[发明专利]一种电子芯片80-120度用控氧型耐管道腐蚀液态金属及其工艺

说明书

本发明公开了一种电子芯片80‑120度用控氧型耐管道腐蚀液态金属及其工艺。按重量百分比计,其中合金组成为Ag:0.2‑0.4wt.%,Ni:0.1‑0.3wt.%,Sb:4.0‑6.0wt.%,Zn:8.0‑10.0wt.%,In:15.0‑20.0wt.%,Bi:3.0‑5.0wt.%,Pb:1.0‑3.0wt.%,余量为镓；其中控制氧活度的氧化物组成为PbO:10.0‑20.0wt.%,SnO₂:4.0‑8.0wt.%,TaO:1.0‑2.0wt.%,MnO₂:5.0‑8.0wt.%,CoO:2.0‑4.0wt.%,余量为Fe₂O₃。通过在管道中封装液态金属并采用控氧模块进行控制氧活度，可有效地在不锈钢管道的表面生成稳定致密的氧化膜来抑制液态金属对管道材料的腐蚀。特点是工艺过程简单，实施的费用低，高效散热和增加散热构件使用寿命效果明显。

技术领域

本发明涉及合金技术领域，具体地说，涉及一种镓合金。

背景技术

电子芯片中决定散热和热传导的因素主要有:芯片的集成密度、铜箔厚度、走线宽度等。在实际的使用过程中，还要考虑到产品的应用环境，线路板的制作工艺和板材质量等。由于芯片集成密度的提高会使得持续电流后发生线路板的轴线发热，从而引起芯片温度上升。尤其严重的是，温度的上升不仅使得芯片启动自我保护机制，当温度升高到基材的容许温度后会发生基材变形，从而影响铜箔线和基材的结合力，最终导致结构失效。

电子芯片的高效热设计常用的措施有，合理的安排芯片和线路板的布局，加大铜箔厚度，使用更高热导率的材料等。此外，在芯片封装后的外部，也要合理的使用优质导热硅胶等传热介质，合理的机械外形设计以及空气流动路径优化等。也就是说，通过仔细的研究电子芯片中的热产生，热扩散率，热导出途径等，就能找出影响散热的主要控制因素，通过对这些因素进行设计和优化是芯片领域热设计的本质工作。

随着芯片集成化的提高和散热需求的进一步提升，传统的解决方案也越来越不能满足急速增长的要求。进行更高效率的热设计和热优化是目前芯片领域亟待解决的问题之一。近年来出现的液态金属便是有望解决这一难题的有效方案之一。液态金属是一种低熔点的合金介质，通过优化材料的热力学性质便可以将合金的熔点控制在所需要的范围内。同时，液态金属在管道中流动时可以在电磁泵的驱动下进行快速而静音的流动。由液态金属封装的散热管在液态金属的驱动下工作模式便是现有的高效散热模式之一。

但是令人感到遗憾的是，目前普遍采用的管道材料是不锈钢。当液态金属在不锈钢管道内流动时，由于不停的冲刷管壁，造成管道材料与液态金属产生化学交互作用，生成金属间化合物而脱离管道。也就是说，在电磁泵的驱动模式下，管道材料有可能在使用一段时间后由于液态金属的冲蚀作用而使得管道开裂，最终造成散热系统失效。而且，由于液态金属属于导电材料，泄露出来的流动性液态金属也会导致电路板短路，造成实质性的故障。

为了解决这一技术性难题，本专利提出了一种新型的解决方案。通过控制液态金属中的氧含量（或者称作氧活度），来在不锈钢的管道上生成一层保护性氧化层。该层属于致密性的保护层，且不会在液态金属中溶解。因而，在该保护层工作模式下，便可以最大限度的延长整个散热管道的寿命，进而解决芯片散热领域的结构性难题。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种电子芯片80-120度用控氧型耐管道腐蚀液态金属及其工艺。该材料在用于不锈钢的散热管道内，且在电磁泵的驱动下可以有效的降低不锈钢与液态金属的化学交互作用。该方法不仅使用简单，散热效果突出，且可以大大延长不锈钢的使用寿命。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：