一種低熔點金屬合金導熱材料及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種低熔點金屬合金導熱材料及其制備方法,其由按質量百分比計的以下組分制備而成:In50-56.5%;Sn11.0-16.5%;Bi31-37%;Zn0-0.5%。該制備方法依次包括以下工藝步驟:1）混合：選取In、Sn、Bi、Zn的粉末，按所述的配方比例混合均勻；2）將粉末放入真空加熱爐中,將加熱爐抽真空到0.1-1Torr的氣壓;然后將加熱爐升溫到600攝氏度；之后保持600攝氏度1個小時;3)冷卻：最后關閉加熱電源，使其自然冷卻到室溫，即得低熔點金屬合金導熱材料。本發明的導熱材料具有熔點低、導熱效率好和成本低的特點。
【專利說明】一種低溶點金屬合金導熱材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種合金材料及其制備方法，具體涉及一種低熔點金屬合金導熱材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]目前，微電子技術迅速發展使得電子芯片總功率密度大幅增大，熱流密度也隨之增加。散熱好壞會嚴重影響到系統穩定性以及硬件壽命。基于風冷，水冷和熱管的傳統散熱技術已經無法滿足高性能芯片急速發展的需要。較為新穎的散熱技術，例如微通道，熱電制冷和相變等，在一定程度上提高了散熱效率。但是隨著高功率密度器件大規模應用，這些散熱技術也日漸趨近極限。芯片技術對高性能散熱方法提出了前所未有的迫切需求，使得超高熱流密度芯片散熱一直是國際上異常活躍的研究領域。芯片在很多情況下都是通過導熱硅膠連接芯片表面和散熱器模組進行熱量散發。制作再精良散熱器和芯片等發熱體接觸難免都有空隙，而縫隙之間的空氣是熱的不良導體。導熱硅膠的作用在于利用其流動性來填充熱源與散熱器表面之間縫隙，使它們能更充分接觸來達到加速傳熱的目的。但是，由于硅膠在空氣中長期放置容易老化，且其極低的熱導率是整個系統的散熱瓶頸。
【發明內容】
[0003]針對現有技術的不足，本發明的第一個目的是在于提供一種低熔點金屬合金導熱材料，該導熱材料具有熔點低、導熱效率好和成本低的特點。
[0004]本發明的第二個目的是為了提供一種低熔點金屬合金導熱材料的制備方法。
[0005]實現本發明的第一個目的可以通過采取如下技術方案達到:
[0006]一種低熔點金屬合金導熱材料，其特征在于其由按質量百分比計的以下組分制備而成:`[0007]
In (銦)50-56.5% ;
Sa (M)I1.0-16.5% ;
Bi (鉍)31-37% ;
Zn (鋅)0-0.5% ?,
[0008]優選的，所述的低熔點金屬合金導熱材料的熔點為57-63攝氏度。
[0009]優選的，所述的低熔點金屬合金導熱材料由按質量百分比計的以下組分制備而
成:
[0010]In50-56.5% ;
Sn11.0-16.5% ;
Bi31-37% ;
Zn0.01-0.5% s
[0011]優選的，所述的低熔點金屬合金導熱材料由按質量百分比計的以下組分制備而成:
[0012]
In50.5-56% ;
Sn11.25-16.2% ;
Bi32.7-34.3% ;
Zn 0.05-0.3% 。
[0013]優選的，所述的低熔點金屬合金導熱材料由按質量百分比計的以下組分制備而
成:
[0014]
In50.5%;
Sn16.2% ;
Bi33% ;
Zn0.31 。
[0015]優選的，所述的低熔點金屬合金導熱材料由按質量百分比計的以下組分制備而成:
[0016]
In56%;
Sn11.25%;
Bi32.η；
ZnO? 05%ο
[0017]優選的，所述的低熔點金屬合金導熱材料由按質量百分比計的以下組分制備而
成:
[0018]In52% ;
Sn13.5%;
Bi34.3%;
Zn0.21[0019]實現本發明的第二個目的可以通過采取如下技術方案達到:
[0020]一種低熔點金屬合金導熱材料的制備方法，其依次包括以下工藝步驟:
[0021]I)混合:選取In、Sn、B1、Zn的粉末，按本發明第一目的的配方比例混合均勻；
[0022]2)真空加熱爐加熱:將混合均勻后的粉末盛入坩堝中，再放入真空加熱爐中，將加熱爐抽真空到0.1-1Torr的氣壓；然后將加熱爐升溫到600攝氏度；之后保持600攝氏度I個小時；
[0023]3)冷卻:最后關閉加熱電源，使其自然冷卻到室溫，即得低熔點金屬合金導熱材料。
[0024]優選的，在步驟2)中，從室溫到600攝氏度的升溫過程為緩慢加熱過程，耗時I個小時。
[0025]本發明的有益效果在于:
[0026]1、本發明所述的合金的熔點為57-63攝氏度。因此，此合金在常溫下為固態。為方便使用，可以軋制成片狀。如將此合金粘附與計算機處理器和散熱風扇之間，在通常工作溫度(>70攝氏度)下合金將融化為液態，因此我們稱其為液態合金。
[0027]2、本發明所述的合金在液態情況下具有較高的熱導率。經過測量，在溫度為80攝氏度時，其導熱率為60-85W/mK。與常見的導熱硅膠的導熱率l_5W/mK相比，性能有了數十倍的提高。
[0028]3、本發明的配方是 申請人:通過長期對材料相圖分析和制備的摸索才最終得到，采用該配方的合金材料的相關導熱和熱穩定性能非常優異，通過控制冷卻溫度可以制備成液態，膏狀和片狀，工作溫度可以降低到60°C左右。本產品不僅可以用于高性能服務器，臺式機，筆記本，工控機和通訊基站的芯片熱管理，而且在先進能源領域(工業余熱利用，太陽能發電，聚焦光電池冷卻，燃料電池等)，航空熱控領域，電池冷卻，光電器件領域(如投影儀，功率電子設備等)，LED照明領域，微納電子機械系統，生物芯片以及電動汽車等諸多關鍵領域扮演著不可或缺的角色。考慮到方興未艾的云計算技術對高端散熱的需求，本產品還可以拓展出更多的廣闊應用領域。)
【具體實施方式】
[0029]下面，結合【具體實施方式】，對本發明做進一步描述:
[0030]下述組分中的百分率％為重量占比率。
[0031]實施例1:
[0032]一種低熔點金屬合金導熱材料，其特征在于其由按質量百分比計的以下組分制備而成:In (銦)50%; Sn (錫)16.0%; Bi (鉍)34%; Zn (鋅)0%。該合金材料的熔點為57攝氏度。[0033]一種低熔點金屬合金導熱材料的制備方法，其依次包括以下工藝步驟:
[0034]I)混合:選取In、Sn、B1、Zn的粉末，按上述配方比例混合均勻；
[0035]2)真空加熱爐加熱:將混合均勻后的粉末盛入坩堝中，再放入真空加熱爐中，將加熱爐抽真空到0.1-1Torr的氣壓；然后將加熱爐升溫到600攝氏度，從室溫到600攝氏度的升溫過程為緩慢加熱過程，耗時I個小時；之后保持600攝氏度I個小時；
[0036]3)冷卻:最后關閉加熱電源，使其自然冷卻到室溫，冷卻時間為2小時，即得低熔點金屬合金導熱材料。
[0037]實施例2:
[0038]本實施例的特點是:一種低熔點金屬合金導熱材料，其特征在于其由按質量百分比計的以下組分制備而成:1n(銦)553%; Sn(錫)13.5%; Bi (鉍)33.3%;Zn(鋅)0.2%。該合金材料的熔點為60.5攝氏度。其他與具體實施例1相同。
[0039]實施例3:
[0040]本實施例的特點是:一種低熔點金屬合金導熱材料，其特征在于其由按質量百分比計的以下組分制備而成:1n (銦)56.5%; Sn (錫)12%; Bi (鉍)31%; Zn (鋅)0.5%。該合金材料的熔點為63攝氏度。其他與具體實施例1相同。
[0041]溫度測試:1、采用表1所述的測試系統進行溫度測試。
[0042]表1測試系統配置表
`0043]
【權利要求】
1.一種低熔點金屬合金導熱材料，其特征在于其由按質量百分比計的以下組分制備而成:1n50-56.5% ; Sn11.0-16.5% ; Bi31-37% ; ZnO-0.5% ο
2.根據權利要求1所述的低熔點金屬合金導熱材料，其特征在于:所述的低熔點金屬合金導熱材料的熔點為57-63攝氏度。
3.根據權利要求1或2所述的低熔點金屬合金導熱材料，其特征在于:由按質量百分比計的以下組分制備而成: In50-56.5% ; Sn11.0-16.5% ; Bi31-37% ; Zn0.01-0.5%。
4.根據權利要求3所述的低熔點金屬合金導熱材料，其特征在于:由按質量百分比計的以下組分制備而成: In50.5-56% ; Sn11.25-16.2% ; Bi32.7-34.3% ; Zn0.05-0.3%。
5.根據權利要求4所述的低熔點金屬合金導熱材料，其特征在于:由按質量百分比計的以下組分制備而成: In50.5%; Sn16.2% ; Bi33% ; Zn0.3% ο
6.根據權利要求4所述的低熔點金屬合金導熱材料，其特征在于:由按質量百分比計的以下組分制備而成: In56%; Sn11.25%; Bi32.7%; Zn0.05%ο
7.根據權利要求4所述的低熔點金屬合金導熱材料，其特征在于:由按質量百分比計的以下組分制備而成: In52% ; Sn13.5%; Bi34.3%; Zn0.2%。
8.一種低熔點金屬合金導熱材料的制備方法，其特征在于依次包括以下工藝步驟:1)混合:選取In、Sn、B1、Zn的粉末,按權利要求1_7中任意一項所述的配方比例混合均勻； 2)真空加熱爐加熱:將混合均勻后的粉末盛入坩堝中，再放入真空加熱爐中，將加熱爐抽真空到0.1-1 Torr的氣壓；然后將加熱爐升溫到600攝氏度；之后保持600攝氏度I個小時； 3)冷卻:最后關閉加熱電源，使其自然冷卻到室溫，即得低熔點金屬合金導熱材料。
9.一種低熔點金屬合金導熱材料的制備方法，其特征在于:在步驟2)中，從室溫到600攝氏度的升溫過程為緩慢加熱過 程，耗時I個小時。
【文檔編號】C22C28/00GK103509987SQ201310323754
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年7月29日 優先權日:2013年7月29日
【發明者】楚盛, 任國欽 申請人:楚盛, 任國欽