Les matériaux d'interface thermique liquide sont disponibles sous deux formes :
- Métaux liquides à température ambiante
- Métaux à changement de phase
La principale différence entre les deux réside dans la température à laquelle ces alliages entrent en fusion.
Les métaux liquides restent en fusion à température ambiante. Les trois alliages métalliques liquides suivants deviennent liquides à des températures inférieures à 30 °C.
– Indalloy 51 (62,5 Ga, 21,5 In, 16,0 Sn)
– Indalloy 46L (61,0 Ga, 25,0 In, 13,0 Sn, 1,0 Zn)
– Gallium pur
Les métaux à changement de phase sont appliqués sous forme solide et fondent lorsqu'ils sont exposés à des températures de jonction élevées. L'alliage à changement de phase le plus répandu fond à 60°C.
- Indalloy 19 (51In, 32.5Bi, 16.5Sn)
Les avantages de l'utilisation de ces matériaux d'interface thermique à base de métal liquide sont nombreux :
- Résistance thermique extrêmement faible
- La résistance obtenue avec l'Indalloy 51 a été testée comme étant inférieure à 0,015 cm2-°C/W.
- Le métal sous forme liquide n'a pratiquement pas de résistance de contact.
- Conductivité thermique élevée
- En tant que matériau d'interface thermique entièrement métallique, la conductivité thermique globale est premium
- Capacité à résister à un déséquilibre important en matière de dilatation thermique
- La faible contrainte d'écoulement des métaux liquides leur permet de maintenir le contact avec la surface alors que les substrats sont pompés pendant les cycles d'alimentation ou de température.
- Épaisseurs ultra-faibles de la ligne de démarcation
- Les métaux liquides peuvent être comprimés jusqu'à atteindre des épaisseurs inférieures à 0,001 pouce.
L'une des difficultés rencontrées lors de l'utilisation de ces alliages réside dans leur confinement. Tous les alliages qui sont liquides à température ambiante contiennent du gallium. Le gallium est corrosif pour divers métaux, en particulier à chaud. À mesure que la température du gallium augmente, sa corrosivité s'accentue, lui permettant de ronger des couches de plus en plus épaisses en très peu de temps. L'aluminium est l'un des métaux avec lesquels le gallium réagit très vivement. À température ambiante, il ronge une feuille d'aluminium de 0,002 pouce d'épaisseur en quelques heures, et entre 500° et 1 000°C, cette réaction s'accélère considérablement.
Le gallium n'est cependant pas réactif avec d'autres métaux tels que le molybdène, le tungstène et le nickel.
En plus de réagir avec les métaux, le gallium peut également adhérer à des matériaux non métalliques, ce qui rend son conditionnement difficile. Restez à l'écoute de mon prochain billet qui traitera des options d'emballage pour les métaux liquides.
