一種低熔點金屬合金導(dǎo)熱材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低熔點金屬合金導(dǎo)熱材料及其制備方法,其由按質(zhì)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(guān)閉加熱電源，使其自然冷卻到室溫，即得低熔點金屬合金導(dǎo)熱材料。本發(fā)明的導(dǎo)熱材料具有熔點低、導(dǎo)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(dǎo)熱材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)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(dǎo)熱材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，微電子技術(shù)迅速發(fā)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(yán)重影響到系統(tǒng)穩(wěn)定性以及硬件壽命。基于風(fēng)冷，水冷和熱管的傳統(tǒng)散熱技術(shù)已經(jīng)無法滿足高性能芯片急速發(fā)展的需要。較為新穎的散熱技術(shù)，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(guī)模應(yīng)用，這些散熱技術(shù)也日漸趨近極限。芯片技術(shù)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?；钴S的研究領(lǐng)域。芯片在很多情況下都是通過導(dǎo)熱硅膠連接芯片表面和散熱器模組進行熱量散發(fā)。制作再精良散熱器和芯片等發(fā)熱體接觸難免都有空隙，而縫隙之間的空氣是熱的不良導(dǎo)體。導(dǎo)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(dǎo)率是整個系統(tǒng)的散熱瓶頸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的第一個目的是在于提供一種低熔點金屬合金導(dǎo)熱材料，該導(dǎo)熱材料具有熔點低、導(dǎo)熱效率好和成本低的特點。
[0004]本發(fā)明的第二個目的是為了提供一種低熔點金屬合金導(dǎo)熱材料的制備方法。
[0005]實現(xiàn)本發(fā)明的第一個目的可以通過采取如下技術(shù)方案達到:
[0006]一種低熔點金屬合金導(dǎo)熱材料，其特征在于其由按質(zhì)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(yōu)選的，所述的低熔點金屬合金導(dǎo)熱材料的熔點為57-63攝氏度。
[0009]優(yōu)選的，所述的低熔點金屬合金導(dǎo)熱材料由按質(zhì)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(yōu)選的，所述的低熔點金屬合金導(dǎo)熱材料由按質(zhì)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(yōu)選的，所述的低熔點金屬合金導(dǎo)熱材料由按質(zhì)量百分比計的以下組分制備而
成:
[0014]
In50.5%;
Sn16.2% ;
Bi33% ;
Zn0.31 。
[0015]優(yōu)選的，所述的低熔點金屬合金導(dǎo)熱材料由按質(zhì)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(yōu)選的，所述的低熔點金屬合金導(dǎo)熱材料由按質(zhì)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(xiàn)本發(fā)明的第二個目的可以通過采取如下技術(shù)方案達到:
[0020]一種低熔點金屬合金導(dǎo)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(fā)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(guān)閉加熱電源，使其自然冷卻到室溫，即得低熔點金屬合金導(dǎo)熱材料。
[0024]優(yōu)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(fā)明的有益效果在于:
[0026]1、本發(fā)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(tài)。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(fēng)扇之間，在通常工作溫度(>70攝氏度)下合金將融化為液態(tài)，因此我們稱其為液態(tài)合金。
[0027]2、本發(fā)明所述的合金在液態(tài)情況下具有較高的熱導(dǎo)率。經(jīng)過測量，在溫度為80攝氏度時，其導(dǎo)熱率為60-85W/mK。與常見的導(dǎo)熱硅膠的導(dǎo)熱率l_5W/mK相比，性能有了數(shù)十倍的提高。
[0028]3、本發(fā)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(guān)導(dǎo)熱和熱穩(wěn)定性能非常優(yōu)異，通過控制冷卻溫度可以制備成液態(tài)，膏狀和片狀，工作溫度可以降低到60°C左右。本產(chǎn)品不僅可以用于高性能服務(wù)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(lǐng)域(工業(yè)余熱利用，太陽能發(fā)電，聚焦光電池冷卻，燃料電池等)，航空熱控領(lǐng)域，電池冷卻，光電器件領(lǐng)域(如投影儀，功率電子設(shè)備等)，LED照明領(lǐng)域，微納電子機械系統(tǒng)，生物芯片以及電動汽車等諸多關(guān)鍵領(lǐng)域扮演著不可或缺的角色?？紤]到方興未艾的云計算技術(shù)對高端散熱的需求，本產(chǎn)品還可以拓展出更多的廣闊應(yīng)用領(lǐng)域。)
【具體實施方式】
[0029]下面，結(jié)合【具體實施方式】，對本發(fā)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(dǎo)熱材料，其特征在于其由按質(zhì)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(dǎo)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(guān)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(dǎo)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(dǎo)熱材料，其特征在于其由按質(zhì)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(dǎo)熱材料，其特征在于其由按質(zhì)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(tǒng)進行溫度測試。
[0042]表1測試系統(tǒng)配置表
`0043]
【權(quán)利要求】
1.一種低熔點金屬合金導(dǎo)熱材料，其特征在于其由按質(zhì)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(jù)權(quán)利要求1所述的低熔點金屬合金導(dǎo)熱材料，其特征在于:所述的低熔點金屬合金導(dǎo)熱材料的熔點為57-63攝氏度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低熔點金屬合金導(dǎo)熱材料，其特征在于:由按質(zhì)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(jù)權(quán)利要求3所述的低熔點金屬合金導(dǎo)熱材料，其特征在于:由按質(zhì)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(jù)權(quán)利要求4所述的低熔點金屬合金導(dǎo)熱材料，其特征在于:由按質(zhì)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(jù)權(quán)利要求4所述的低熔點金屬合金導(dǎo)熱材料，其特征在于:由按質(zhì)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(jù)權(quán)利要求4所述的低熔點金屬合金導(dǎo)熱材料，其特征在于:由按質(zhì)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(dǎo)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(quán)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(guān)閉加熱電源，使其自然冷卻到室溫，即得低熔點金屬合金導(dǎo)熱材料。
9.一種低熔點金屬合金導(dǎo)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(yōu)先權(quán)日:2013年7月29日
【發(fā)明者】楚盛, 任國欽 申請人:楚盛, 任國欽