Flüssige Metalle wie Wismut-, Gallium- und Indiumlegierungen können sowohl einen geringen Grenzflächenwiderstand als auch eine hohe elektrische Leitfähigkeit bereitstellen. Einige Galliumlegierungen mit extrem niedrigen Schmelzpunkten werden auch als potentielle Flüssigmetallgrenzflächenmaterialien angesehen. Die Wärmeleistung dieser Grenzfläche ist um eine Größenordnung höher als bei vielen üblicherweise verwendeten Klebstoffen.
Als thermisches Grenzflächenmaterial weist die LMA-Legierung aufgrund ihrer hervorragenden Oberflächenbenetzbarkeit und hohen Wärmeleitfähigkeit sowie ihres geringen Kontaktwiderstands eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit auf. Nacharbeitbarkeit, einfache Handhabung und mangelnde Aushärtung machen es in großvolumigen Umgebungen attraktiv. Durch einen multidisziplinären Ansatz bei der Bewältigung der Herausforderung können die verschiedenen Ausfallmechanismen, die in der Vergangenheit und Gegenwart von LMA-Produkten aufgetreten sind, gemildert werden.
Flüssige Metalle sind sehr flüssig. Die für die Verwendung an der thermischen Grenzfläche vorgeschlagene feste Struktur oder Phase löst das Grundproblem, LMA während der Verwendung intakt zu halten. Diese Strukturen erhöhen die Oberflächenkontaktfläche mit der LMA in der thermischen Grenzfläche. Solange die Gesamtenergie der Fest-Flüssig-Grenzfläche geringer ist als die Grenzflächenenergie der Flüssig-Gas-Grenzfläche und der Fest-Gas-Grenzfläche, die sie ersetzt, minimiert LMA ihre Oberflächenenergie, indem die Oberfläche innerhalb der Grenzfläche benetzt wird. Wenn der LMA derselbe ist wie die benetzbare Oberfläche, die unter der Düse verwendet wird, kann der LMA die Oberfläche neben der thermischen Grenzfläche noch benetzen, insbesondere wenn zusätzliche Kräfte angewendet werden. Schock-, Vibrations- und WAK-Fehlanpassungen zwischen dem LMA und anderen Komponenten können zusätzliche Kräfte erzeugen. Sobald die LMA eine Oberfläche in der Nähe der thermischen Grenzfläche, aber außerhalb der thermischen Grenzfläche benetzt, kann vermutet werden, dass sie nur durch Oberflächenspannung innerhalb der Grenzfläche gehalten wird, wenn äußere Kräfte einwirken. Andere haben Lösungen für dieses Problem vorgeschlagen, die Dichtungen und Füllstoffe oder nicht-eutektische (viskose) Komponenten von LMA umfassen, um dessen Viskosität zu erhöhen. Wir haben festgestellt, dass es durch einfaches Modifizieren der Oberfläche um die thermische Grenzfläche herum, damit die LMA nicht nass wird, ausreichend ist, die LMA während Schock-, Vibrations- und Temperaturzyklen in die Grenzfläche einzubeziehen. Es ist denkbar, dass, wenn während des Montageprozesses übermäßiges LMA einbezogen wird, das übermäßige LMA möglicherweise aufgrund von Stößen oder Vibrationen in die Luft schweben kann. Daher sollte das LMA TIM in einem geschlossenen Hohlraum eingesetzt werden, in dem Kurzschlüsse oder unerwünschte Reaktionen mit anderen Metallen ausgeschlossen sind.
