技术摘要：
本发明公开了一种用于5G设备的高导热低热阻热界面材料，具体涉及5G电子产品领域，其中所使用的原料按重量百分比计包括：交联相材料8wt％‑25wt％、填充相材料70wt％‑90wt％、阻聚剂1wt％‑3wt％、催化剂1wt％‑2wt％，所述交联相材料为有机硅油、环氧树脂或聚氨酯中的 全部
背景技术：
第五代移动通信技术(英语：5th generation mobile networks或5th generation wireless systems、5th-Generation，简称5G)是最新一代蜂窝移动通信技术， 是4G(LTE-A、WiMax)、3G(UMTS、LTE)和2G(GSM)系统后的延伸。5G的性能目标是高数据速率、 减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。Release-15中的5G规范 的第一阶段是为了适应早期的商业部署。Release-16的第二阶段将于2020年4月完成，作为 IMT-2020技术的候选提交给国际电信联盟(ITU)。ITU IMT-2020规范要求速度高达20Gbit/ s，可以实现宽信道带宽和大容量MIMO。 5G产业是中国七大新基建的核心产业，5G设备在未来几年会爆发性增长，市场潜 力巨大。5G设备如基站、手机和信号处理器等由于采用更短的信号波长和更高的频率，传输 速度比4G的设备更快，因此其发热量比4G设备大2倍以上，解决5G设备的散热问题成为新的 挑战和机遇。 现有的散热方案是采用热界面材料和散热器搭配对5G设备进行散热，热界面材料 主要有有机硅、环氧树脂和聚氨酯类，作为5G设备发热部位和散热器之间的填充物，降低界 面热阻，搭建热通路，实现设备散热。高端的热界面材料产品(导热系数8-10W·m-1·K-1，热 阻0.06-0.1℃·in2/W)被国外企业莱尔德、贝格斯、霍尼韦尔、固美丽等企业所技术垄断， 传统的导热材料是以有机硅、环氧树脂和聚氨酯为基础材料(连续相)，氧化铝、氮化铝、氮 化硼和氧化锌等粉体作为导热填料，混合后在特定催化剂作用下共聚交联，得到热界面材 料。传统的热界面材料的热通路依靠导热粉体彼此接触搭建，粉体堆积越紧密，接触概率越 大，其导热路径构建越多，其导热系数越大；因此其导热系数受限于导热粉体自身的导热系 数、体积填充量和形状。此外，由于传统热界面材料填充固态导热粉体，界面流动性差，热阻 大。目前市面上5G设备的热界面材料导热系数低于10W·m-1·K-1，热阻高于0.06℃·in2/W， 无法满足5G设备散热的要求。
技术实现要素：
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种用于5G设备的高导热低 热阻热界面材料，本发明所要解决的技术问题是：解决热界面材料导热系数低于10W·m-1· K-1，热阻高于0.06℃·in2/W的技术瓶颈。 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于5G设备的高导热低热阻热 界面材料，其中所使用的原料按重量百分比计包括：交联相材料8wt％-25wt％、填充相材料 70wt％-90wt％、阻聚剂1wt％-3wt％、催化剂1wt％-2wt％，所述交联相材料为有机硅油、环 氧树脂或聚氨酯中的一种，所述填充相材料为镓、铟、铋合金，并经过氧化、偶联剂改性处 3 CN 111574969 A 说 明 书 2/5 页 理，所述镓铟铋合金的质量比例镓：20-50％、铟：30-70％和铋：10-20％。 在一个优选地实施方式中，其中所使用的原料按重量百分比计包括：交联相材料 16.5wt％、填充相材料80wt％、阻聚剂2wt％、催化剂1.5wt％，所述交联相材料为有机硅油、 环氧树脂或聚氨酯中的一种，所述填充相材料为镓、铟、铋合金，并经过氧化、偶联剂改性处 理，所述镓铟铋合金的质量比例镓：20％、铟：70％和铋：10％。 在一个优选地实施方式中，其中所使用的原料按重量百分比计包括：交联相材料 16.5wt％、填充相材料80wt％、阻聚剂2wt％、催化剂1.5wt％，所述交联相材料为有机硅油、 环氧树脂或聚氨酯中的一种，所述填充相材料为镓、铟、铋合金，并经过氧化、偶联剂改性处 理，所述镓铟铋合金的质量比例镓：50％、铟：30％和铋：20％。 在一个优选地实施方式中，其中所使用的原料按重量百分比计包括：交联相材料 16.5wt％、填充相材料80wt％、阻聚剂2wt％、催化剂1.5wt％，所述交联相材料为有机硅油、 环氧树脂或聚氨酯中的一种，所述填充相材料为镓、铟、铋合金，并经过氧化、偶联剂改性处 理，所述镓铟铋合金的质量比例镓：35％、铟：55％和铋：10％。 本发明还包括用于5G设备的高导热低热阻热界面材料的制备方法，其具体步骤 为： S1、镓铟铋合金的氧化：取镓铟铋合金质量份100份，加入200-300质量份的pH值为 9-11的碱溶液，加入5-10质量份的表面活性剂，升温至60℃，搅拌30min，通入直流电，电压 5V、电流100mA，通电2h后，旋转蒸发烘干得到氧化后的镓铟铋合金； S2、氧化镓铟铋合金表面改性：取步骤S1得到氧化镓铟铋合金100质量份，分别加 入0.1-1.5质量份的偶联剂，加入2-5质量份的矿物油，高速搅拌10min，得到改性后的氧化 镓铟铋合金，作为填充相材料； S3、热界面材料成型：取步骤S2得到的填充相材料：70-90份，加入质量份交联相材 料8-25份，阻聚剂：1-3份和催化剂：1-2份，在室温搅拌30min，抽真空5min，压延成0.2mm的 片状材料，然后在140℃烘烤10min，得到热界面材料。 在一个优选地实施方式中，所述步骤S1中碱溶液原料设置为烧碱，表面活性剂设 置为OP-10。 在一个优选地实施方式中，所述步骤S2中搅拌速率设置为500r/min，反应温度设 置为100℃。 在一个优选地实施方式中，所述步骤S2中的偶联剂设置为钛酸酯偶联剂和铝酸酯 偶联剂。 本发明的技术效果和优点： 本发明通过采用非晶金属如镓、铟、铋低温合金，熔融成室温下为液态的金属，把 液态金属填充到有机硅、环氧树脂和聚氨酯中，形成双连续相混合的状态，由于两者都是连 续相，内部的热通路远高于传统的热界面材料，因此其导热系数和热阻优于传统热界面材 料，以非晶金属为基材，经过表面化学氧化，偶联剂改性和共聚交联的方式，得到导热系数 高于15W·m-1·K-1，热阻低于0.06℃·in2/W的热界面材料，各项指标优于现有产品，从而使 其满足于5G设备的散热要求。 4 CN 111574969 A 说 明 书 3/5 页
本发明公开了一种用于5G设备的高导热低热阻热界面材料，具体涉及5G电子产品领域，其中所使用的原料按重量百分比计包括：交联相材料8wt％‑25wt％、填充相材料70wt％‑90wt％、阻聚剂1wt％‑3wt％、催化剂1wt％‑2wt％，所述交联相材料为有机硅油、环氧树脂或聚氨酯中的 全部
背景技术：
第五代移动通信技术(英语：5th generation mobile networks或5th generation wireless systems、5th-Generation，简称5G)是最新一代蜂窝移动通信技术， 是4G(LTE-A、WiMax)、3G(UMTS、LTE)和2G(GSM)系统后的延伸。5G的性能目标是高数据速率、 减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。Release-15中的5G规范 的第一阶段是为了适应早期的商业部署。Release-16的第二阶段将于2020年4月完成，作为 IMT-2020技术的候选提交给国际电信联盟(ITU)。ITU IMT-2020规范要求速度高达20Gbit/ s，可以实现宽信道带宽和大容量MIMO。 5G产业是中国七大新基建的核心产业，5G设备在未来几年会爆发性增长，市场潜 力巨大。5G设备如基站、手机和信号处理器等由于采用更短的信号波长和更高的频率，传输 速度比4G的设备更快，因此其发热量比4G设备大2倍以上，解决5G设备的散热问题成为新的 挑战和机遇。 现有的散热方案是采用热界面材料和散热器搭配对5G设备进行散热，热界面材料 主要有有机硅、环氧树脂和聚氨酯类，作为5G设备发热部位和散热器之间的填充物，降低界 面热阻，搭建热通路，实现设备散热。高端的热界面材料产品(导热系数8-10W·m-1·K-1，热 阻0.06-0.1℃·in2/W)被国外企业莱尔德、贝格斯、霍尼韦尔、固美丽等企业所技术垄断， 传统的导热材料是以有机硅、环氧树脂和聚氨酯为基础材料(连续相)，氧化铝、氮化铝、氮 化硼和氧化锌等粉体作为导热填料，混合后在特定催化剂作用下共聚交联，得到热界面材 料。传统的热界面材料的热通路依靠导热粉体彼此接触搭建，粉体堆积越紧密，接触概率越 大，其导热路径构建越多，其导热系数越大；因此其导热系数受限于导热粉体自身的导热系 数、体积填充量和形状。此外，由于传统热界面材料填充固态导热粉体，界面流动性差，热阻 大。目前市面上5G设备的热界面材料导热系数低于10W·m-1·K-1，热阻高于0.06℃·in2/W， 无法满足5G设备散热的要求。
技术实现要素：
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种用于5G设备的高导热低 热阻热界面材料，本发明所要解决的技术问题是：解决热界面材料导热系数低于10W·m-1· K-1，热阻高于0.06℃·in2/W的技术瓶颈。 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于5G设备的高导热低热阻热 界面材料，其中所使用的原料按重量百分比计包括：交联相材料8wt％-25wt％、填充相材料 70wt％-90wt％、阻聚剂1wt％-3wt％、催化剂1wt％-2wt％，所述交联相材料为有机硅油、环 氧树脂或聚氨酯中的一种，所述填充相材料为镓、铟、铋合金，并经过氧化、偶联剂改性处 3 CN 111574969 A 说 明 书 2/5 页 理，所述镓铟铋合金的质量比例镓：20-50％、铟：30-70％和铋：10-20％。 在一个优选地实施方式中，其中所使用的原料按重量百分比计包括：交联相材料 16.5wt％、填充相材料80wt％、阻聚剂2wt％、催化剂1.5wt％，所述交联相材料为有机硅油、 环氧树脂或聚氨酯中的一种，所述填充相材料为镓、铟、铋合金，并经过氧化、偶联剂改性处 理，所述镓铟铋合金的质量比例镓：20％、铟：70％和铋：10％。 在一个优选地实施方式中，其中所使用的原料按重量百分比计包括：交联相材料 16.5wt％、填充相材料80wt％、阻聚剂2wt％、催化剂1.5wt％，所述交联相材料为有机硅油、 环氧树脂或聚氨酯中的一种，所述填充相材料为镓、铟、铋合金，并经过氧化、偶联剂改性处 理，所述镓铟铋合金的质量比例镓：50％、铟：30％和铋：20％。 在一个优选地实施方式中，其中所使用的原料按重量百分比计包括：交联相材料 16.5wt％、填充相材料80wt％、阻聚剂2wt％、催化剂1.5wt％，所述交联相材料为有机硅油、 环氧树脂或聚氨酯中的一种，所述填充相材料为镓、铟、铋合金，并经过氧化、偶联剂改性处 理，所述镓铟铋合金的质量比例镓：35％、铟：55％和铋：10％。 本发明还包括用于5G设备的高导热低热阻热界面材料的制备方法，其具体步骤 为： S1、镓铟铋合金的氧化：取镓铟铋合金质量份100份，加入200-300质量份的pH值为 9-11的碱溶液，加入5-10质量份的表面活性剂，升温至60℃，搅拌30min，通入直流电，电压 5V、电流100mA，通电2h后，旋转蒸发烘干得到氧化后的镓铟铋合金； S2、氧化镓铟铋合金表面改性：取步骤S1得到氧化镓铟铋合金100质量份，分别加 入0.1-1.5质量份的偶联剂，加入2-5质量份的矿物油，高速搅拌10min，得到改性后的氧化 镓铟铋合金，作为填充相材料； S3、热界面材料成型：取步骤S2得到的填充相材料：70-90份，加入质量份交联相材 料8-25份，阻聚剂：1-3份和催化剂：1-2份，在室温搅拌30min，抽真空5min，压延成0.2mm的 片状材料，然后在140℃烘烤10min，得到热界面材料。 在一个优选地实施方式中，所述步骤S1中碱溶液原料设置为烧碱，表面活性剂设 置为OP-10。 在一个优选地实施方式中，所述步骤S2中搅拌速率设置为500r/min，反应温度设 置为100℃。 在一个优选地实施方式中，所述步骤S2中的偶联剂设置为钛酸酯偶联剂和铝酸酯 偶联剂。 本发明的技术效果和优点： 本发明通过采用非晶金属如镓、铟、铋低温合金，熔融成室温下为液态的金属，把 液态金属填充到有机硅、环氧树脂和聚氨酯中，形成双连续相混合的状态，由于两者都是连 续相，内部的热通路远高于传统的热界面材料，因此其导热系数和热阻优于传统热界面材 料，以非晶金属为基材，经过表面化学氧化，偶联剂改性和共聚交联的方式，得到导热系数 高于15W·m-1·K-1，热阻低于0.06℃·in2/W的热界面材料，各项指标优于现有产品，从而使 其满足于5G设备的散热要求。 4 CN 111574969 A 说 明 书 3/5 页
