一種用于150℃的液態(tài)金屬熱界面材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于150℃的液態(tài)金屬熱界面材料及其制備方法，由如下重量百分數(shù)的組分組成：24-28%鉍,9-15%鋅，7-10%錫，3-5%銀，1-6%銅，余量為銦。本發(fā)明設(shè)計的液態(tài)金屬熱界面材料熱阻率低，體積粘度適合，不容易從接觸面脫落?？梢猿浞痔畛潆娮悠骷械陌l(fā)熱體與散熱體之間的空隙，提高其散熱性能。此外,本發(fā)明設(shè)計的液態(tài)金屬熱界面材料克服了傳統(tǒng)材料的熱傳導(dǎo)值低，熱傳導(dǎo)面積小和材料粘度難控制等缺點，該熱界面材料在電子器件中的應(yīng)用和推廣具有極大的優(yōu)勢，隨著其在電子器件行業(yè)的深入應(yīng)用和不斷推廣，該新型的熱界面材料必將逐步取代傳統(tǒng)的熱界面材料，成為電子器件的主導(dǎo)的熱界面材料，同時推動電子器件的發(fā)展和應(yīng)用。
【專利說明】—種用于150°C的液態(tài)金屬熱界面材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種液態(tài)金屬熱界面材料，具體地說，涉及一種用于150°C的液態(tài)金屬熱界面材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子產(chǎn)品向著輕，薄，短和小方向發(fā)展的同時，電子器件工作溫度也大幅上升。器件間互聯(lián)密度和界面接觸程度對整個系統(tǒng)的散熱性能有很大影響。為了保證電子器件能在正常工作溫度下以最高效率運行，必須進行有效的散熱。在電子產(chǎn)品各個器件由內(nèi)向外散熱途徑中，除了依靠加裝散熱片和風扇來提高散熱效率，用于發(fā)熱體和散熱體之間的熱界面材料也是制約電子產(chǎn)品散熱可靠性的一個關(guān)鍵瓶頸。 [0003]液態(tài)金屬是一種在工作溫度下呈現(xiàn)液態(tài)的新型散熱介質(zhì)。因為具有遠遠大于硅脂的傳熱系數(shù)而處于散熱金字塔的頂端(液態(tài)金屬傳熱系數(shù)廣80W/m.K，硅脂:~2W/m.K)。在常溫下液態(tài)金屬可以為膏狀或者箔狀。箔狀的液態(tài)金屬在工作溫度下具有足夠的流動性來填充發(fā)熱體和散熱體之間的間隙，從而有效地降低整個體系的接觸熱阻。目前使用的箔狀液態(tài)金屬熱界面材料，熔點在60°C左右。對于一些在100°C以上高溫下工作的電子器件，這樣的液態(tài)金屬在工作溫度下流動性過大，很容易造成側(cè)漏，從而導(dǎo)致電路短路。熱界面材料工作的穩(wěn)定性對電子組件的壽命有極大的影響，相關(guān)新產(chǎn)品成功研制已經(jīng)成為高效散熱領(lǐng)域急需解決的世界性難題。液態(tài)金屬熱界面材料由于其高可靠性，高的傳熱性能而在電子封裝技術(shù)體現(xiàn)出了強大的優(yōu)勢。
[0004]目前，應(yīng)用于150°C溫度下電子產(chǎn)品的熱界面材料主要的問題:
(I)傳熱系數(shù)低，常用的高分子傳熱材料傳熱系數(shù)維持在2W/m.K左右。而且材料在高溫下長時間工作老化速度快，壽命只有半年左右，需要經(jīng)常更換。
[0005](2)熔點在60°C左右的液態(tài)金屬熱界面材料用于150°C左右時，熱界面材料的粘度控制難，而粘度太低的材料則會隨著電子元件的溫度的升高容易溢出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的在60°C下熔化的液態(tài)金屬工作時流動性過大的難題，提供一種能在150°C左右熔化并在此溫度左右工作的液態(tài)金屬熱界面材料。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種液態(tài)金屬熱界面材料，由如下重量百分數(shù)的組分組成:24-28%鉍，9-15%鋅，7-10%錫，3-5%銀，1-6%銅，余量為銦。
[0008]上述液態(tài)金屬熱界面材料的制備方法，包括如下步驟:
(1)熔煉:按照配方稱金屬材料，利用石墨坩堝和真空感應(yīng)爐將合金在真空下進行熔煉，當達到熔煉溫度時，保溫使金屬溶液均勻，并將合金熔體澆鑄成鑄件；
(2)軋制:包括以下三個階段:粗軋:將合金鑄件放入粗軋機，用軋制油潤滑，粗軋的壓下道次為:lmm-0.4mm-0.2mm-0.1mm ;中軋:將粗軋后的毛料進行中軋，用軋制油潤滑，中軋壓下道次為:0.lmm-0.06mm ;精軋:將中軋后的料投入精軋機，用軋制油進行潤滑，精軋的壓下道次為0.06mm-0.04mm ；
(3)加工成品:利用有機溶劑將得到的合金箔進行脫油處理，之后將制得的合金箔經(jīng)過分切機裁，包裝入庫。有機溶劑優(yōu)選為丙酮。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
本發(fā)明設(shè)計的液態(tài)金屬熱界面材料熱阻率低，體積粘度適合，不容易從接觸面脫落?？梢猿浞痔畛潆娮悠骷械陌l(fā)熱體與散熱體之間的空隙，提高其散熱性能。此外，本發(fā)明設(shè)計的液態(tài)金屬熱界面材料克服了傳統(tǒng)材料的熱傳導(dǎo)值低，熱傳導(dǎo)面積小和材料粘度難控制等缺點，該熱界面材料在電子器件中的應(yīng)用和推廣具有極大的優(yōu)勢，隨著其在電子器件行業(yè)的深入應(yīng)用和不斷推廣，該新型的熱界面材料必將逐步取代傳統(tǒng)的熱界面材料，成為電子器件的主導(dǎo)的熱界面材料，同時推動電子器件的發(fā)展和應(yīng)用。 【具體實施方式】
[0010]制備方法如下:
(1)熔煉:按照配方稱金屬材料，利用石墨坩堝和真空感應(yīng)爐將合金在真空下進行熔煉，當達到熔煉溫度時，保溫10分鐘使金屬溶液均勻，并將合金熔體澆鑄到設(shè)計好的容器中冷卻凝固，最后得到規(guī)格為100*30*lmm的鑄件；
(2)軋制:所需的熱界面材料的產(chǎn)品的體積小，厚度低，故需要熱界面材料達到很高精度，通過軋制，生產(chǎn)出厚度為0.04_的產(chǎn)品。軋制過程包括以下三個階段:粗軋:將合金鑄件放入粗軋機，用軋制油潤滑，粗軋的壓下道次為:lmm-0.4mm-0.2mm-0.1mm ;中軋:將粗軋后的毛料進行中軋，用軋制油潤滑，中軋壓下道次為:0.lmm-0.06mm ;精軋:將中軋后的料投入精軋機，用軋制油進行潤滑，精軋的壓下道次為0.06mm-0.04mm ;
(3)加工成品:利用丙酮將得到的合金箔進行脫油處理，之后將制得的合金箔經(jīng)過分切機裁制成設(shè)計寬度的尺寸，并包裝入庫。
[0011]實施例1:
一種液態(tài)金屬熱界面材料，由銦、鉍，鋅，錫，銀和銅組成，其重量百分數(shù)為:24%鉍，9%鋅，10%錫，5%銀，6%銅，銦46%。合金的熔點為146-1540C。
[0012]將所得箔狀液態(tài)金屬熱界面材料安裝到發(fā)熱體和散熱體之間，在工作溫度附近(150°C)熔化，可以迅速填充發(fā)熱器和散熱器之間的空隙。該材料具有很高的導(dǎo)熱系數(shù)CeSW/m-K),可以在工作溫度范圍附近進行高效的散熱。從而使電子元件較快地冷卻到正常的工作溫度，從而保證電子器件的正常工作。
[0013]實施例2:
一種液態(tài)金屬熱界面材料，由銦、鉍，鋅，錫，銀和銅組成，其重量百分數(shù)為:28%鉍，15%鋅，7%錫，3%銀，1%銅，銦46%。合金的熔點為146-1540C。
[0014]將所得箔狀液態(tài)金屬熱界面材料安裝到發(fā)熱體和散熱體之間，在工作溫度附近(150°C)熔化，可以迅速填充發(fā)熱器和散熱器之間的空隙。該材料具有很高的導(dǎo)熱系數(shù)CeSW/m-K),可以在工作溫度范圍附近進行高效的散熱。從而使電子元件較快地冷卻到正常的工作溫度，從而保證電子器件的正常工作。
[0015]實施例3:一種液態(tài)金屬熱界面材料，由銦、鉍，鋅，錫，銀和銅組成，其重量百分數(shù)為:26%鉍，12%鋅，9%錫，4%銀，4%銅，銦45%。合金的熔點為146-1540C。
[0016]將所得箔狀液態(tài)金屬熱界面材料安裝到發(fā)熱體和散熱體之間，在工作溫度附近(150°C)熔化，可以迅速填充發(fā)熱器和散熱器之間的空隙。該材料具有很高的導(dǎo)熱系數(shù)CeSW/m-K),可以在工作溫度范圍附近進行高效的散熱。從而使電子元件較快地冷卻到正常的工作溫度，從而保證電子器件的正常工作。
【權(quán)利要求】
1.一種液態(tài)金屬熱界面材料，其特征在于由如下重量百分數(shù)的組分組成:24-28%鉍，9-15%鋅，7-10%錫，3-5%銀，1-6%銅，余量為銦。
2.權(quán)利要求1所述液態(tài)金屬熱界面材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟: (1)熔煉:按照配方稱金屬材料，利用石墨坩堝和真空感應(yīng)爐將合金在真空下進行熔煉，當達到熔煉溫度時，保溫使金屬溶液均勻，并將合金熔體澆鑄成鑄件； (2)軋制:包括以下三個階段:粗軋:將合金鑄件放入粗軋機，用軋制油潤滑，粗軋的壓下道次為:lmm-0.4mm-0.2mm-0.1mm ;中軋:將粗軋后的毛料進行中軋，用軋制油潤滑，中軋壓下道次為:0.lmm-0.06mm ;精軋:將中軋后的料投入精軋機，用軋制油進行潤滑，精軋的壓下道次為0.06mm-0.04mm ； (3)加工成品:利用有機溶劑將得到的合金箔進行脫油處理，之后將制得的合金箔經(jīng)過分切機裁，包裝入庫。
3.如權(quán)利要求2所述的制備方法， 其特征在于，所述有機溶劑為丙酮。
【文檔編號】C22C30/06GK103643099SQ201310685629
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月16日
【發(fā)明者】曹帥, 劉亞軍, 曹賀全 申請人:曹帥