用过程中可能发生的泄露，保证热界面材料的稳定性与可靠性。该即时固化的液态金属复合热界面材料的热导率高且粘接性强，固化后形成一个完整的垫片，不发生分离或脱落，能够满足液体环境中大功率电子设备超高的散热需求。

技术领域

本发明属于电子设备散热技术领域，尤其涉及一种在液体环境中工作的散热设备适用的即时固化液态金属复合热界面材料及其制备方法。

背景技术

超大型数据中心在工作过程中会产生大量的热量，浸没式液冷通过将电子设备及元器件浸泡在绝缘性液体环境中来进行散热，绝缘冷却液的导热率是空气6倍，电子元件产生的热量直接高效地传递到流动的液体中，能够帮助改进其散热设计并有效传递热量，从而减少了对散热器和风扇等主动冷却组件的需求。浸没式液冷设备中发热元件与散热元件无法采用传统的导热硅脂和导热垫片，是由于液体环境冲刷下导热硅脂可能发生破碎并脱落，会对液体环境造成污染，同时普通的导热垫片热导率较低，无法高效地散发热量。目前，浸没式液冷设备中发热元件与散热元件之间的热界面材料大多采用固体金属薄片，一方面由于金属的热导率较高，另一方面是由于固体材料在液体环境的冲刷下不会分离或脱落，防止对液体环境造成污染。然而选用固体金属薄片作为热界面材料会导致与发热及散热器件之间的接触热阻较大，尽管材料本身的热导率较高，仍不能有效帮助散发热量。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种即时固化的液态金属复合热界面材料及其制备方法，该即时固化的液态金属热界面材料热导率较高，同时能够与发热、散热元器件紧密粘合在一起，大大降低了接触热阻，能够有效提升整个系统的散热效率，并且在液体环境的冲刷下也不发生分离或脱落，能够保证系统的稳定运行。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种即时固化的液态金属复合热界面材料，原料包括：液态金属、偶联剂、增韧剂、环氧树脂和固化剂；

所述液态金属为镓基N元合金或铋基N元合金，N为大于等于2的整数；

所述偶联剂选自KH-550、KH-560、KH-570、KH-792、KH-580、KH-590、DL-602、DL-171、Span-80、Span-85、1-十二硫醇或巯基-十一胺盐酸盐中的一种或几种；

所述增韧剂选自聚酰胺、聚乙烯醇缩醛、玻璃纤维、石棉纤维、邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯中的一种或几种。

所述环氧树脂选自双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂中的一种或几种；

所述固化剂选自乙二胺、三乙胺、三乙醇胺、二乙烯三胺中的一种或几种。

进一步地，所述镓基N元合金选自镓铟合金、镓铟锡合金、镓铟锡锌合金或镓铟锡锌银中的一种或几种。

进一步地，所述铋基N元合金选自铋铟合金、铋铟锡合金、铋铟锡锌合金或铋铟锡锌银合金中的一种或几种。

进一步地，所述液态金属的熔点小于100℃，热导率大于15W/m•K。

进一步地，所述热界面材料，原料以质量分数计包括：液态金属85%-97%，环氧树脂和固化剂之和为3%-15%，三者的质量分数之和为100%，固化剂和环氧树脂的质量比为0.1-1:1；偶联剂的用量为液态金属质量的0.1%-5%，增韧剂的用量为液态金属质量的0.1%-10%。

进一步地，所述液态金属的液滴大小为100nm-500μm。

上述热界面材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将液态金属和偶联剂加入分散液中进行分散，形成表面处理后的微纳米金属液滴悬浮液；