Abstract
本實驗以預型體擠壓浸透法製造高體積比矽含量的Si/Zn複材，研究其製程並探討其彎曲強度、熱膨脹、熱疲勞、熱傳導性質，以評估此複材在電子構裝散熱材的應用潛力。結果顯示，搭配不同的矽顆粒尺寸及冷壓壓力，可得到矽含量分別為60、65、70、75 vol%的矽預型體；然後將ZA-27鋅合金(Zn-27Al-2Cu-0.015Mg)擠壓浸透矽預型體，則可得到這四種Si/Zn複材，其最佳製程參數為：75 MPa擠壓浸透壓力、600℃合金熔湯溫度、360℃預型體溫度、1 mm/sec 浸透速率。 Si/Zn複材的性質量測顯示：在彎曲強度方面，可達200 MPa以上。在熱膨脹係數方面，70Si/Zn、75Si/Zn在室溫至200℃溫度範圍內，CTE均在10.8 m/K以內；在一般IC工作溫度60℃~70℃時，CTE分別為9.3、8.4 m/K，與常用陶瓷基板Al2O3之CTE接近，適合作為各用途的熱消散材料。在熱疲勞測試方面，40℃-180℃熱循環700次的嚴苛試驗，彎曲強度最多祇下降17%；一般IC工作範圍的40℃-100℃熱循環3000次，彎曲強度下降更少，仍可維持在200 MPa以上。在熱傳導率方面，實測值可達理論預測值的90%以上，以70Si/Zn為例，其TC值高達128 W/mK，遠比傳統Kovar之17 W/mK高許多。另外也可以不必做預型體，直接冷壓再擠壓浸透而得到60Si/Zn複合材，其CTE與TC值分別為10.5 m/K與126 W/mK。整個說來，擠壓浸透法製造高矽含量Si/Zn複材，是一便宜且性能優異的電子構裝散熱材。