一種含鋅的多相液態(tài)金屬熱界面材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含鋅的多相液態(tài)金屬熱界面材料及其制備方法。由銦、鉍、錫和鋅組成，其重量百分?jǐn)?shù)為：30-40%鉍,10-20%錫，10-20%鋅，余量為銦。本發(fā)明設(shè)計(jì)的多相結(jié)構(gòu)液態(tài)金屬熱界面材料為四元合金，在室溫和軋制溫度下具有完全的固態(tài)結(jié)構(gòu)。在工作溫度下處于液固狀態(tài)。在工作狀態(tài)下,固相的含量在60%左右。具有在大范圍工作溫度內(nèi)保持液固相的狀態(tài)，可以充分抑制低熔點(diǎn)合金箔片受熱熔融的流動(dòng)性,消除液滴泄漏的問題。此外,熱界面材料的厚度維持在0.04mm附近,可以進(jìn)一步利用液相的表面張力來達(dá)到阻漏的作用。
【專利說明】一種含鋅的多相液態(tài)金屬熱界面材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種散熱材料，具體地說，涉及一種含鋅的多相液態(tài)金屬熱界面材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微電子技術(shù)朝著聞功率，聞速化，和小型化等趨勢(shì)發(fā)展，相關(guān)器件廣生的聞熱流量必須及時(shí)和高效地移除掉，使得電子器件工作表面溫度維持在其安全工作溫度之下。電子元件長時(shí)間工作在高溫下，會(huì)嚴(yán)重的降低電子器件的工作性能，嚴(yán)重影響器件的使用壽命和穩(wěn)定性。隨著微電子技術(shù)高速發(fā)展，電子散熱產(chǎn)品通過創(chuàng)新不斷呈現(xiàn)多樣化。熱界面材料是用來填充發(fā)熱體和散熱體之間間隙，起著提高傳熱效果的介質(zhì)。常用的熱界面材料是硅脂，通過添加高導(dǎo)熱系數(shù)的金屬或者陶瓷顆粒之后，傳熱系數(shù)可以達(dá)到2W/mK左右。硅脂一般用于工作溫度在60°C左右的芯片器件，且該材料會(huì)在長時(shí)間接觸空氣后產(chǎn)生老化，傳熱效果因而會(huì)隨著時(shí)間急劇下降。液態(tài)金屬具有極高的導(dǎo)熱系數(shù)，一般可以維持在80W/mK左右。憑借液態(tài)金屬優(yōu)異的表面張力和潤濕能力，液態(tài)金屬可以完全填充發(fā)熱體和散熱體之間的孔隙來達(dá)到微電子器件的高效散熱目的。液態(tài)金屬用于關(guān)鍵領(lǐng)域的傳熱能力，例如LED行業(yè)和個(gè)人電腦領(lǐng)域，越來越引起廣泛關(guān)注，相關(guān)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化趨勢(shì)也越來與明顯。
[0003]一般的液態(tài)金屬熱界面材料，即使作為多元材料，具有在某一溫度下熔化的特性。當(dāng)工作溫度大于熔化溫度的時(shí)候，整個(gè)液態(tài)金屬熱界面材料就會(huì)以完全液態(tài)的形式出現(xiàn)。完全熔融的液態(tài)金屬熱界面材料可能在工作狀態(tài)下從熱界面溢出，從而使得微電子器件和電路板短路。針對(duì)液態(tài)金屬可能的界面遺漏現(xiàn)象，為了適應(yīng)微電子元件日益苛刻的散熱需求，迫切需要不會(huì)出現(xiàn)界面遺漏的熱界面材料的出現(xiàn)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有阻溢作用的含鋅的多相液態(tài)金屬熱界面材料及其制備方法。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種多相液態(tài)金屬熱界面材料，由銦、鉍、錫和鋅組成，其重量百分?jǐn)?shù)為:30-40%鉍，10-20%錫，10-20%鋅，余量為銦。
[0006]上述多相液態(tài)金屬熱界面材料的制備方法，包括如下步驟:
(1)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(jìn)行熔煉和均勻化處理，并將合金熔體澆鑄成厚度為1mm的鑄件；
(2)粗軋:將合金鑄件放入粗軋機(jī)，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(jìn)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(jī)，用軋制油進(jìn)行潤滑，精軋的壓下道次為 0.0Bmm-Q.04mm ；(3)將得到的合金箔利用有機(jī)溶劑進(jìn)行脫油處理，之后將制得的合金箔經(jīng)過分切機(jī)裁制成設(shè)計(jì)寬度的尺寸，并包裝入庫。有機(jī)溶劑優(yōu)選為丙酮。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
傳統(tǒng)的液態(tài)金屬熱界面材料只能在單一的溫度下熔化，且液態(tài)時(shí)的流動(dòng)性過大可能導(dǎo)致液態(tài)金屬在發(fā)熱體和散熱體孔隙內(nèi)外溢出，最終導(dǎo)致電子器件的短路。本發(fā)明設(shè)計(jì)的多相結(jié)構(gòu)液態(tài)金屬熱界面材料為四元合金，在室溫和軋制溫度下具有完全的固態(tài)結(jié)構(gòu)。在工作溫度下處于液固狀態(tài)。在工作狀態(tài)下，固相的含量在60%左右。具有在大范圍工作溫度內(nèi)保持液固相的狀態(tài)，可以充分抑制低熔點(diǎn)合金箔片受熱熔融的流動(dòng)性，消除液滴泄漏的問題。此外，熱界面材料的厚度維持在0.04_附近，可以進(jìn)一步利用液相的表面張力來達(dá)到阻漏的作用。
【專利附圖】

【附圖說明】 [0008]圖1是多相液態(tài)金屬熱界面材料在工作狀態(tài)下的液固示意圖。
[0009]圖2是多相液態(tài)金屬熱界面材料用于發(fā)熱體和散熱體之間結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]實(shí)施例1
一種多相液態(tài)金屬熱界面材料，由銦、鉍、錫和鋅組成，各成分的重量百分配比為30%鉍、10%錫、20%鋅和40%銦。熔點(diǎn)處于70-120°C之間。按照該配方配制的合金經(jīng)過真空感應(yīng)爐熔煉后澆鑄成厚度為1mm左右的鑄件。按照如上所述的軋制工藝在低于60°C進(jìn)行粗軋，中軋和精軋，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(jìn)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(jī)，用軋制油進(jìn)行潤滑，精軋的壓下道次為0.06mm-0.04mm ;最終制得具有0.04mm厚度的合金箔。所得多相液態(tài)金屬熱界面材料在工作狀態(tài)下的液固示意圖如圖1所示。多相液態(tài)金屬熱界面材料用于發(fā)熱體和散熱體之間的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)，該合金箔在溫度處于70-120°C之間具有理想的多相結(jié)構(gòu)，液相含量在40wt%左右，可以有效的進(jìn)行散熱和防止液態(tài)合金的側(cè)漏。
[0011]實(shí)施例2
一種多相液態(tài)金屬熱界面材料，由銦、鉍、錫和鋅組成，各成分的重量百分配比為40%鉍、20%錫、10%鋅和30%銦。熔點(diǎn)處于70-120°C之間。按照該配方配制的合金經(jīng)過真空感應(yīng)爐熔煉后澆鑄成厚度為1mm左右的鑄件。按照如上所述的軋制工藝在低于60°C進(jìn)行粗軋，中軋和精軋，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(jìn)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(jī)，用軋制油進(jìn)行潤滑，精軋的壓下道次為0.06mm-0.04mm ;最終制得具有0.04mm厚度的合金箔。所得多相液態(tài)金屬熱界面材料在工作狀態(tài)下的液固示意圖如圖1所示。多相液態(tài)金屬熱界面材料用于發(fā)熱體和散熱體之間的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)，該合金箔在溫度處于70-120°C之間具有理想的多相結(jié)構(gòu)，液相含量在40wt%左右，可以有效的進(jìn)行散熱和防止液態(tài)合金的側(cè)漏。
[0012]實(shí)施例3一種多相液態(tài)金屬熱界面材料，由銦、鉍、錫和鋅組成，各成分的重量百分配比為35%鉍、15%錫、15%鋅和35%銦。熔點(diǎn)處于70-120°C之間。按照該配方配制的合金經(jīng)過真空感應(yīng)爐熔煉后澆鑄成厚度為1mm左右的鑄件。按照如上所述的軋制工藝在低于60°C進(jìn)行粗軋，中軋和精軋，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(jìn)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(jī)，用軋制油進(jìn)行潤滑，精軋的壓下道次為0.06mm-0.04mm ;最終制得具有0.04mm厚度的合金箔。所得多相液態(tài)金屬熱界面材料在工作狀態(tài)下的液固示意圖如圖1所示。多相液態(tài)金屬熱界面材料用于發(fā)熱體和散熱體之間的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)，該合金箔在溫度處于70-120°C之間具有理想的多相結(jié)構(gòu)，液相含量在40wt%左右，可以有效的進(jìn) 行散熱和防止液態(tài)合金的側(cè)漏。
【權(quán)利要求】
1.一種多相液態(tài)金屬熱界面材料，其特征在于由銦、鉍、錫和鋅組成，其重量百分?jǐn)?shù)為:30-40% 鉍，10-20% 錫，10-20% 鋅，余量為銦。
2.權(quán)利要求1所述多相液態(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)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(jìn)行熔煉和均勻化處理，并將合金熔體澆鑄成厚度為1mm的鑄件； (2)粗軋:將合金鑄件放入粗軋機(jī)，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(jìn)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(jī)，用軋制油進(jìn)行潤滑，精軋的壓下道次為 0.0Bmm-Q.04mm ； (3)將得到的合金箔利用有機(jī)溶劑進(jìn)行脫油處理，之后將制得的合金箔經(jīng)過分切機(jī)裁制成設(shè)計(jì)寬度的尺寸，并包裝入庫。
3.如權(quán)利要求1所述的制 備方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑為丙酮。
【文檔編號(hào)】C22C28/00GK103740997SQ201310640464
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】曹帥, 劉亞軍, 曹賀全 申請(qǐng)人:曹帥