液体熱インターフェース材料には2つの形態がある：
- 室温で液体の金属
- 相変化金属
両者の大きな違いは、これらの合金が溶融する温度にある。
液体金属は室温で溶融状態を保つ。以下の3つの液体金属合金は30℃以下で液体になる。
– インダロイ51（62.5Ga、21.5In、16.0Sn）
– インダロイ46L（61.0Ga、25.0In、13.0Sn、1.0Zn）
– 純ガリウム
相変化金属は固体の状態で塗布され、加熱された接合部温度にさらされると溶融する。最も一般的な相変化合金は60℃で溶融します。
- インダロイ19 (51In, 32.5Bi, 16.5Sn)
このような液体金属熱界面材料を使用する利点は数多くあり、以下のようなものがある：
- 極めて低い熱抵抗
- インダロイ51で得られた抵抗値は0.015cm2・℃/W以下であった。
- 液体状態の金属は接触抵抗がほとんどない
- 高い熱伝導性
- 完全な金属熱界面材料として、バルク熱伝導率はプレミアムである。
- 急激な熱膨張の不一致に耐える能力
- 液体金属は流動応力が小さいため、電力または温度サイクル中に基板がポンピングしても、表面接触を維持することができる。
- 超低ボンドライン厚
- 液体金属は、0.001インチ未満の厚さまで圧縮することができます。
これらの合金を使用する際に直面する課題の一つは、その封じ込めです。室温で液体の状態をとる合金はすべてガリウムを含んでいます。ガリウムは、特に高温の状態で、さまざまな金属に対して腐食性があります。ガリウムの温度が上昇するにつれて腐食性はますます強まり、短時間でより厚い層を貫通して反応します。 ガリウムと非常に反応しやすい金属の一つがアルミニウムである。ガリウムは室温でも厚さ0.002インチのアルミ箔を数時間以内に腐食し尽くすが、500°～1,000°Cではこの反応がさらに加速する。
しかし、ガリウムはモリブデン、タングステン、ニッケルなどの他の金属とは反応しない。
金属と反応することに加え、ガリウムは非金属材料にも付着するため、包装が難しい。次回のブログ投稿では、液体金属の包装オプションについて述べますのでお楽しみに。
