JP2019517921A - 逆溶融性を有する液体金属熱界面材料及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)逆溶融性を有する液体金属熱界面材料であって、
重量百分率で、インジウム20−40wt%、ビスマス0−6wt%、アンチモン0−2wt%、亜鉛0−3wt%、銀0−0.6wt%、ニッケル0−0.3wt%、セリウム0−0.8wt%、ユウロピウム0−0.6wt%を含み、残部が錫であることを特徴とする。
(1)本発明に係る箔状液体金属熱界面材料は、十分な温度区間を有し、逆溶融性を備える。これら温度区間内で十分な固相含有量を有する固−液状態を維持する。横漏れを防止するのに十分な粘度を有するため、電子システムの短絡を完全に防止できる。放熱への要求が高まる中、IGBTの放熱要求を満たすのに最適な解決手段を提供できる。
(2)該箔状液体金属熱界面材料は、加工ステップが簡単で、誘導溶融、鋳造、熱処理及び冷間圧延を含む。製品は、生産コストが低く、且つIGBTの作動環境では優れた熱伝導特性と化学的安定性を有する。量産及び実用用のIGBT素子に非常に適する。
(3)逆溶融性を有する液体金属熱界面材料は、極限環境での放熱のために最適な有効な解決手段を提供する。実用的に、多数の産業分野の高速発展、特に高熱流束電子素子の高速発展を促進できる。近い将来、本発明の関連製品は、情報通信分野、新エネルギー、太陽光発電産業、宇宙応用、先端的な兵器システム、および先端エレクトロニクスに大規模で使用されることが期待できる。
以下の重量百分率で合金原料を用意した。インジウム22wt%、ビスマス1.4wt%、アンチモン0.3wt%、亜鉛1.6wt%、銀0.05wt%、ニッケル0.02wt%、セリウム0.02wt%、ユウロピウム0.01wt%、Sn残部。
アルゴンガス又は窒素ガスを保護雰囲気として、上記配合比率の成分を配合した合金を黒鉛ルツボにおいて誘導溶融した。温度を420℃に保持しながら、10分間電磁撹拌して完全にホモジナイズした。次に溶融後の溶融合金を黒鉛鋳型内に注入して鋳造した。合金凝固後、合金インゴットを40℃で3時間熱処理して、合金中の第二相を完全に沈殿させるとともに、合金に優れた機械的特性を付与した。次に、室温で冷間圧延を行って、0.05ミリメートルの厚さになるまで、各パスの圧下量を24%にして複数回圧延した。
得られた合金材料は、60℃程度で溶融し始め、60−74℃で固−液状態を保持する箔状液体金属であり、該箔状液体金属は62−68℃で逆溶融性を有し、IGBT熱源温度が68℃未満のシステムの放熱に好適に使用できる。
以下の重量百分率で合金原料を用意した。インジウム28wt%、ビスマス1.9wt%、アンチモン0.4wt%、亜鉛1.8wt%、銀0.03wt%、ニッケル0.01wt%、セリウム0.01wt%、ユウロピウム0.02wt%、Sn残部。
アルゴンガス又は窒素ガスを保護雰囲気として、上記配合比率で成分を配合した合金を黒鉛ルツボにおいて誘導溶融した。温度を420℃に保持しながら、10分間電磁撹拌して完全にホモジナイズした。次に溶融後の溶融合金を黒鉛鋳型内に注入して鋳造した。合金凝固後、合金インゴットを80℃で3時間熱処理して、合金中の第二相を完全に沈殿させるとともに、合金に優れた機械的特性を付与した。次に、室温で冷間圧延を行って、0.05ミリメートルの厚さになるまで、各パスの圧下量を28%にして複数回圧延した。
得られた合金材料は、84℃程度で溶融し始め、84−115℃で固−液状態を保持する箔状液体金属であり、該箔状液体金属は92−108℃で逆溶融性を有し、IGBT熱源温度が110℃未満のシステムの放熱に好適に使用できる。
以下の重量百分率で合金原料を用意した。インジウム32wt%、ビスマス2.1wt%、アンチモン0.6wt%、亜鉛2.9wt%、銀0.02wt%、ニッケル0.03wt%、セリウム0.02wt%、ユウロピウム0.01wt%、Sn残部。
アルゴンガス又は窒素ガスを保護雰囲気として、上記配合比率で成分を配合した合金を黒鉛ルツボにおいて誘導溶融した。温度を420℃に保持しながら、10分間電磁撹拌して完全にホモジナイズした。次に溶融後の溶融合金を黒鉛鋳型内に注入して鋳造した。合金凝固後、合金インゴットを100℃で3時間熱処理して、合金中の第二相を完全に沈殿させるとともに、合金に優れた機械的特性を付与した。次に、室温で冷間圧延を行って、0.05ミリメートルの厚さになるまで、各パスの圧下量を30%にして複数回圧延した。
得られた合金材料は、118℃程度で溶融し始め、118−142℃で固−液状態を保持する箔状液体金属であり、該箔状液体金属は124−132℃で逆溶融性を有し、IGBT熱源温度が140℃未満のシステムの放熱に好適に使用できる。
本発明は絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)システムに適用できる。
Claims (8)
- 逆溶融性を有する液体金属熱界面材料であって、
重量百分率で、成分として、インジウム20−40wt%、ビスマス0−6wt%、アンチモン0−2wt%、亜鉛0−3wt%、銀0−0.6wt%、ニッケル0−0.3wt%、セリウム0−0.8wt%、ユウロピウム0−0.6wt%を含み、残部が錫である液体金属熱界面材料。 - 重量百分率で、成分として、インジウム22wt%、ビスマス1.4wt%、アンチモン0.3wt%、亜鉛1.6wt%、銀0.05wt%、ニッケル0.02wt%、セリウム0.02wt%、ユウロピウム0.01wt%を含み、残部が錫である請求項1に記載の液体金属熱界面材料。
- 重量百分率で、成分として、インジウム28wt%、ビスマス1.9wt%、アンチモン0.4wt%、亜鉛1.8wt%、銀0.03wt%、ニッケル0.01wt%、セリウム0.01wt%、ユウロピウム0.02wt%を含み、残部が錫である請求項1に記載の液体金属熱界面材料。
- 重量百分率で、成分として、インジウム32wt%、ビスマス2.1wt%、アンチモン0.6wt%、亜鉛2.9wt%、銀0.02wt%、ニッケル0.03wt%、セリウム0.02wt%、ユウロピウム0.01wt%を含み、残部が錫である請求項1に記載の液体金属熱界面材料。
- 逆溶融温度範囲が64℃−180℃である請求項1から4のいずれか1項に記載の液体金属熱界面材料。
- 60−180℃の温度範囲でのIGBTシステムの放熱に適する請求項1から4のいずれか1項に記載の液体金属熱界面材料。
- 請求項1から4のいずれか1項に記載の逆溶融性を有する液体金属熱界面材料の製造方法であって、
1)アルゴンガス/窒素ガスを保護雰囲気として、黒鉛ルツボにおいて配合比率で成分を配合した材料を誘導溶融するステップと、
2)次に400−500℃で均一になるまで十分に撹拌するステップと、
3)均一に撹拌した合金溶湯を黒鉛鋳型に投入して凝固させるステップと、
4)凝固後の合金インゴットを40℃−140℃で2−4時間熱処理し、次に冷間圧延処理をする製造方法。 - 冷間圧延において、各パスの圧延量が20−30%である請求項7に記載の製造方法。
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