一种散热材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种散热材料及其制备方法,其由按质量百分比计的以下组分制备而成:In63%-65%;Sn22%-25%;Bi11%-13%。该制备方法依次包括以下工艺步骤:1）选取In、Sn、Bi的粉末，按配方比例混合均匀，得到混合粉末；2）将混合粉末放入干锅中，投入高温箱式炉，对高温箱式炉抽真空，真空度为10Pa，通入氮气；3）调整高温箱式炉的温度为400-500摄氏度，保温30分钟，对混合粉末进行熔炼；4）熔炼结束后，冷却，开炉，将材料取出，得到块状固体材料；5）将块状固体材料使用紧密轧机轧成带状，再切成片状，得到散热材料。本发明的散热材料具有熔点低、导热效率好和成本低的特点。
【专利说明】一种散热材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种散热材料及其制备方法，具体涉及一种液态金属散热材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]目前，随着微电子技术迅速发展使得电子产品的功率逐步增大，随之而来的散热问题也变得越来越重要。众所周知，散热的好坏会严重影响到系统稳定性以及硬件寿命，以LED为例，据统计LED工作温度每上升2V，芯片的性能会下降5%，使用寿命会下降10%。为了解决电子产品高速发展所带来的散热问题，一些较为新颖的散热技术，例如微通道，热电制冷和相变等方法相继出现，在一定程度上提高了散热效率。但是随着高功率器件的大规模应用，以及产品工艺和成本问题，这些散热技术也日渐趋近极限。由于上述原因，寻找高效，成本可接受的散热产品和方法变得越来越重要。
[0003]不管多么精密的散热器和热源接触难免会有空隙，而缝隙之间的空气是热的不良导体，这样就加大了接触面的接触热组，为了减低热阻，通常情况下我们都是在其间加入填充物，利用其湿润性来填充热源与散热器表面之间缝隙，使它们能更充分接触来达到加速传热的目的。目前市面上流行的填充物一般是导热硅胶，导热硅脂，还有一些相变材料等。由于成本和工艺的限制，这些材料都有很多缺陷，例如相变材料一般是石蜡或者其变性材料，在达到相变工作温度时会缓慢挥发，长时间使用后系统散热能力会大幅下降。同样的，硅脂在长时间的放置后会发生老化，产生散热效果降低等现象。
[0004]但是最重要的是它们低下的热导率，一般的导热硅脂导热率在l_5W/(m.K)，导热硅胶的导热率更低，而相变材料的导热率也和导热硅脂没有太大的差别，随着大功率器件的使用，这些材料低下的导热率将会是解决散热问题中的重要障碍。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本发明的第一个目的是在于提供一种散热材料，该散热材料具有具有熔点低、导热系数高、导热效率好和成本低的特点。
[0006]本发明的第二个目的是为了提供一种散热材料的制备方法。
[0007]实现本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到:
[0008]一种散热材料，其特征在于其由按质量百分比计的以下组分制备而成:
[0009]In(铟)63%_65%;
[0010]Sn(锡)22%_25%;
[0011]Bi(铋)11%_13%。
[0012]优选的，所述的散热材料的熔点为60_65°C。
[0013]优选的，所述的低熔点金属合金散热材料由按质量百分比计的以下组分制备而成:
[0014]In65%;[0015]Sn22%;
[0016]Bi13%;
[0017]优选的，所述的低熔点金属合金散热材料由按质量百分比计的以下组分制备而成:
[0018]In63%;
[0019]Sn25%;
[0020]Bi12%;
[0021]优选的，所述的低熔点金属合金散热材料由按质量百分比计的以下组分制备而成:
[0022]In64%;
[0023]Sn25%;
[0024]Bi11%;
[0025]优选的，所述的低熔点金属合金散热材料由按质量百分比计的以下组分制备而成:
[0026]In64%;
[0027]Sn24%;
[0028]Bi12%。
[0029]实现本发明的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到:
[0030]一种散热材料的制备方法，其依次包括以下工艺步骤:
[0031]1)选取In、Sn、Bi的粉末，按本发明的第一个目的所述配比，进行充分混合，得到混合粉末；
[0032]2)将混合粉末放入干锅中，投入高温箱式炉，之后对高温箱式炉抽真空，真空度为10Pa，然后通入氮气充作保护气体；
[0033]3)调整高温箱式炉的温度为400-500摄氏度，升温时间为I小时，保温30分钟，对混合粉末进行熔炼；
[0034]4)熔炼结束后，冷却时间为I小时，之后打开炉子，将熔炼好的材料取出，得到块状固体材料；
[0035]5)将熔炼好的块状固体材料使用紧密轧机轧成带状，再切成片状，得到散热材料。
[0036]优选的，在步骤2)中，控制氮气的流量为300sccm。
[0037]本发明的有益效果在于:
[0038]1、本发明所述的合金的熔点为60°C摄氏度。因此，此合金在常温下为固态。为方便使用，可以轧制成片状。如将此合金粘附与计算机处理器和散热风扇之间，在通常工作温度(>70摄氏度)下合金将融化为液态，因此我们称其为液态合金。
[0039]2、本发明所述的合金在液态情况下具有较高的热导率。经过测量，在温度为80摄氏度时，其导热率为50W/(m*K)。与常见的导热硅胶的导热率l_5W/mK相比，性能有了数十倍的提高。
[0040]3、为了降低接触面的接触热阻达到增大散热效率的作用，常常采用加大接触面间的压力和在其中加入热界面材料的方法。
[0041]根据傅里叶热传导公式:[0042]
【权利要求】
1.一种散热材料，其特征在于其由按质量百分比计的以下组分组成: In63%-65%; Sn22%-25%; Bi11%-13%。
2.根据权利要求1所述的散热材料，其特征在于:所述的散热材料的熔点为60-65°C。
3.根据权利要求1或2所述的散热材料，其特征在于其由按质量百分比计的以下组分组成: In65%; Sn22%; Bi13%。
4.根据权利要求1或2所述的散热材料，其特征在于其由按质量百分比计的以下组分组成: In63%; Sn25%; Bi12%。
5.根据权利要求1或2所述的散热材料，其特征在于其由按质量百分比计的以下组分组成: In64%; Sn25%; Bi11%。
6.根据权利要求1或2所述的散热材料，其特征在于其由按质量百分比计的以下组分组成: In64%; Sn24%; Bi12%。
7.一种散热材料的制备方法，其特征在于依次包括以下工艺步骤: .1)选取In、Sn、Bi的粉末，按权利要求1_6中任意一项所述的配方比例混合均匀，得到混合粉末； .2)将混合粉末放入干锅中，投入高温箱式炉，之后对高温箱式炉抽真空，真空度为.lOPa，然后通入氮气充作保护气体； .3)调整高温箱式炉的温度为400-500摄氏度，升温时间为I小时，保温30分钟，对混合粉末进行熔炼； .4)熔炼结束后，冷却时间为I小时，之后打开炉子，将熔炼好的材料取出，得到块状固体材料； .5)将熔炼好的块状固体材料使用紧密轧机轧成带状，再切成片状，得到散热材料。
8.根据权利要求7所述的散热材料的制备方法，其特征在于:在步骤2)中，控制氮气的流量为300sccm。
【文档编号】C22C28/00GK103789593SQ201410004155
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月1日 优先权日:2014年1月1日
【发明者】楚盛, 张峻鸣 申请人:中山大学