[發明專利]一種具有反熔特性用于80-90℃散熱的液態金屬

有效

• 申請號: 201611099866.8
• 申請日: 2016-12-05
• 公開（公告）號: CN106756381B
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發明（設計）人: 曹帥;劉亞軍;郭強
• 申請（專利權）人: 佛山新瑞科創金屬材料有限公司
• 主分類號: C22C28/00
• 分類號: C22C28/00
• 代理公司: 廣州市深研專利事務所 44229
• 代理人: 姜若天

本發明公開了一種具有反熔特性用于80?90℃散熱的液態金屬。由如下重量百分數的組分組成：Eu：0.2?0.4%,Bi:10?20%,Sn:15?30%,Gd:0.3?0.9%,Zn:1?2%,余量為In。本發明的液態金屬在80?90℃溫度范圍內呈現固液態，具有足夠的粘度。當溫度高于90℃以后，由于固相含量的增加而發生反熔現象而固化。在保證現有液態金屬的傳熱性能和熱力學性能的基礎上，將溫度再升高后產生反熔行為的多相合金特性引入到液態金屬設計中，并指定了適合在80?90℃范圍內散熱的合金成分范圍。當溫度高于91?95℃后，合金反而會由于固相含量的升高而發生反熔行為。從而確保了液態金屬在電腦芯片的使用過程不會發生側漏，提高了散熱的安全性。

技術領域

本發明涉及合金技術領域，具體地說，涉及一種液態金屬配方。

背景技術

隨著當代電子技術迅速的發展，電子元器件的集成程度和組裝密度不斷提高。在提供了強大使用功能同時，也導致了其工作功耗和發熱量的急劇增大。高溫將會對電子元器件的穩定性、可靠性和壽命產生有害的影響。因此確保發熱電子元器件所產生的熱量能夠及時的排出，己經成為微電子產品系統組裝的一個重要方面。對于集成程度和組裝密度都較高的便攜式電子產品 (如筆記本電腦等)，散熱甚至成為了整個產品的技術瓶頸問題。

在微電子材料表面和散熱器之間存在極細微凹凸不平空隙，如果將他們直接安裝在一起，它們間的實際接觸面積只有散熱器底座面積的10%，其余均為空氣間隙。因為空氣是熱的不良導體，將導致電子元件與散熱器間的接觸熱阻非常大，嚴重阻礙了熱量的傳導，最終造成散熱器的效能低下。可以將具有高導熱性的熱界面材料填充滿這些間隙，排除其中的空氣，在電子元件和散熱器間建立有效的熱傳導通道，可以大幅度降低接觸熱阻，使散熱器的作用得到充分地發揮。隨著微電子產品對安全散熱的要求越來越高，熱界面材料也在不斷的發展?？梢钥隙ǖ氖?，長期以來廣泛使用的導熱硅脂，由于導熱率低，時間長后會發生老化等缺點，使用受到很大程度的限制。

理想的熱界面材料應具有的特性是：(1)高導熱性；(2)高柔韌性，保證在較低安裝壓力條件下熱界面材料能夠最充分地填充接觸表面的空隙，保證熱界面材料與接觸面間的接觸熱阻很??；(3)安裝簡便并具可拆性；(4)適用性廣，既能被用來填充小空隙，也能填充大縫隙。近年來，國際上廣泛受到關注的液態金屬便是滿足這些要求的新型熱界面材料，非常適合應用于高密度大功率電子元器件的散熱領域。液態金屬具有高傳熱性能的天然特性，液態金屬熱界面材料熱導率遠優于傳統硅油基界面材料，性能優勢明顯。同時，液態金屬熱界面材料物化性質穩定，無毒無害，不易揮發，更適合高溫/高熱流場合的長期應用。液態金屬熱界面材料因其卓越的散熱性能，極高的穩定性，以及優異的耐高溫能力、無蒸發、無毒等特性，對大量傳熱領域提供了嶄新甚至是終極的解決方案，預計將帶動眾多新興產業的快速發展，甚至能在世界范圍內引導形成全新的高熱流密度電子工業，產業價值巨大。在信息通信、先進能源、光電產業、空間應用、尖端武器系統及電力電子等行業的重大應用價值。

液態金屬用于熱界面材料時，靠的是室溫下呈現固態的合金在設定的使用溫度下變成具有一定流動性的液態或者固液混合物來填充發熱體和散熱體之間的間隙。因而溫度在該類合金熔點的時候就已經開始融化，或者熔點在一定的范圍之內，超過該范圍，液態金屬以完全的液狀存在。目前而言，液態金屬用于工業界的一個難題是液態金屬在使用溫度下的流動性以及溫度再升高后流動性加劇問題。由于液態金屬具有導電的特性，液態金屬從熱界面附近側漏會導致周圍電路的短路。因而，當溫度升高時，側漏的可能性越大。目前市場上的液態金屬，在工作狀態下為液態，側漏問題一直是抑制其工業化大規模應用的難題。能否找到一種液態金屬，在使用溫度下具有固液兩相狀態（例如在80-90度下熔化并工作的液態金屬），在隨后溫度升高后 (91-95度)反而會發生凝固或者固相含量繼續升高而固化，是液態金屬涉及的一個新熱點。這種隨著溫度的升高先熔化后又凝固的現象稱為反熔化特性。該類新型液態金屬的研制和產業化，會完全克服現有的液態金屬在溫度繼續升溫后流動性增加并側漏的難題，使得液態金屬在散熱領域的應用面進一步拓寬。

發明內容