액체 열전도성 소재는 다음 두 가지 형태로 제공됩니다:
- 실온에서 액체 상태인 금속
- 상변화 금속
이 두 합금의 가장 큰 차이점은 각각이 녹는 온도에 있습니다.
액체 금속은 실온에서도 녹은 상태를 유지합니다. 다음 세 가지 액체 금속 합금은 30 °C 미만의 온도에서도 액체 상태가 됩니다.
– 인달로이 51 (62.5Ga, 21.5In, 16.0Sn)
– 인달로이 46L (61.0Ga, 25.0In, 13.0Sn, 1.0Zn)
– 순수 갈륨
상변화 금속은 고체 상태로 도포되며, 접합부 온도가 상승하면 녹습니다. 가장 널리 사용되는 상변화 합금은 60°C에서 녹습니다.
– 인달로이 19 (51In, 32.5Bi, 16.5Sn)
이러한 액체 금속 열전도성 소재를 사용할 때의 장점은 다양하며, 다음과 같습니다:
- 매우 낮은 열저항
- Indalloy 51을 사용하여 얻은 저항은 0.015 cm²·°C/W 미만으로 측정되었습니다.
- 액체 상태의 금속은 접촉 저항이 사실상 전혀 없습니다.
- 높은 열 전도성
- 완전한 금속 열전도성 소재로서, 체적 열전도율이 매우 우수합니다.
- 극심한 열팽창 불일치를 견딜 수 있는 능력
- 액체 금속은 유동 응력이 낮기 때문에, 전력 또는 온도 사이클링 중에 기판이 펌핑되는 동안에도 표면 접촉을 유지할 수 있습니다.
- 초저 두께의 본드라인
- 액체 금속은 0.001인치 미만의 두께로 압축될 수 있다.
이러한 합금을 사용할 때 직면하는 한 가지 어려움은 합금을 밀폐하는 데 있습니다. 실온에서 액체 상태인 모든 합금에는 갈륨이 포함되어 있습니다. 갈륨은 다양한 금속에 대해 부식성을 띠며, 특히 고온일 때 더욱 그렇습니다. 갈륨의 온도가 상승하면 부식성이 점점 더 강해져, 짧은 시간 내에 더 두꺼운 층까지 침식합니다. 갈륨이 특히 반응성이 높은 금속 중 하나는 알루미늄입니다. 갈륨은 실온에서 두께 0.002인치의 알루미늄 호일을 몇 시간 만에 부식시키며, 500°~1,000°C에서는 이 반응 속도가 훨씬 더 빨라집니다.
그러나 갈륨은 몰리브덴, 텅스텐, 니켈과 같은 다른 금속과는 반응하지 않는다.
갈륨은 금속과 반응할 뿐만 아니라 비금속 물질에도 달라붙기 때문에 패키징이 어렵습니다. 액체 금속의 패키징 방안에 대해 다룰 다음 블로그 게시물을 기대해 주세요.
