液体金属の一滴。
ガリウムはアルミニウムを腐食する。この写真は、ガリウムがアルミホイルと反応した後に撮影された。画像出典：http://sci-toys.com/scitoys/scitoys/thermo/liquid_metal/liquid_metal.html
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。
- 劇的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 "以下の厚さまで圧縮可能
これらの合金を使用する際に遭遇する困難の一つは、合金を封じ込める能力である。室温で液体の合金はすべてガリウムを含んでいる。ガリウムは様々な金属、特に高温の金属に対して腐食性がある。ガリウムの温度が上がると、ますます腐食性が強くなり、短時間で厚い層まで反応するようになります。ガリウムが非常に反応しやすい金属の一つはアルミニウムです。室温では数時間で厚さ0.002インチのアルミ箔を腐食し、500°～1000°Cでは、この反応はより速くなります。
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。
