一種散熱材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種散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:In63%-65%;Sn22%-25%;Bi11%-13%。該制備方法依次包括以下工藝步驟:1）選取In、Sn、Bi的粉末，按配方比例混合均勻，得到混合粉末；2）將混合粉末放入干鍋中，投入高溫箱式爐，對高溫箱式爐抽真空，真空度為10Pa，通入氮氣；3）調(diào)整高溫箱式爐的溫度為400-500攝氏度，保溫30分鐘，對混合粉末進行熔煉；4）熔煉結(jié)束后，冷卻，開爐，將材料取出，得到塊狀固體材料；5）將塊狀固體材料使用緊密軋機軋成帶狀，再切成片狀，得到散熱材料。本發(fā)明的散熱材料具有熔點低、導(dǎo)熱效率好和成本低的特點。
【專利說明】一種散熱材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種散熱材料及其制備方法，具體涉及一種液態(tài)金屬散熱材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著微電子技術(shù)迅速發(fā)展使得電子產(chǎn)品的功率逐步增大，隨之而來的散熱問題也變得越來越重要。眾所周知，散熱的好壞會嚴重影響到系統(tǒng)穩(wěn)定性以及硬件壽命，以LED為例，據(jù)統(tǒng)計LED工作溫度每上升2V，芯片的性能會下降5%，使用壽命會下降10%。為了解決電子產(chǎn)品高速發(fā)展所帶來的散熱問題，一些較為新穎的散熱技術(shù)，例如微通道，熱電制冷和相變等方法相繼出現(xiàn)，在一定程度上提高了散熱效率。但是隨著高功率器件的大規(guī)模應(yīng)用，以及產(chǎn)品工藝和成本問題，這些散熱技術(shù)也日漸趨近極限。由于上述原因，尋找高效，成本可接受的散熱產(chǎn)品和方法變得越來越重要。
[0003]不管多么精密的散熱器和熱源接觸難免會有空隙，而縫隙之間的空氣是熱的不良導(dǎo)體，這樣就加大了接觸面的接觸熱組，為了減低熱阻，通常情況下我們都是在其間加入填充物，利用其濕潤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。目前市面上流行的填充物一般是導(dǎo)熱硅膠，導(dǎo)熱硅脂，還有一些相變材料等。由于成本和工藝的限制，這些材料都有很多缺陷，例如相變材料一般是石蠟或者其變性材料，在達到相變工作溫度時會緩慢揮發(fā)，長時間使用后系統(tǒng)散熱能力會大幅下降。同樣的，硅脂在長時間的放置后會發(fā)生老化，產(chǎn)生散熱效果降低等現(xiàn)象。
[0004]但是最重要的是它們低下的熱導(dǎo)率，一般的導(dǎo)熱硅脂導(dǎo)熱率在l_5W/(m.K)，導(dǎo)熱硅膠的導(dǎo)熱率更低，而相變材料的導(dǎo)熱率也和導(dǎo)熱硅脂沒有太大的差別，隨著大功率器件的使用，這些材料低下的導(dǎo)熱率將會是解決散熱問題中的重要障礙。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]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散熱材料，該散熱材料具有具有熔點低、導(dǎo)熱系數(shù)高、導(dǎo)熱效率好和成本低的特點。
[0006]本發(fā)明的第二個目的是為了提供一種散熱材料的制備方法。
[0007]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:
[0008]一種散熱材料，其特征在于其由按質(zhì)量百分比計的以下組分制備而成:
[0009]In(銦)63%_65%;
[0010]Sn(錫)22%_25%;
[0011]Bi(鉍)11%_13%。
[0012]優(yōu)選的，所述的散熱材料的熔點為60_65°C。
[0013]優(yōu)選的，所述的低熔點金屬合金散熱材料由按質(zhì)量百分比計的以下組分制備而成:
[0014]In65%;[0015]Sn22%;
[0016]Bi13%;
[0017]優(yōu)選的，所述的低熔點金屬合金散熱材料由按質(zhì)量百分比計的以下組分制備而成:
[0018]In63%;
[0019]Sn25%;
[0020]Bi12%;
[0021]優(yōu)選的，所述的低熔點金屬合金散熱材料由按質(zhì)量百分比計的以下組分制備而成:
[0022]In64%;
[0023]Sn25%;
[0024]Bi11%;
[0025]優(yōu)選的，所述的低熔點金屬合金散熱材料由按質(zhì)量百分比計的以下組分制備而成:
[0026]In64%;
[0027]Sn24%;
[0028]Bi12%。
[0029]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:
[0030]一種散熱材料的制備方法，其依次包括以下工藝步驟:
[0031]1)選取In、Sn、Bi的粉末，按本發(fā)明的第一個目的所述配比，進行充分混合，得到混合粉末；
[0032]2)將混合粉末放入干鍋中，投入高溫箱式爐，之后對高溫箱式爐抽真空，真空度為10Pa，然后通入氮氣充作保護氣體；
[0033]3)調(diào)整高溫箱式爐的溫度為400-500攝氏度，升溫時間為I小時，保溫30分鐘，對混合粉末進行熔煉；
[0034]4)熔煉結(jié)束后，冷卻時間為I小時，之后打開爐子，將熔煉好的材料取出，得到塊狀固體材料；
[0035]5)將熔煉好的塊狀固體材料使用緊密軋機軋成帶狀，再切成片狀，得到散熱材料。
[0036]優(yōu)選的，在步驟2)中，控制氮氣的流量為300sccm。
[0037]本發(fā)明的有益效果在于:
[0038]1、本發(fā)明所述的合金的熔點為60°C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。
[0039]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50W/(m*K)。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。
[0040]3、為了降低接觸面的接觸熱阻達到增大散熱效率的作用，常常采用加大接觸面間的壓力和在其中加入熱界面材料的方法。
[0041]根據(jù)傅里葉熱傳導(dǎo)公式:[0042]
【權(quán)利要求】
1.一種散熱材料，其特征在于其由按質(zhì)量百分比計的以下組分組成: In63%-65%; Sn22%-25%; Bi11%-13%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱材料，其特征在于:所述的散熱材料的熔點為60-65°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的散熱材料，其特征在于其由按質(zhì)量百分比計的以下組分組成: In65%; Sn22%; Bi13%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的散熱材料，其特征在于其由按質(zhì)量百分比計的以下組分組成: In63%; Sn25%; Bi12%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的散熱材料，其特征在于其由按質(zhì)量百分比計的以下組分組成: In64%; Sn25%; Bi11%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的散熱材料，其特征在于其由按質(zhì)量百分比計的以下組分組成: In64%; Sn24%; Bi12%。
7.一種散熱材料的制備方法，其特征在于依次包括以下工藝步驟: .1)選取In、Sn、Bi的粉末，按權(quán)利要求1_6中任意一項所述的配方比例混合均勻，得到混合粉末； .2)將混合粉末放入干鍋中，投入高溫箱式爐，之后對高溫箱式爐抽真空，真空度為.lOPa，然后通入氮氣充作保護氣體； .3)調(diào)整高溫箱式爐的溫度為400-500攝氏度，升溫時間為I小時，保溫30分鐘，對混合粉末進行熔煉； .4)熔煉結(jié)束后，冷卻時間為I小時，之后打開爐子，將熔煉好的材料取出，得到塊狀固體材料； .5)將熔煉好的塊狀固體材料使用緊密軋機軋成帶狀，再切成片狀，得到散熱材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的散熱材料的制備方法，其特征在于:在步驟2)中，控制氮氣的流量為300sccm。
【文檔編號】C22C28/00GK103789593SQ201410004155
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月1日
【發(fā)明者】楚盛, 張峻鳴 申請人:中山大學(xué)