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Les métaux liquides, tels que les alliages de bismuth, de gallium et d'indium, peuvent offrir à la fois une faible résistance interfaciale et une conductivité électrique élevée. Plusieurs alliages de gallium avec des points de fusion extrêmement bas sont également considérés comme des matériaux d'interface métal liquide potentiels. Les performances thermiques de cette interface seront d'un ordre de grandeur supérieur à celui de nombreux adhésifs couramment utilisés.En tant que matériau d'interface thermique, l'alliage LMA présente une excellente conductivité thermique en raison de son excellente mouillabilité de surface, de sa conductivité thermique élevée et de sa faible résistance de contact. La possibilité de réusinage, la facilité de manipulation et le manque de mûrissement le rendent attrayant dans les environnements à grands volumes. En adoptant une approche multidisciplinaire du défi, il est possible d’atténuer les différents mécanismes d’échec qui ont affecté les produits LMA passés et actuels.Les métaux liquides sont très fluides. La structure solide ou la phase suggérée pour une utilisation à l’interface thermique résout le problème de base du maintien du LMA intact pendant son utilisation. Ces structures augmentent la surface de contact avec le LMA dans l'interface thermique. Tant que l'énergie totale de l'interface solide-liquide est inférieure à l'énergie d'interface de l'interface liquide-gaz et de l'interface solide-gaz qu'elle remplace, le LMA minimisera son énergie de surface en mouillant la surface à l'intérieur de l'interface. Si le LMA est identique à la surface mouillable utilisée sous la filière, le LMA peut encore mouiller la surface adjacente à l'interface thermique, en particulier si des forces supplémentaires sont appliquées. Les asymétries de choc, de vibration et de CTE entre le LMA et les autres composants peuvent créer des forces supplémentaires. Une fois que le LMA a mouillé une surface proche de l'interface thermique mais en dehors de celle-ci, on peut penser que, lorsque des forces extérieures agissent, seule la tension superficielle la maintiendra à l'intérieur de l'interface. D'autres ont proposé des solutions à ce problème, qui incluent des joints et des charges ou des composants non eutectiques (visqueux) du LMA pour augmenter sa viscosité. Nous avons constaté qu'en modifiant simplement la surface autour de l'interface thermique pour que le LMA ne soit pas mouillé, il suffit d'inclure le LMA dans l'interface lors des chocs, des vibrations et des cycles de température. Il est concevable que si un excès de LMA est incorporé au cours du processus d'assemblage, ce dernier peut éventuellement flotter dans les airs en raison de chocs ou de vibrations. Par conséquent, le LMA TIM doit être déployé dans une cavité fermée où il n'y a aucun risque de court-circuit ou de réaction indésirable avec d'autres métaux.
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Les séries d'alliages à faible point de fusion contiennent généralement du Bi, du Pb, du Sn, du Cd, de l'In, du Ga, du Zn, du Sb et d'autres alliages à faible point de fusion, également appelés "alliages fusibles". Ils sont généralement considérés comme ayant des points de fusion inférieurs à 310 °. Selon les caractéristiques de son point de fusion, il peut être divisé en deux catégories: l’une est appelée alliage eutectique et l’autre est un alliage non eutectique. Le point de fusion de tous les alliages à bas point de fusion est inférieur à celui de tout métal pur de l'alliage formé. Le point de fusion des alliages eutectiques est stable. Le point de fusion (température de flux) des alliages non eutectiques varie en fonction de la méthode d'essai, de la qualité de l'alliage, du lieu de mesure, de la vitesse de chauffage et d'autres facteurs.Les matériaux d'interface thermique présentent les caractéristiques suivantes:(1) haute conductivité thermique;(2) grande flexibilité, garantissant que le matériau puisse combler l'espace de la surface de contact le plus complètement possible dans des conditions de pression d'installation faible et que la résistance thermique de contact entre le matériau d'interface thermique et la surface de contact est faible;(3) isolation;(4) facile à installer et à démonter;(5) Large applicabilité, qui peut être utilisée pour combler des lacunes aussi bien que de grande taille.
Galinstan est un nom commercial et un nom usuel pour les alliages de métaux liquides dont la composition fait partie de la famille des alliages eutectiques composée principalement de gallium, d’indium et d’étain. De tels alliages eutectiques sont liquides à la température ambiante et fondent habituellement à + 11 ° C (52 ° F), tandis que le Galinstan du commerce fond à -19 ° C (-2 ° F).Des exemples de mélanges eutectiques typiques sont 68% Ga, 22% In et 10% Sn (en poids), bien que le rapport se situe entre 62% et 95% Ga, 5-22% In, 0-16% Sn (en poids). ), Les eutectiques restants; la composition exacte du produit commercial "Galinstan" n’a pas été révélée.En raison de la faible toxicité et de la faible réactivité de ses métaux constitutifs, Galinstein peut remplacer de nombreuses applications qui utilisaient auparavant du mercure liquide toxique ou du NaK actif (alliage sodium-potassium).Propriétés physiquesPoint d'ébullition:> 1300 ° CPoint de fusion: -19 ° CPression de vapeur:
