[發明專利]一種包覆型160-200度散熱用錫基液態金屬材料

在審

• 申請號: 201910258850.4
• 申請日: 2019-04-01
• 公開（公告）號: CN109881042A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 劉亞軍
• 申請（專利權）人: 杭州辰卓科技有限公司
• 主分類號: C22C13/00
• 分類號: C22C13/00;C22C1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種包覆型160?200度散熱用錫基液態金屬材料。按重量百分比計,該合金組成為:B:0.4?0.6wt.%,In:4.0?6.0wt.%,Ga:0.5?1.0wt.%,Sb:1.0?2.0wt.%,V:0.2?0.3wt.%,Zn:30.0?35.0wt.%,Te:0.2?0.4wt.%,余量為錫。本專利提供了在使用溫度下可以形成固態的基體包裹熔化的液態金屬的新型散熱材料，可以解決電子工業領域所需的高端散熱解決方案。該材料在產業化獲得極大經濟價值的同時，也會促進相關領域的技術發展。

技術領域

本發明涉及合金技術領域，具體地說，涉及一種錫合金。

背景技術

電子技術的快速發展使得電子器件體積趨于微型化,同時系統的復雜程度越來越高。由于還要求具備可靠性和容易維修等特點，高熱密度散熱不可避免。這給電子器件的制造材料，工藝和電子電路帶來了新的挑戰。在對電子器件的散熱設計和選擇過程中，要對電子元件中的熱量，質量和熱耗的密度情況等方面綜合考慮。同時，結合電子元器件與整個電子工業環境中的實際需要，將不同類型的散熱方式整合到一個模塊中來提高散熱效率。

在微電子器件表面和散熱器之間存在非常細小的凹凸不平，因而當接觸的時候便形成了接觸孔隙。由于空氣的傳熱系數非常低（0.02W/m·K），接觸面的空隙存在大大增加了整個系統的熱阻，最終造成了散熱效率的低下。熱界面材料便是用來填充這些接觸面空隙的高導熱介質。由于在填充這些間隙的時候在電子器件和散熱器之間建立了有效的傳熱通道，可以大幅度降低接觸熱阻，使得散熱器的效率得到充分的發揮。

傳統的熱界面材料一般采用硅脂，但是本身屬于有機物的特性使得該材料的傳熱系數不能令人滿意（1-2W/m·K）。同時，在大氣中長期使用后會發生揮發和老化的現象。因而在高端散熱需求的場合，硅脂的使用不能解決高密度散熱的難題。理想的熱界面采用除了具有極高的傳熱系數外和使用壽命長的特點外，還應該非常柔韌（便于安裝和拆卸）。近年來出現的液態金屬熱界面材料便是屬于這種類型。本質上，液態金屬熱界面材料是低熔點的合金。由于具有低的熔點以及高的傳熱系數（>40W/m·K），因而在降低發熱體和散熱體之間的熱阻時具有極其優異的效果。

液態金屬在高效散熱的時候必須處于液態或者膏狀（半固態），因而在合適的工作溫度范圍內作為熱界面材料使用時要面臨熔化的合金側漏而導致的電路板短路事故。設計并產業化新型的液態金屬熱界面材料，并使得該材料可以有效地抑制側漏是目前國際范圍內的熱點。電子領域的散熱問題在國民經濟領域越來越突出，高效的散熱化解決方案也越來越受到重視。各國投入了大量的人力物力進行了艱難的探索，但是目前為止還沒有成熟的方案。本專利從材料學的角度出發，提出了一種包覆型的錫基液態金屬熱界面材料。從結構設計上來說，該材料可以完全防止在使用中發生側漏的現象，大大增加了系統運行的安全性。

發明內容

本發明目的在于克服現有技術的不足，提供一種包覆型160-200度散熱用錫基液態金屬材料。該材料在160-200度之間用作熱界面材料時有優異的填縫能力和導熱性能，同時不會發生側漏引起電子器件短路。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種包覆型160-200度散熱用錫基液態金屬材料。按重量百分比計,該合金組成為B:0.4-0.6wt.%,In:4.0-6.0wt.%,Ga:0.5-1.0wt.%,Sb:1.0-2.0wt.%,V:0.2-0.3wt.%,Zn:30.0-35.0wt.%,Te:0.2-0.4wt.%,余量為錫。

上述散熱材料的制備方法，包括如下的步驟：（a）將合金按照所需的成分配置后，放入感應爐內進行熔煉，并采用石墨坩堝和氬氣保護；在400-500度保溫10分鐘利用電磁攪拌充分將合金熔體攪拌均勻后，導入石墨模具內進行澆鑄；（b）將鑄錠進行冷軋，每道次軋制的壓下量為15-20%，直到軋到所需的厚度（0.1-0.5mm）。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：