本發(fā)明涉及熱界面材料，尤其涉及一種具有液態(tài)金屬層的金屬箔及其制備方法和應用。

背景技術：

1、隨著電子器件功率和集成度不斷提高，各類元器件向著小型化、輕薄化、多功能化等方向發(fā)展，元器件單位面積上的發(fā)熱量迅速增加，為保證電子器件正常穩(wěn)定工作，通常在元器件上引入散熱器來強化換熱。然而在芯片和散熱器的兩固-固接觸界面之間存在著大量由空氣填充的微觀間隙，從而產(chǎn)生巨大的接觸熱阻。因此在發(fā)熱器件和散熱器間引入強化傳熱的熱界面材料對于保證系統(tǒng)優(yōu)異散熱性能具有重要意義。

2、硅脂等常見的硅基熱界面材料導熱系數(shù)低，且容易污染基底材料。銦作為熱界面材料，為保證較好的散熱效果，通常需要在接觸面上施加較大的應力。采用液態(tài)金屬直接作為熱界面材料雖然減小接觸熱阻的效果不錯，但成本較高且存在泄漏風險。因此低成本、制備簡單快捷、不易泄漏的高導熱熱界面材料丞待探究。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決現(xiàn)有技術中的技術問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種具有液態(tài)金屬層的金屬箔及其制備方法和應用。

2、本發(fā)明的第一個方面，本發(fā)明提出了一種具有液態(tài)金屬層的金屬箔的制備方法，該方法包括：

3、（1）將液態(tài)金屬加入熱溶液中，所述熱溶液選自堿溶液或酸溶液；

4、（2）將金屬箔浸入所述熱溶液中，所述液態(tài)金屬與所述金屬箔充分接觸，然后取出清洗并晾干。

5、根據(jù)本發(fā)明提供的上述具有液態(tài)金屬層的金屬箔的制備方法，將液態(tài)金屬加入熱溶液中，再將金屬箔浸入所述熱溶液中，所述液態(tài)金屬與所述金屬箔充分接觸，通過采用酸溶液或堿溶液先對液態(tài)金屬進行處理，同時酸溶液或堿溶液也會對金屬箔有一定的作用，通過酸溶液和堿溶液的作用，使液態(tài)金屬層與金屬箔之間具有較強的結(jié)合能力，粘附性優(yōu)異，避免了液態(tài)金屬泄漏的風險。上述較強結(jié)合能力產(chǎn)生的原因之一可能是，相比于直接添加液態(tài)金屬，在酸性或堿性條件下，可充分地去除液態(tài)金屬表面以及金屬箔的氧化膜，使液態(tài)金屬純金屬和金屬箔直接接觸，產(chǎn)生金屬間化合物或發(fā)生金屬材料互溶或金屬材料滲透進入另有一種金屬材料或微觀粒子間產(chǎn)生較強結(jié)合力等，比如bi32.5in51sn16.5液態(tài)金屬在銅表面發(fā)生反應，產(chǎn)生金屬間化合物cu6(in,?sn)5和cu11in9，使液態(tài)金屬緊密結(jié)合在金屬箔表面，減少了常規(guī)方式的泄漏風險。在金屬箔兩側(cè)形成液態(tài)金屬層“三明治”熱界面材料，液態(tài)金屬在金屬箔表面分布均勻，厚度可控，可得到導熱性能優(yōu)異的熱界面材料，且該制備方法簡單，制備速度快，成本低，可進行大批量生產(chǎn)。

6、根據(jù)本發(fā)明提供的具有液態(tài)金屬層的金屬箔的制備方法，所述堿溶液的濃度不小于0.1mol/l。控制堿溶液的濃度不小于0.1mol/l，可以促進液態(tài)金屬與金屬箔更好的結(jié)合，提高液態(tài)金屬與金屬箔之間的結(jié)合強度。

7、在本發(fā)明的一些實施例中，所述堿溶液包括但不限于氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液、氫氧化鈣溶液、碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶液中的至少一種。

8、根據(jù)本發(fā)明提供的上述具有液態(tài)金屬層的金屬箔的制備方法，所述酸溶液的濃度不小于0.1mol/l。控制酸溶液的濃度不小于0.1mol/l，可以促進液態(tài)金屬與金屬箔更好的結(jié)合，提高液態(tài)金屬與金屬箔之間的結(jié)合強度。

9、在本發(fā)明的一些實施例中，所述酸溶液包括但不限于鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸、硼酸、乙酸、檸檬酸中的至少一種。

10、本領域技術人員可以理解的是，當熱溶液的濃度較高時，可降低熱溶液的添加量，當熱溶液的濃度較低時，也適當增加熱溶液的添加量，例如，所述液態(tài)金屬與所述熱溶液的體積比為（1-95）:100。本領域技術人員可根據(jù)實際靈活調(diào)整熱溶液的添加量，此處不做特別限定。

11、根據(jù)本發(fā)明提供的上述具有液態(tài)金屬層的金屬箔的制備方法，所述熱溶液的溫度為60-200℃。控制熱溶液的溫度在60-200℃范圍內(nèi)，可以保證液態(tài)金屬層完全液體狀態(tài)，且提升液態(tài)金屬與金屬箔之間的結(jié)合強度，降低液態(tài)金屬泄露的風險。

12、在本發(fā)明的一些實施例中，所述液態(tài)金屬包括但不限于鎵、銦、鎵銦合金、鎵銦錫合金、鉍銦合金、鉍錫合金、鉍銦錫合金中的至少一種。

13、在本發(fā)明的一些實施例中，所述金屬箔包括但不限于銅箔、金箔、銀箔、鎳箔、鈷箔、鐵箔、鋅箔、鉻箔、錫箔、銦箔或鉛箔。

14、本發(fā)明的第二個方面，本發(fā)明提出了一種具有液態(tài)金屬層的金屬箔，該具有液態(tài)金屬層的金屬箔采用上述方法制備。由此，該具有液態(tài)金屬層的金屬箔具有優(yōu)異的導熱性能，可廣泛應用于電子器件的導熱領域。

15、本領域技術人員可以理解的是，可以根據(jù)應用場合的不同，靈活調(diào)整金屬箔的厚度或液態(tài)金屬層的厚度，例如單側(cè)液態(tài)金屬層的厚度不小于2μm；金屬箔的厚度不小于5μm。

16、本發(fā)明的第三個方面，本發(fā)明提出了上述具有液態(tài)金屬層的金屬箔在制備熱界面材料中的應用。

17、本發(fā)明至少包括以下技術效果：

18、本發(fā)明通過采用酸溶液或堿溶液處理的制備方法，提高了液態(tài)金屬層與金屬箔之間的結(jié)合能力，使液態(tài)金屬在金屬箔上的粘附性高，避免了傳統(tǒng)方式中液態(tài)金屬泄漏的風險。同時在金屬箔兩側(cè)形成液態(tài)金屬層這樣的“三明治”熱界面材料，液態(tài)金屬在金屬箔表面分布均勻，厚度可控，可得到導熱性能優(yōu)異的熱界面材料，且該制備方法簡單，制備速度快，成本低，可進行大批量生產(chǎn)。

技術特征：

1.一種具有液態(tài)金屬層的金屬箔的制備方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權利要求1所述方法，其特征在于，所述堿溶液的濃度不小于0.1mol/l。

3.根據(jù)權利要求1或2所述方法，其特征在于，所述堿溶液包括氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液、氫氧化鈣溶液、碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶液中的至少一種。

4.根據(jù)權利要求1所述方法，其特征在于，所述酸溶液的濃度不小于0.1mol/l。

5.根據(jù)權利要求1或4所述方法，其特征在于，所述酸溶液包括鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸、硼酸、乙酸、檸檬酸中的至少一種。

6.根據(jù)權利要求1所述方法，其特征在于，所述熱溶液的溫度為60-200℃。

7.根據(jù)權利要求1所述方法，其特征在于，所述液態(tài)金屬包括鎵、銦、鎵銦合金、鎵銦錫合金、鉍銦合金、鉍錫合金、鉍銦錫合金中的至少一種。

8.根據(jù)權利要求1所述方法，其特征在于，所述金屬箔包括銅箔、金箔、銀箔、鎳箔、鈷箔、鐵箔、鋅箔、鉻箔、錫箔、銦箔或鉛箔。

9.一種具有液態(tài)金屬層的金屬箔，其特征在于，采用權利要求1-8中任一項所述方法制備。

10.權利要求9所述具有液態(tài)金屬層的金屬箔在制備熱界面材料中的應用。

技術總結(jié)
本發(fā)明提供了一種具有液態(tài)金屬層的金屬箔及其制備方法和應用。具有液態(tài)金屬層的金屬箔的制備方法包括：（1）將液態(tài)金屬加入熱溶液中，所述熱溶液選自堿溶液或酸溶液；（2）將金屬箔浸入所述熱溶液中，所述液態(tài)金屬與所述金屬箔充分接觸，然后取出清洗并晾干。本發(fā)明通過采用酸溶液或堿溶液處理的方法，去除液態(tài)金屬表面氧化膜，使液態(tài)金屬和金屬箔直接接觸，促進液態(tài)金屬和金屬箔之間的相關反應，提高了液態(tài)金屬層與金屬箔之間的結(jié)合能力，避免了液態(tài)金屬泄漏的風險，同時，液態(tài)金屬在金屬箔表面分布均勻，厚度可控，可得到導熱性能優(yōu)異的熱界面材料，且該制備方法簡單，制備速度快，成本低，可進行大批量生產(chǎn)。

技術研發(fā)人員：陳益江,崔云濤,鄧中山
受保護的技術使用者：中國科學院理化技術研究所
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/15