高導熱鋁基複合材料技術 & 高性能鋁基複合材料攪拌鑄造技術

高導熱鋁基複合材料技術
■ 技術研發背景
為因應電子半導體、功率元件輕薄短小及高密度、高功率的要求,因而產生高熱密度散熱的需求,同時因材料熱膨脹係數不匹配造成元件變形,甚至破壞的情況;高性能金屬基複合散熱材料具有重量輕、熱導係數高及可調整熱膨脹係數等特點,可滿足尖端電子產品與高功率半導體晶片熱管理上的需求。
 
■ 技術原理
► 高性能金屬基散熱複合材料係以金屬液相滲透 (liquidphase infiltration process) 製程技術,進行金屬和添加強化材間的複合所形成的複合材料
► 高性能金屬基散熱複合材料係以高熱物性的添加劑強化金屬材料,以調整改善金屬材料的熱傳導係數和熱膨脹係數
► 高性能金屬基散熱複合材料,可以因不同目的而添加不同強化材,以形成適合特殊需求的複合材料
 
■ 技術成果
本技術使用創新液態攪拌分散製程,複合鋁合金與微米陶瓷顆粒,技術亮點是可以潤濕並分散超細(3μm 粒徑) 陶瓷顆粒,克服傳統液態攪拌製程的瓶頸─只能分散最細粒徑20μm 的陶瓷顆粒、無法解決3μm 超細陶瓷顆粒的團聚問題。因此,本技術所合成的超細陶瓷顆粒強化鋁基複合材料,具備較高的強度、韌性與耐磨耗性能。
 
■ 技術規格與特色
► 成份最佳設計與製程控制,開發不同系統強化劑之高性能金屬基複合散熱材料製程技術,製作出高熱傳導係數與低熱膨脹係數之高性能金屬基複合散熱材料
► 石墨系列高性能鋁基複合散熱材料,熱傳導係數達300~600 W/mK;熱膨脹係數約3~10 ppm/K
► 陶瓷系列高性能鋁基複合散熱材料,熱傳導係數達170~200 W/mK;熱膨脹係數約7~12 ppm/K
 
■ 應用產業與產品
► 高功率 LED 散熱基板
► 高功率電子半導體散熱片
► 高功率電力電子控制晶體 (IGBT) 散熱基座
► 高功率半導體晶片均熱片
 
高性能鋁基複合材料攪拌鑄造技術
■ 技術研發背景
► 鋁基陶瓷複合材料,結合輕量鋁合金的韌性和共價鍵陶瓷顆粒的高楊氏模數、耐磨和低熱膨脹的性質,具陶瓷界面的應變強化機制和界面的內摩擦減震特性。當強化陶瓷的尺度越微細和陶瓷的分散性越均勻,輕量鋁基陶瓷複合材料滿足電子熱管理、運輸車輛、高精度機械、特定工業、航太等零組件的機能需求
► 本材料技術使用創新液態攪拌分散製程,技術亮點是可潤濕分散粒徑超細陶磁顆粒,突破傳統液態製攪拌製程的極限20μm。因此本技術合成的材料及製造的零件,具低成本和較高的機械性質
 
■ 技術服務與特色
► 客製化:SiC,B4C,TiC,Al2O3 等指定陶瓷顆粒強化鋁基複合材料
► 陶瓷體積分率:5%~35%
► 陶瓷粒徑:3~50μm
► 客製鋁基複合材料鑄件、鋁基複合材料擠型棒、擠型管和軋延板
 
■ 應用產品
► 輕量、低震動、高剛性移動零件:機械手臂和工具機移動平台等
► 高速旋轉低震動零件,例如汽車改裝後傳動軸( 擠型中空鋁基陶瓷複材)
► 中子吸收容器及飛機 / 車輛遮蔽中子用板片(Al 6061/B4C 複材 )
► 特用防衛車輛輕量防彈板 (30%~35% 強化SiC 顆粒 )
► 特用車輛耐溫耐磨耗引擎活塞、剎車鼓等
► 輕量耐磨減震座及固定腳架
 

工研院材化所 J500 輕量化材料與設計應用研究室
★以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。

相關文件:2019MCL-J500.pdf

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