[发明专利]一种低熔点合金及使用低熔点合金制作的热界面材料

说明书

技术领域

本发明涉及导热材料领域，特别涉及金属相变化导热片。

背景技术

随着当代电子技术迅速的发展，电子元器件的集成程度和组装密 度不断提高，在提供了强大的使用功能的同时，也导其工作功耗和发 热量的急剧增大。高温将会对电子元器件的稳定性、可靠性和寿命产 生有害的影响。因此，确保发热电子元器件所产生的热量能够及时排 出，已经成为微电子产品系统组装的一个重要方面。热界面材料成为 电子元器件散热的重要研究对象。

目前，热界面材料可分为三类：粘结固化导热胶、相变材料和导 热弹性体材料。金属热界面材料和铟箔存在以下不足：(1)纯金属热 界面材料在使用时需将其熔化后再使用，使用过程中会有金属反复凝 固熔化而溢出的可能，将导致电子元器件短路等危险；同时，使用过 程中的固液相体积变化会损伤发热元件。(2)铟箔熔点较高，在使用 过程中均为固态，导致铟箔不能很好地填充电子元器件之间的空气间 隙，导致接触热阻较大，导热效率低。

目前还没有熔点低于59度的合金导热片材料的相关公开专利、 技术文献、市面产品等。而新研发的熔点在45度附近的含镓低熔点 合金，由于其固有脆性导致成形困难，不能单独制成金属相变化片材， 限制了它在导热材料领域的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低熔点合金，本发明提出以下技术方 案：

一种低熔点合金，该合金成分包括In、Bi、Sn、Ga，所述In、 Bi、Sn的质量百分比为51∶32.5∶16.5，所述Ga的质量占总质量的质 量百分比为0.5％～3％。

本发明的另一目的在于提供一种使用导热金属片作为低熔点合 金载体的热界面材料，本发明提供技术方案如下：

一种使用权利要求1所述低熔点合金制作的热界面材料，该热界面材 料包括一高导热金属片，所述高导热金属片的表面设有低熔点合金覆 层。

作为本发明的一种优选方案，所述高导热金属片的厚度为10μ m～50μm。

作为本发明的另一种优选方案，所述高导热金属片的材质为铜、 铝或者铟。

作为本发明的又一种优选方案，所述低熔点合金覆层通过气雾化 喷涂、超声气雾化喷涂户或者双辊甩带的方式设于高导热金属片表 面。

本发明带来的有益效果是：

1、本发明结合了低温相变合金和高导热金属片得到新的热界面 材料，该热界面材料显示热阻抗低至5.8×10^-6m²K/W(被覆于50μm 铜片)的优异性能；

2、本发明通过使用含镓低熔点合金，导热片可在40～60℃的工 作温度下完全发挥作用，比目前现有的相变金属热片的要求温度低， 拓展了相变金属材料的使用空间；

3、本发明热界面材料不含铅、镉等有害元素，不会对环境造成 污染，有利于电子产品绿色发展。

具体实施方式

下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和 特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出 更为清楚明确的界定。

实施例1：

一种低熔点合金，该合金成分包括In、Bi、Sn、Ga，其中In、 Bi、Sn的质量百分比为51∶32.5∶16.5，Ga的质量占总质量的质量百 分比为1.32％。该低熔点合金的熔点为47.8℃。

热界面材料使用铜箔作为高导热金属片，铜箔厚度为18μm，具 体制作步骤如下：

1)将相应成分的低熔点合金放到瓷质坩埚内，在加热炉中加热到80 摄氏度熔化保温；

2)将400mm×400mm尺寸的18微米厚度铜箔置于工作区内并固定好四 条边；

3)调试高压氮气作为气源的雾化装置，压力设为0.2MPa，将低熔点 合金熔体倒入料盒内；

4)操作雾化喷枪，使枪嘴正对于铜箔，距离200mm左右，使喷涂在 铜箔上匀速扫描进行；

5)待一面完成后小心将铜箔翻面再行喷涂；

6)将喷涂完成的复合片材切成相应导热片形状。

实施例2：

高导热金属片的材料为50μm厚度的铜箔。低熔点合金的Ga的 质量占总质量的质量百分比为2.76％。该低熔点合金的熔点为 40.5℃。热界面材料的具体制作步骤同实施例1。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并 不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围 内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保 护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保 护范围为准。