一种复合金属导热层的大厚度导热界面材料的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及导热材料领域。尤其是一种应用在电子产品和通讯设备中的一种新型大厚度导热垫。一种复合金属导热层的大厚度导热界面材料，其特征在于：所述的导热界面材料由两层导热垫和一金属层构成，所述的金属层上下两个表面分别贴合有导热垫。本实用新型可以提供一种厚度在2毫米及2毫米以上的新型导热垫，该导热垫具有加工简单、成品率高、成本大幅降低的优点，同时可以明显提高导热性能。
【专利说明】一种复合金属导热层的大厚度导热界面材料
【技术领域】
[0001]本发明涉及导热材料领域。尤其是一种应用在电子产品和通讯设备中的一种新型大厚度导热垫。
【背景技术】
[0002]导热界面材料也称为导热材料是一种普遍用于IC封装和电子散热的材料，主要用于填补两种硬质材料接触时产生的微空隙和凸凹不平的表面，减小热阻，提高器件的散热性能。随着当代电子技术迅速的发展，电子元器件的集成程度和组装密度不断提高，在提供了强大的使用功能的同时，也导致了其工作功耗和发热量的急剧增大。高温将会对电子元器件的稳定性、可靠性和寿命产生有害的影响，譬如过高的温度会危及半导体的结点，损伤电路的连接界面，增加导体的阻值和造成机械应力损伤。热界面(接触面)材料在热管理中起到了十分关键的作用。在微电子材料表面和散热器之间存在极细微的凹凸不平的空隙，如果将他们直接安装在一起，它们间的实际接触面积只有散热器底座面积的10%，其余均为空气间隙。因为空气热导率只有0.025ff/(m.K)，是热的不良导体，将导致电子元件与散热器间的接触热阻非常大，严重阻碍了热量的传导，最终造成散热器的效能低下。使用具有高导热性的热界面材料填充满这些间隙，排除其中的空气，在电子元件和散热器间建立有效的热传导通道，可以大幅度降低接触热阻，使散热器的作用得到充分地发挥，并保证电子器件可以在适宜的温度范围内工作，保证电子器件性能的正常发挥。导热脂是最早的一种热界面材料，也就是常见的导热硅胶，曾经被广泛使用。但因其操作使用难度大、长期使用易失效等缺点，己经逐步让位于其它新型的热界面材料，主要有如下3大类:(I)砧结固化导热胶(2)相变材料(3)导热弹性体材料。其中应用最为广泛的就是导热垫，主要是因为这种材料不但本身具有良好的导热性，同时具有较好的弹性，相对于其他材料而言，更加易于加工成型，并且这种导热垫使用安装非常方便。但是这种导热垫在制作超过3毫米的大厚度时，不但由于用料厚度的增加，使其成本大幅上升，其成品率也随着厚度的增加开始大幅下降。因此导致了大厚度的导热垫的价格迅速攀升。上述的技术问题，长期困扰在本行业中，但至今没有出现有效的解决方法。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种厚度在2毫米及2毫米以上的新型导热垫，该导热垫具有加工简单、成品率高、成本大幅降低的优点，同时可以明显提高导热性能。
[0004]本发明的技术方案是这样实现的:一种复合金属导热层的大厚度导热界面材料，其特征在于:所述的导热界面材料由两层导热垫和一金属层构成，所述的导热垫和金属层的厚度至少为0.5毫米，且总厚度大于2毫米，所述的金属层上下两个表面分别贴合有导热垫，所述的金属层为铝板或者铜板构成。
[0005]所述的金属层为光洁表面。
[0006]所述的导热垫表面贴覆有保护膜。
[0007]本发明的有益效果在于:本实用新型通过采用在两层导热垫中间设置金属板的结构，分别在以下几个方面获得了显著的技术优势。其一，使生产成本得到了显著的下降。首先通过采用多层结构的导热界面材料，由于铝板的价格明显低于导热垫，因此节省了大量昂贵的导热垫材料，使导热界面材料成本得到了显著降低。其二，由于复合结构的使用，使导热界面材料使用的导热垫为较薄的普通导热垫，将生产难度高用料量大且成品率低的大厚度导热界面材料，巧妙的转变为使用普通导热垫，因此使生产的工艺成本显著下降。其三，与传统导热界面材料相比导热率得到了大幅度的提升。普通常用的导热垫的导热率只有1.2瓦最高不超过5瓦，而铝的导热率为200瓦，铜更是高达300瓦，因此采用多层结构的导热界面材料，由原来的全部导热垫结构改变成低厚度导热垫加金属层结构，因此使导热率得到了大幅度的提高。例如:原来的1.2瓦导热垫，改用本实用新型结构之后其导热率达到2瓦以上，提高幅度接近70%。其四，与传统导热界面材料相比显著提高其安装性能。传统导热垫由于材质非常柔软，因此安装的时候容易出现皱褶气泡等现象，这种现象尤其面积较大的导热垫中更加严重，这种问题不但增加安装难度，严重是甚至导致设备故障。而本实用新型中的导热界面材料由于中部金属层的支撑作用，在进行导热界面材料安装的时候，依然保持平整，因此大幅降低了导热界面材料的安装性能。
[0008]本实用新型获得的技术效果如以下实验测试报告:
[0009]
_^ 导热系敷测试结果揋告^ ^ _
^ ?:1f |样品8称II作品炎別||^衬料I
MSI m IIllM ι?ι过―?
检到位器DK.1ll II…备注…_
f )--!/? ? Γ ) ii:IS8 热(Γ )58.28'■ V > 20.1.{
I7均11> Jj ( khi)+ I L I? 1?uirk.MV)丨 aowow 热I&； 5.2759
0--.丨热I 冷IftIftUi I WFfU'/丨?Λ--?Ι,ψΚΙ^Λ?；!!! IjlZi
H '5:度^ V )沒I Iiiaii)c klJa)
U !W.?；1:11.06 28.10 5.15 7(M>.5H0 115, 58 ssss-sss 11,18—
[0010]总之本实用新型通过上述的一系列技术改进，提供了一种低成本、高导热率、且方便安装的一种新型导热界面材料。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型的结构示意图；
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
[0013]本实用新型主要是针对现有技术中大厚度导热界面材料存在问题所做出的技术改进，主要是为了改进大厚度导热界面材料成本高居不下，且成品率低、导热率低、安装不便等问题。如图1所示，本实用新型具体涉及一种复合金属导热层的大厚度导热界面材料，所进行的技术改进在于导热界面材料由多层结构构成，即由两层导热垫I和一金属层2构成，所述的金属层2上下两个表面分别贴合有导热垫I。这里的贴合主要是利用了导热垫I自身的黏粘性贴合在金属层2表面构成的复合导热界面材料。由于导热界面材料一般的导热率只有1.2瓦-5瓦之间，且大厚度的导热界面的总热阻明显高于较薄的导热垫，因此导致大厚度的导热界面材料的导热性能较低。但是金属铝的导热率则为200瓦，铜则高达300瓦。因此本实用新型中采用这种复合结构的导热界面材料，巧妙的将金属的超高导热能力和薄导热垫的较高导热率结合为一体，使本实用新型的导热界面材料的导热能力在采用相同导热材料的条件下提闻近70%。
[0014]本实用新型中的导热界面材料只适合使用在厚度超过2毫米的大厚度导热界面材料中，且其导热率的提高随着厚度增加不断提高。但考虑实际使用的需要，金属层2和导热垫I的厚度均不低于0.5毫米，且总厚度大于2毫米的大厚度导热界面材料。上述的这些限制主要从使用需要、成本和导热率两方面考虑。因为贴合的导热垫的厚度如果太薄，其弹性层的厚度难以满足装配需求，加之较薄的导热垫成本较低，如果采用本实用新型中的复合导热界面材料则成本优势并不明显，另外小于2毫米的导热垫本身厚度小，因此即便加入金属层对导热率的提升也非常有限。
[0015]本实用新型中的金属层构成主要使用具有良好导热性的金属，优选铝和铜，当然其他热的良导体也可以使用。为了提高本实用新型中导热垫I与金属层2之间的结合紧密程度，所述的金属层2为光洁表面。也就是从理论上讲趋向于镜面效果。本实用新型中的复合导热界面材料中位于外侧导热垫I表面贴覆有保护膜3。这与通常的导热界面材料的处理完全相同。
[0016]以上所描述的仅为本发明的较佳实施例，上述具体实施例不是对本发明的限制。在本发明的技术思想范畴内，可以出现各种变形及修改，凡本领域的普通技术人员根据以上描述所做的润饰、修改或等同替换，均属于本发明所保护的范围。
【权利要求】
1.一种复合金属导热层的大厚度导热界面材料，其特征在于:所述的导热界面材料由两层导热垫和一金属层构成，所述的导热垫和金属层的厚度至少为0.5毫米，且总厚度大于2毫米，所述的金属层上下两个表面分别贴合有导热垫，所述的金属层为铝板或者铜板构成。
2.根据权利要求1所述的一种复合金属导热层的大厚度导热界面材料，其特征在于:所述的金属层为光洁表面。
3.根据权利要求1所述的一种复合金属导热层的大厚度导热界面材料，其特征在于:所述的导热垫表面贴覆有保护膜。
【文档编号】H05K7/20GK203934231SQ201420029115
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年1月17日 优先权日:2014年1月17日
【发明者】张榕 申请人:深圳天工开电子科技有限公司