Ein Tropfen aus flüssigem Metall.
Gallium ist korrosiv gegenüber Aluminium. Dieses Bild wurde aufgenommen, nachdem Gallium mit einem Stück Aluminiumfolie reagiert hatte. Bildquelle: http://sci-toys.com/scitoys/scitoys/thermo/liquid_metal/liquid_metal.html
Flüssige Wärmeleitmaterialien gibt es in zwei Formen:
- Metalle flüssig bei Raumtemperatur
- Phasenwechselmetalle
Der Hauptunterschied zwischen den beiden liegt in der Temperatur, bei der diese Legierungen geschmolzen werden.
Flüssige Metalle bleiben bei Raumtemperatur geschmolzen. Die folgenden drei Flüssigmetall-Legierungen werden bei Temperaturen unter 30 °C flüssig.
- Indalloy 51 (62,5Ga, 21,5In, 16,0Sn)
- Indalloy 46L (61,0Ga, 25,0In, 13,0Sn, 1,0Zn)
- Reines Gallium
Phasenwechselmetalle werden in fester Form verwendet und schmelzen, wenn sie erhitzten Verbindungstemperaturen ausgesetzt werden. Die gängigste Phasenwechsel-Legierung schmilzt bei 60 °C.
- Indalloy 19 (51In, 32,5Bi, 16,5Sn)
Die Vorteile der Verwendung dieser Flüssigmetall-Wärmeleitmaterialien sind vielfältig und umfassen unter anderem:
- Extrem niedriger Wärmewiderstand
- Der mit der Indalloy 51 erzielte Widerstand wurde mit weniger als 0,015 cm2-°C/W getestet.
- Metall in seiner flüssigen Form hat praktisch keinen Übergangswiderstand
- Hohe Wärmeleitfähigkeit
- Als vollständig metallisches thermisches Grenzflächenmaterial ist die Wärmeleitfähigkeit des Materials erstklassig
- Fähigkeit, dramatischen thermischen Ausdehnungsfehlern standzuhalten
- Die geringe Fließspannung von Flüssigmetallen ermöglicht es ihnen, den Oberflächenkontakt aufrechtzuerhalten, während die Substrate bei Strom- oder Temperaturschwankungen pumpen.
- Extrem niedrige Bondlinestärken
- Flüssige Metalle können auf Dicken unter 0,001" komprimiert werden.
Eine Schwierigkeit bei der Verwendung dieser Legierungen ist die Möglichkeit, sie einzuschließen. Alle Legierungen, die bei Raumtemperatur flüssig sind, enthalten Gallium. Gallium wirkt korrosiv auf verschiedene Metalle, insbesondere wenn es heiß ist. Je höher die Temperatur des Galliums ist, desto korrosiver wird es und reagiert in kürzester Zeit durch dickere Schichten. Ein Metall, mit dem Gallium sehr reaktiv ist, ist Aluminium. Bei Raumtemperatur korrodiert es innerhalb von Stunden durch eine 0,002 Zoll dicke Aluminiumfolie, und bei 500°-1000°C geht diese Reaktion noch viel schneller.
Gallium reagiert jedoch nicht mit anderen Metallen wie Molybdän, Wolfram und Nickel.
Gallium reagiert nicht nur mit Metallen, sondern haftet auch an nicht-metallischen Materialien, was seine Verpackung erschwert. Bleiben Sie dran für meinen nächsten Blogbeitrag, in dem es um Verpackungsoptionen für Flüssigmetalle gehen wird.
