本申請涉及材料，具體而言，涉及一種絕緣熱界面材料及其制備方法、電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、在電子設(shè)備中，熱界面材料(tims)起著關(guān)鍵的作用，熱界面材料位于電子元件(例如，芯片等)和散熱器之間，它能夠有效地將熱量從發(fā)熱的電子元件傳遞到散熱器，從而保證電子設(shè)備的正常運行。隨著電子設(shè)備向小型化、高集成度和高功率密度的發(fā)展，對熱界面材料的性能要求也越來越高，不僅需要熱界面材料具有良好的導(dǎo)熱性能，還需要熱界面材料具有良好的絕緣性能。

2、為了使得熱界面材料具有絕緣性能，目前主要是通過在熱界面材料中添加絕緣填料來提高熱界面材料的絕緣性能。但是，這種方式無法使得熱界面材料同時具有較高的導(dǎo)熱性能和較高的絕緣性能，無法滿足目前行業(yè)的不斷發(fā)展對熱界面材料的高要求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請的目的在于提供一種絕緣熱界面材料及其制備方法、電子設(shè)備，其旨在改善現(xiàn)有的熱界面材料無法同時具有較高的導(dǎo)熱性能和較高的絕緣性能的技術(shù)問題。

2、第一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N絕緣熱界面材料，絕緣熱界面材料包括：沿厚度方向依次層疊的第一相變導(dǎo)熱層、第一柔性導(dǎo)熱層、絕緣導(dǎo)熱層、第二柔性導(dǎo)熱層以及第二相變導(dǎo)熱層。第一相變導(dǎo)熱層的熔點和第二相變導(dǎo)熱層的熔點各自獨立地為30℃～140℃；第一柔性導(dǎo)熱層的莫氏硬度和第二柔性導(dǎo)熱層的莫氏硬度均≤1.5，第一柔性導(dǎo)熱層的楊氏模量和第二柔性導(dǎo)熱層的楊氏模量均≤50gpa。

3、本申請?zhí)峁┑慕^緣熱界面材料通過設(shè)置多層結(jié)構(gòu)，絕緣導(dǎo)熱層可以使得絕緣熱界面材料具有較高的絕緣性能，而柔性導(dǎo)熱層和相變導(dǎo)熱層的設(shè)置，可以降低整個絕緣熱界面材料的界面熱阻，使得絕緣熱界面材料具有較高的導(dǎo)熱性能；絕緣熱界面材料中的第一相變導(dǎo)熱層和第二相變導(dǎo)熱層分別用于與發(fā)熱的電子元件和散熱器接觸，第一相變導(dǎo)熱層和第二相變導(dǎo)熱層可在熱量傳遞過程中發(fā)生相變至熔融態(tài)，進而填補相變導(dǎo)熱層與電子元件或散熱器之間的界面縫隙以及相變導(dǎo)熱層與柔性導(dǎo)熱層之間的界面縫隙，以降低整個絕緣熱界面材料的界面熱阻，提高絕緣熱界面材料的導(dǎo)熱性能；此外，第一柔性導(dǎo)熱層和第二柔性導(dǎo)熱層的設(shè)置，使得第一相變導(dǎo)熱層在第一柔性導(dǎo)熱層上具有較高的附著力以及第二相變導(dǎo)熱層在第二柔性導(dǎo)熱層上具有較高的附著力，進而使得第一相變導(dǎo)熱層和第二相變導(dǎo)熱層在發(fā)生相變后不易發(fā)生流動泄露至絕緣熱界面材料的邊緣處，有利于在無圍堵條件下避免電子設(shè)備發(fā)生短路等風(fēng)險，有利于保護電子設(shè)備的安全。

4、結(jié)合第一方面，在本申請可選的實施方式中，第一柔性導(dǎo)熱層的材質(zhì)和第二柔性導(dǎo)熱層的材質(zhì)各自獨立地包括金屬單質(zhì)以及合金中的至少一種。

5、可選地，第一柔性導(dǎo)熱層的材質(zhì)和第二柔性導(dǎo)熱層的材質(zhì)各自獨立地包括銦單質(zhì)、錫單質(zhì)、銦鋅合金以及銦鉍合金中的至少一種。

6、結(jié)合第一方面，在本申請可選的實施方式中，第一相變導(dǎo)熱層的熔點和第二相變導(dǎo)熱層的熔點各自獨立地為50℃～120℃。

7、在上述技術(shù)方案中，第一相變導(dǎo)熱層的熔點和第二相變導(dǎo)熱層的熔點在上述溫度范圍內(nèi)，第一相變導(dǎo)熱層和第二相變導(dǎo)熱層可在熱量傳遞過程中發(fā)生相變至熔融態(tài)，進而填補相變導(dǎo)熱層與電子元件或散熱器之間的界面縫隙以及相變導(dǎo)熱層與柔性導(dǎo)熱層之間的界面縫隙，以降低整個絕緣熱界面材料的熱阻，提高絕緣熱界面材料的導(dǎo)熱性能。

8、結(jié)合第一方面，在本申請可選的實施方式中，第一相變導(dǎo)熱層的材質(zhì)和第二相變導(dǎo)熱層的材質(zhì)均包括合金。

9、可選地，第一相變導(dǎo)熱層的材質(zhì)和第二相變導(dǎo)熱層的材質(zhì)各自獨立地包括銦錫鉍合金、銦鉍合金、錫鉍合金、鎵銦錫合金以及鎵銦錫鉍合金中的至少一種。

10、可選地，第一相變導(dǎo)熱層的材質(zhì)和第二相變導(dǎo)熱層的材質(zhì)均為in51sn16.5bi32.5共晶合金。

11、結(jié)合第一方面，在本申請可選的實施方式中，第一柔性導(dǎo)熱層的厚度和第二柔性導(dǎo)熱層的厚度均≥6μm；或/和，第一相變導(dǎo)熱層的厚度和第二相變導(dǎo)熱層的厚度各自獨立地為5μm～30μm；或/和，絕緣導(dǎo)熱層的厚度≥0.1mm。

12、結(jié)合第一方面，在本申請可選的實施方式中，絕緣導(dǎo)熱層的材質(zhì)包括陶瓷材料以及金剛石中的至少一種。

13、在上述技術(shù)方案中，絕緣導(dǎo)熱層的材質(zhì)選用上述材質(zhì)，可以使得絕緣導(dǎo)熱層既具有絕緣性能又具有導(dǎo)熱性能。

14、可選地，陶瓷材料包括氧化鋁、碳化硅、氮化硼以及氮化鋁中的至少一種。

15、結(jié)合第一方面，在本申請可選的實施方式中，第一柔性導(dǎo)熱層與絕緣導(dǎo)熱層之間還設(shè)置有第一導(dǎo)電導(dǎo)熱層；或/和，第二柔性導(dǎo)熱層與絕緣導(dǎo)熱層之間還設(shè)置有第二導(dǎo)電導(dǎo)熱層。

16、在上述技術(shù)方案中，便于在第一導(dǎo)電導(dǎo)熱層上制備第一柔性導(dǎo)熱層，便于在第二導(dǎo)電導(dǎo)熱層上制備第二柔性導(dǎo)熱層，可降低整個絕緣熱界面材料的工藝成本。

17、可選地，第一導(dǎo)電導(dǎo)熱層的厚度和第二導(dǎo)電導(dǎo)熱層的厚度均≥2μm。

18、可選地，第一導(dǎo)電導(dǎo)熱層的材質(zhì)和第二導(dǎo)電導(dǎo)熱層的材質(zhì)包括銦單質(zhì)、錫單質(zhì)、鋅單質(zhì)、銅單質(zhì)、鋁單質(zhì)、銦鋅合金、銦鉍合金以及ito中的至少一種。

19、可選地，第一導(dǎo)電導(dǎo)熱層與絕緣導(dǎo)熱層之間的附著力以及第一導(dǎo)電導(dǎo)熱層與第一柔性導(dǎo)熱層之間的附著力均達(dá)到百格測試1級及以上標(biāo)準(zhǔn)。

20、可選地，第二導(dǎo)電導(dǎo)熱層與絕緣導(dǎo)熱層之間的附著力以及第二導(dǎo)電導(dǎo)熱層與第二柔性導(dǎo)熱層之間的附著力均達(dá)到百格測試1級及以上標(biāo)準(zhǔn)。

21、第二方面，本申請?zhí)峁┝艘环N上述第一方面任一項提供的絕緣熱界面材料的制備方法，該制備方法包括：將第一相變導(dǎo)熱層、第一柔性導(dǎo)熱層、絕緣導(dǎo)熱層、第二柔性導(dǎo)熱層以及第二相變導(dǎo)熱層形成沿厚度方向依次層疊的結(jié)構(gòu)。

22、本申請?zhí)峁┑慕^緣熱界面材料的制備方法制得的絕緣熱界面材料，不僅具有較高的絕緣性能，還具有較高的導(dǎo)熱性能，還有利于在無圍堵條件下避免電子設(shè)備發(fā)生短路等風(fēng)險，有利于保護電子設(shè)備的安全。

23、結(jié)合第二方面，在本申請可選的實施方式中，在將第一相變導(dǎo)熱層、第一柔性導(dǎo)熱層、絕緣導(dǎo)熱層、第二柔性導(dǎo)熱層以及第二相變導(dǎo)熱層形成沿厚度方向依次層疊的結(jié)構(gòu)之后，對第一相變導(dǎo)熱層的遠(yuǎn)離第一柔性導(dǎo)熱層的表面以及第二相變導(dǎo)熱層的遠(yuǎn)離第二柔性導(dǎo)熱層的表面分別進行碾壓處理。碾壓處理的壓力為30psi～50psi。

24、在上述技術(shù)方案中，可使得第一柔性導(dǎo)熱層和第一相變導(dǎo)熱層之間緊密結(jié)合以及第二柔性導(dǎo)熱層和第二相變導(dǎo)熱層之間緊密結(jié)合，進而有利于進一步使得第一相變導(dǎo)熱層和第二相變導(dǎo)熱層在發(fā)生相變后不易發(fā)生流動泄露至絕緣熱界面材料的邊緣處，有利于在無圍堵條件下避免電子設(shè)備發(fā)生短路等風(fēng)險，有利于保護電子設(shè)備的安全。

25、第三方面，本申請?zhí)峁┝艘环N電子設(shè)備，電子設(shè)備包括：電子元件、散熱器以及上述第二方面提供的絕緣熱界面材料；且電子元件、絕緣熱界面材料以及散熱器沿厚度方向依次層疊。

技術(shù)特征：

1.一種絕緣熱界面材料，其特征在于，包括：沿厚度方向依次層疊的第一相變導(dǎo)熱層、第一柔性導(dǎo)熱層、絕緣導(dǎo)熱層、第二柔性導(dǎo)熱層以及第二相變導(dǎo)熱層；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣熱界面材料，其特征在于，所述第一柔性導(dǎo)熱層的材質(zhì)和所述第二柔性導(dǎo)熱層的材質(zhì)各自獨立地包括金屬單質(zhì)以及合金中的至少一種；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣熱界面材料，其特征在于，所述第一相變導(dǎo)熱層的熔點和所述第二相變導(dǎo)熱層的熔點各自獨立地為50℃～120℃。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣熱界面材料，其特征在于，所述第一相變導(dǎo)熱層的材質(zhì)和所述第二相變導(dǎo)熱層的材質(zhì)均包括合金；

5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項所述的絕緣熱界面材料，其特征在于，所述第一柔性導(dǎo)熱層的厚度和所述第二柔性導(dǎo)熱層的厚度均≥6μm；

6.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項所述的絕緣熱界面材料，其特征在于，所述絕緣導(dǎo)熱層的材質(zhì)包括陶瓷材料以及金剛石中的至少一種；

7.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項所述的絕緣熱界面材料，其特征在于，所述第一柔性導(dǎo)熱層與所述絕緣導(dǎo)熱層之間還設(shè)置有第一導(dǎo)電導(dǎo)熱層；

8.一種如權(quán)利要求1～7中任一項所述的絕緣熱界面材料的制備方法，其特征在于，包括：將所述第一相變導(dǎo)熱層、所述第一柔性導(dǎo)熱層、所述絕緣導(dǎo)熱層、所述第二柔性導(dǎo)熱層以及所述第二相變導(dǎo)熱層形成沿所述厚度方向依次層疊的結(jié)構(gòu)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的絕緣熱界面材料的制備方法，其特征在于，在將所述第一相變導(dǎo)熱層、所述第一柔性導(dǎo)熱層、所述絕緣導(dǎo)熱層、所述第二柔性導(dǎo)熱層以及所述第二相變導(dǎo)熱層形成沿所述厚度方向依次層疊的所述結(jié)構(gòu)之后，對所述第一相變導(dǎo)熱層的遠(yuǎn)離所述第一柔性導(dǎo)熱層的表面以及所述第二相變導(dǎo)熱層的遠(yuǎn)離所述第二柔性導(dǎo)熱層的表面分別進行碾壓處理；

10.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：電子元件、散熱器以及如權(quán)利要求1～7中任一項所述的絕緣熱界面材料；且所述電子元件、所述絕緣熱界面材料以及所述散熱器沿所述厚度方向依次層疊。

技術(shù)總結(jié)
本申請?zhí)峁┮环N絕緣熱界面材料及其制備方法、電子設(shè)備，屬于材料技術(shù)領(lǐng)域。絕緣熱界面材料包括：沿厚度方向依次層疊的第一相變導(dǎo)熱層、第一柔性導(dǎo)熱層、絕緣導(dǎo)熱層、第二柔性導(dǎo)熱層以及第二相變導(dǎo)熱層。第一相變導(dǎo)熱層的熔點和第二相變導(dǎo)熱層的熔點各自獨立地為30℃～140℃；第一柔性導(dǎo)熱層的莫氏硬度和第二柔性導(dǎo)熱層的莫氏硬度均≤1.5，第一柔性導(dǎo)熱層的楊氏模量和第二柔性導(dǎo)熱層的楊氏模量均≤50GPa。本申請?zhí)峁┑慕^緣熱界面材料不僅具有較高的絕緣性能，還具有較高的導(dǎo)熱性能，還有利于在無圍堵條件下避免電子設(shè)備發(fā)生短路等風(fēng)險，有利于保護電子設(shè)備的安全。

技術(shù)研發(fā)人員：劉金明,張嘉楠,孫愛祥
受保護的技術(shù)使用者：深圳市鴻富誠新材料股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10