CN103740978A - 一种具有阻溢作用的多相液态金属热界面材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有阻溢作用的多相液态金属热界面材料及其制备方法。由铟、铋和锡组成,其重量百分数为：40-60%铋,10-30%锡，余量为铟。本发明设计的多相结构液态金属热界面材料为三元合金，在室温和轧制温度下具有完全的固态结构。在工作温度下处于液固状态。在工作状态下,固相的含量在60%左右。具有在大范围工作温度内保持液固相的状态，可以充分抑制低熔点合金箔片受热熔融的流动性,消除液滴泄漏的问题。此外,热界面材料的厚度维持在0.04mm附近,可以进一步利用液相的表面张力来达到阻漏的作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种散热材料，具体地说，涉及一种具有阻溢作用的多相液态金属热界面材料及其制备方法。
背景技术
微电子技术朝着高功率, 高速化, 和小型化等趋势发展, 相关器件产生的高热流量必须及时和高效地移除掉, 使得电子器件工作表面温度维持在其安全工作温度之下。电子元件长时间工作在高温下, 会严重的降低电子器件的工作性能,严重影响器件的使用寿命和稳定性。随着微电子技术高速发展, 电子散热产品通过创新不断呈现多样化。热界面材料是用来填充发热体和散热体之间间隙, 起着提高传热效果的介质。常用的热界面材料是硅脂, 通过添加高导热系数的金属或者陶瓷颗粒之后, 传热系数可以达到2W/mK左右。硅脂一般用于工作温度在60℃左右的芯片器件, 且该材料会在长时间接触空气后产生老化, 传热效果因而会随着时间急剧下降。液态金属具有极高的导热系数, 一般可以维持在80W/mK左右。凭借液态金属优异的表面张力和润湿能力, 液态金属可以完全填充发热体和散热体之间的孔隙来达到微电子器件的高效散热目的。液态金属用于关键领域的传热能力, 例如LED行业和个人电脑领域, 越来越引起广泛关注，相关产品的产业化趋势也越来与明显。
一般的液态金属热界面材料, 即使作为多元材料, 具有在某一温度下熔化的特性。当工作温度大于熔化温度的时候, 整个液态金属热界面材料就会以完全液态的形式出现。完全熔融的液态金属热界面材料可能在工作状态下从热界面溢出, 从而使得微电子器件和电路板短路。针对液态金属可能的界面遗漏现象, 为了适应微电子元件日益苛刻的散热需求, 迫切需要不会出现界面遗漏的热界面材料的出现。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有阻溢作用的多相液态金属热界面材料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种多相液态金属热界面材料，由铟、铋和锡组成,其重量百分数为：40-60%铋, 10-30%锡，余量为铟。
上述多相液态金属热界面材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）按照配方称金属材料，利用石墨坩埚和真空感应炉将合金在真空下进行熔炼和均匀化处理，并将合金熔体浇铸成厚度为1mm的铸件；
（2）粗轧: 将合金铸件放入粗轧机,用轧制油润滑, 粗轧的压下道次为: 1mm-0.4mm-0.2mm-0.1mm；中轧: 将粗轧后的毛料进行中轧, 用轧制油润滑, 中轧压下道次为: 0.1mm-0.06mm；精轧: 将中轧后的料投入精轧机, 用轧制油进行润滑, 精轧的压下道次为0.06mm-0.04mm；
（3）将得到的合金箔利用有机溶剂进行脱油处理，之后将制得的合金箔经过分切机裁制成设计宽度的尺寸, 并包装入库。有机溶剂优选为丙酮。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
传统的液态金属热界面材料只能在单一的温度下熔化, 且液态时的流动性过大可能导致液态金属在发热体和散热体孔隙内外溢出, 最终导致电子器件的短路。本发明设计的多相结构液态金属热界面材料为三元合金，在室温和轧制温度下具有完全的固态结构。在工作温度下处于液固状态。在工作状态下, 固相的含量在60%左右。具有在大范围工作温度内保持液固相的状态，可以充分抑制低熔点合金箔片受热熔融的流动性, 消除液滴泄漏的问题。此外, 热界面材料的厚度维持在0.04mm附近, 可以进一步利用液相的表面张力来达到阻漏的作用。
附图说明
图1是多相液态金属热界面材料在工作状态下的液固示意图。
图2是多相液态金属热界面材料用于发热体和散热体之间结构示意图。
具体实施方式
实施例1
一种多相液态金属热界面材料，由铟、铋和锡组成,各成分的重量百分配比为40%铋、30%锡和30%铟。熔点处于65-94℃之间。按照该配方配制的合金经过真空感应炉熔炼后浇铸成厚度为1mm左右的铸件。按照如上所述的轧制工艺在低于40℃进行粗轧, 中轧和精轧,用轧制油润滑, 粗轧的压下道次为: 1mm-0.4mm-0.2mm-0.1mm；中轧: 将粗轧后的毛料进行中轧, 用轧制油润滑, 中轧压下道次为: 0.1mm-0.06mm；精轧: 将中轧后的料投入精轧机, 用轧制油进行润滑, 精轧的压下道次为0.06mm-0.04mm；最终制得具有0.04mm厚度的合金箔。所得多相液态金属热界面材料在工作状态下的液固示意图如图1所示。多相液态金属热界面材料用于发热体和散热体之间的结构示意图如图2所示。通过实验证实，该合金箔在温度处于65-94℃之间具有理想的多相结构, 液相含量在40wt%左右, 可以有效的进行散热和防止液态合金的侧漏。
实施例2
一种多相液态金属热界面材料，由铟、铋和锡组成,各成分的重量百分配比为60%铋、10%锡和30%铟。熔点处于65-94℃之间。按照该配方配制的合金经过真空感应炉熔炼后浇铸成厚度为1mm左右的铸件。按照如上所述的轧制工艺在低于40℃进行粗轧, 中轧和精轧,用轧制油润滑, 粗轧的压下道次为: 1mm-0.4mm-0.2mm-0.1mm；中轧: 将粗轧后的毛料进行中轧, 用轧制油润滑, 中轧压下道次为: 0.1mm-0.06mm；精轧: 将中轧后的料投入精轧机, 用轧制油进行润滑, 精轧的压下道次为0.06mm-0.04mm；最终制得具有0.04mm厚度的合金箔。所得多相液态金属热界面材料在工作状态下的液固示意图如图1所示。多相液态金属热界面材料用于发热体和散热体之间的结构示意图如图2所示。通过实验证实，该合金箔在温度处于65-94℃之间具有理想的多相结构, 液相含量在40wt%左右, 可以有效的进行散热和防止液态合金的侧漏。
实施例3
一种多相液态金属热界面材料，由铟、铋和锡组成,各成分的重量百分配比为50%铋、25%锡和25%铟。熔点处于65-94℃之间。按照该配方配制的合金经过真空感应炉熔炼后浇铸成厚度为1mm左右的铸件。按照如上所述的轧制工艺在低于40℃进行粗轧, 中轧和精轧,用轧制油润滑, 粗轧的压下道次为: 1mm-0.4mm-0.2mm-0.1mm；中轧: 将粗轧后的毛料进行中轧, 用轧制油润滑, 中轧压下道次为: 0.1mm-0.06mm；精轧: 将中轧后的料投入精轧机, 用轧制油进行润滑, 精轧的压下道次为0.06mm-0.04mm；最终制得具有0.04mm厚度的合金箔。所得多相液态金属热界面材料在工作状态下的液固示意图如图1所示。多相液态金属热界面材料用于发热体和散热体之间的结构示意图如图2所示。通过实验证实，该合金箔在温度处于65-94℃之间具有理想的多相结构, 液相含量在40wt%左右, 可以有效的进行散热和防止液态合金的侧漏。
Claims (3)
1.一种多相液态金属热界面材料，其特征在于由铟、铋和锡组成,其重量百分数为：40-60%铋, 10-30%锡，余量为铟。
2.权利要求1所述多相液态金属热界面材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）按照配方称金属材料，利用石墨坩埚和真空感应炉将合金在真空下进行熔炼和均匀化处理，并将合金熔体浇铸成厚度为1mm的铸件；
（2）粗轧: 将合金铸件放入粗轧机,用轧制油润滑, 粗轧的压下道次为: 1mm-0.4mm-0.2mm-0.1mm；中轧: 将粗轧后的毛料进行中轧, 用轧制油润滑, 中轧压下道次为: 0.1mm-0.06mm；精轧: 将中轧后的料投入精轧机, 用轧制油进行润滑, 精轧的压下道次为0.06mm-0.04mm；
（3）将得到的合金箔利用有机溶剂进行脱油处理，之后将制得的合金箔经过分切机裁制成设计宽度的尺寸, 并包装入库。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为丙酮。
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