本发明涉^ L一种低熔点金属导热膏及其制备方法和应用� � 具体涉及包括低熔点金属， 抗氧化剂和镓酸钠的低熔点金属导热膏， 本发明属于导热材料领域。 背景技术

导热硅脂是电子 器件散热的关键材料。这主要是罔为热源表面 和散热器之间存在极 细微的凹凸不平的空气间隙，而空气是热的不 良專休,将会在热源与散热器之间形成明显 的接触热 f且， 降低散热器的效能。 而导热硅脂填充于热源与散热器之间；可 除界面中的 空气, 并在其间漣立有效的热传导通道， 降低接触热阻， 提升传热性能。

传统的导热膏均以硅油为基础填充高热导率颗 粒而成, 热导率一般较柢（低子 5W/(m« ) ) ₀ 在近些年逐渐发展的液态金属导热膏是一 种高端热界面材料， 其具有远超传 统导热硅脂的热导率， 传热效果显著。 常见的液态金属导热膏为镓基合金， 因其熔点低， 常温下呈液态 最为适合用作界面材料， 但其流动性大不易涂抹， 易出现流淌失效问题。 随后其它研究者向其中加入氧化镓成分， 大大提高了液态金属的粘附性， 使其易于涂抹， 操作更加方便。 然而, 氧化镓的热导率很低， 会降低液态金属导热膏的传^性能。 而且， 液态金属导热膏在长期使用过程中逐渐被空气 氧化导致性能恶化已经成为液态金属导热 膏应用的关键瓶颈和难题。 因此,寻找能防止液态金 导热膏氧化， 同时又能保证液态金 属粘度的材料和方法是保证液态金属热界面材 料大规模市场应用的重要课题。

为解^上述问题, 本发明提出一种新型的低熔点金属导热膏, 该导热膏以低熔点金 属（镓基、 铟基或铋基合金）为导热功能主体， 加入适量镓酸钠提升液态金属的粘附性, 再加入适量抗氧化剂来提高整体的抗氧化性。 其典型优点如下：（ 1 )镓酸钠可降低低熔点 金属表面张力, 增加导热膏的粘度， 使导热膏傈于涂抹； （2 )导热膏中添加抗氧化剂， 防 止导热膏在长期使用过程中的氧化失效; ( 3 )作为主要功能材料的低熔点金属在 30°C及 以上温度下能呈现液态， 与传统的导热硅脂相比， 具有极高的热导率。 总之， 这种低熔点 金属导热膏导热性能优异、操作方便易于涂抹 、且在空气中不易氧化，可保证传热系统的 长期要全稳定运行。 发明内容

本发明的目的在于提供一种低熔点金属导热膏 ，其以牴熔点金属为导热功能主体，同 时采用抗氧化剂提高整体的抗氧化性，并加入 镓酸钠提高其粘附性，可在保证导热膏优异 的涂抹特性的同时解决常规低熔点金属导热膏 氧化失效的：问题。使用时，将导热膏均匀地 涂在热源表面， 低熔点金属导热膏实现热源与散 器件间迅速的热传递， 降低接触热阻， 实现了一种高导热性能， 高粘度，且安全稳定不易失效的高端导热膏。 本发明可广泛用于 航夭热控、 先进能源、 信息电子等需降低接触热阻的导热散热领域

本发明的技术方案如下：

本发明提供的一种低熔点金属导热膏， 包括以下按盾量分数计的纽分:

低熔点金属为 90%〜99.8°/。， 抗氧化剂为 0.1%~5%和镓酸钠 0.1。/。~5%； 优选的， 低熔 点金属为 92%~97%, 抗氧化剂为 1.5 ^β /。~4%和镓酸钠 1.5%~4%； 更优逸的,低熔点金属为 94%, 抗氧化剂为 3%.和镓酸钠 3%.

本发明中所迷的低熔点金属在 3.0°C及以上 ^度下能呈现液态, 热导率高于 10W/(m-K);

进一步的，所述低熔点金属选自镓基二元合金 、镓基多元合金、铟基合金或 基会金; 所述镓基二元合金选 %镓铟合金、 镓铅合金或镓汞合佥；

所述镓基多元合金选自镓锢锡合金或镓铟锡辞 合金；

本发明中所述的抗氧化剂逸自硫化钠、 氡化亚铁、 硫化镁、 硫酸亚铁或埃化钾。 制备本发明中所迷的低熔点金属导热膏的方法 ,. 包括以下步骤:

( 1 )采用热熔法熔化低熔点金属， 其在导热膏中的质量分数为 90%~9.9.8%；

( 2 )向熔化的低熔点金属中添加质量分数为 0Λ%~5%的抗氧 ^剂和质量分数为 0 1%~5%的镓酸钠粉枣；

( 3 ) 在隔绝空气的环境下对步骤（2 ) 中的混合物进行搅拌： 搅拌时转速为 10rpm〜500rpm， 搅拌时间为 5min~300min。

本发明所述的一种低熔点金属导热膏具有如下 优点：

( 1 )镓酸钠可降低低熔点金属表面张力， 增加导热膏的粘度， 使导热膏便于涂抹；

( 2 )导热膏中添加抗氧化剂， 可防止导热膏中的低熔点金属被空气中的氧气 氧化， 防止导热膏在长期使用过程中氧化失效；

( 3 )作为主要功能材料的低熔点金属在 30Ό及以上温度下能呈现液态， 与传统的导 热硅脂相比， 具有超高热导率。 附图说明

图 1为本发明低熔点金属导热膏应用于散热系统� �的示意图。 具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步揭述本发明，本 发明的优点和特点将会随着描述而更为 清楚。但实施例仅是范例性的， 并不对本发明的范围枸成任何限制 本领域拔术人员应读 理解的是,在不僞离本发明的精神和范围下可� �对.本发明技术方案的细节和形式进行修改. 或替换， 但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内 » 实施例 1 低熔点金属导热膏的制备

一种低熔点金属导热膏， 由以下按质量分数计的組分组成：

镓锢鵪合金（其中各组分质量分数为 Ga: 66%, In: 20.5% > Sn: 13.5°/。）的质量分 数为 94.9%， 碌化钠质量分敎为 0.i°/。， 镓酸钠质量分数为 5%。

丼中， 镓铟锡合金可在 10。C及以上温度情况下保持液态。

制备本实施 M中所述的低熔点佥属导热膏的方法， 包括以下步骤：

( 1 )采用热熔法熔化镓錮锡合金， 其在导热膏中的质量分数为 94,9%;

( 2 )向熔化的低熔点金属中添加质量分数为 0.1°/。的 化钠和质量分数为 5%的镓酸 钠粉末；

( 3 )在隔绝空气的坏境下对步骤 ( 2 )中的混合物进行搅拌， 搅拌时转速为 480rpm, 搅拌时间为 5m i。 实施例 2低熔点金属导热膏的制备

一种低熔点金属导热膏， 由以下按质量分数计的组分组成：

镓锢锡锌合金（其中各组分质量分数为 Ga:6l%、 In:24%> Sn:13%, Zn:2%)的质量 分数为 94.9%， 氯化亚铗的质量分数为 5%, 镓酸钠的质量分数为 0.1%,

其中， 镓铟锡锌合金可在 10。C及以上温度情况下保持液态。

制备本实施例中所述的低熔点金属导热膏的方 法， 包括以下步骤：

( 1 )采用热熔法熔化„ 合金， 其在导热膏中的质量分数为 94.9%;

( 2 )向熔化的低熔点金属中添加质量分数为 5%的氯化亚铗和质量分数为 0.1%的镓 酸钠粉末; ( 3 )在隔绝空气的环境下对步骤（2 )中的混合物进行搅拌, 搅拌时转速为 120rpm, 搅拌时间为 200mi 实施例 3低熔点金属导热膏的制备

一种低熔点金属导热膏， 由以下 4 质量分数计的組分組成：

傢铅合金（其中备组分质量分数为 Ga:98%, Pb:2% )的质量分数为 99.8%, 硫化镁 的质量分数为 0.1°/。， 镓酸钠的质量分数为 0.1%.

其中， 镓铅合金可在 30。C及以上温度情况下保持液态，

制备本实施例中所述的低熔点金属导热膏的方 法, 包括 下步骤：

( 1 )采用热熔法熔化镓铅合金， 其在导热膏中的质量分数为 99.8%;

( 2 )向熔化的低熔点金属中添加质量分数为 0.1%的硫化镁和质量分数为 0.1%的镓 酸钠粉末;

( 3 )在隔绝空气的环境下对歩骤（2 )中的混合物进行搅拌， 搅拌时转速为 300rpm, 槺拌时间为 120min 实施例 4低熔点金属导热膏的制备

一种低熔点金属导热膏， 由以下按度量分数计的組分组成：

镓汞合金（其中各组分质量分数为 Ga:99%、 Hg:l% )的质量分数为 90%, 硫酸亚铁 的质量分数为 5%, 镓酸钠的质量分数为 5%。

其中， 镓汞合金可在 30°C及以上温度情况下保持液态。

制备本实施例中所述的低熔点金属导热膏的方 法， 包括以下步骧：

( 1 )采用热熔法 化镓汞合金， 其在导热膏中的质量分数为 90%;

( 2 )向熔化的低熔点金属中添加质量分数为 5%的硫酸亚铁和质量分麩为 5%的镓酸 钠

(3 )在隔绝空气的环境下对步驟 ( 2 )中的混合物进行搅拌，搅抨时转速为 450ipm, 挽拌时间为 30min。 实施例 5低熔点金属导热膏的制备

一种低熔点金属导热膏， 由以下按质量分数计的組分组成：

镓鋼合金 (其中各組分 量分数为 Ga:80%, In:20°/。)的质量分数为 94%, 剩匕钾的质量分数为 3%, 镓酸钠的质量分数为 -3°/。。

其中， 镓铟合金可在 15°C及以上温度情况下保持液态.

制备本实施例中所述的低熔点金属导热膏的方 法， 包括以下步骤：

( 1 )采用热熔法熔化镓铟合金， 其在导热膏中的质量分数为 94%;

( 2 )向熔化的低熔点金属中添加质量分数为 3%的碘 钾和质量分数为 3%的镓酸钠 粉末；

( 3 )在隔绝空气的环境下对步驟（2)中的混合物进 行搅拌, 搅拌时转速为 480rpm， 搅拌时:间为 20min。 试验例 1 本发明的低熔点金属导热膏与现有技术中的导 热膏相比较

导热骨的使用方法：将导热膏 2均匀涂抹于热源 3的表面，并用扣具将散热器 1紧密 固定在热溽 3上。

实验平台： 用于本发明中导热膏的测试乎台如图 1所示。热源乘用电加热铜块，发热 面积 4cmx4cm，发热功率 100W。散热器采用岚扇驿制对流冷却。在热源 3顶部及來热器 1威部开测温孔， 采用热电偶测量两处温度。 温度采集采用安捷伦 34970A, 其测温精度 可达到正负 0,5 °C。

实验步骤；

( 1 )搭建两套同样的上述实验乎台。 按上述导热膏涂抹方法， 在其中一套实验平台 的 表面涂抹传统导热膏（信越 7783 ),然后在其 ±装配散热器。 随后，按同样的方法， 在另一套实验平台的热源表面涂抹实施例 5 +的低熔点金属导热膏， 装配散热莾。

(2 )两套实验平台均开启热源。持系统温度稳定� �， 夯别测试两套实验平台中两测 温孔的溢差，

( 3 )实聆发现， 涂抹了传统导热骨（信越 7783 )的实验平台中， 热源 3顶部及散热 器 1底部两测温孔的温差为 12。C， 而涂抹了实施例 5中低熔点金属导热膏的实验平台中 两测温孔温差仅有 3 V , 温降优势明显。

上迷实验数据与理论计算数值非常接近。低熔 点金属 (比如镓铟锡合金）的热导率一 般可达到 25W/(m-K), 而传统的高端非金属导热硅脂（如信越 7783 )的热导率一般为 6 W/(m-K) _e 两者热导率差距约 4倍， 因此传热界面温差约 1/4是非常合理和一致的。

此外，低熔点金属导热膏为膏状，方便用户直 接涂抹或丝网印刷，使用方便。传统导 热硅脂主要成分为硅油，长期使用容易挥发变 干失效，而本发明中的低熔点金属导热膏不 仅不会蒸发泄露， 東不容易氧化失效， 可长期安全， 稳定使用， 寿命长。