Abstract
本研究主要是以粉末冶金中之液相燒結法製備高體積矽含量的鋁－矽複合材料及銀－矽複合材料，並探討其燒結性質及熱膨脹係數，以提供電子構裝散熱用途，並取代舊有散熱材料。實驗使用之粉末為#60-100 (149μm -150μm)及#100-200 (74μm -149μm)的純矽粉、#325mesh (＜44μm)的純鋁粉及2-20μm的片狀銀粉，分別配製成70 Si/30Al、80 Si/20Al及90 Si/10Al的Al/Si複合材料以及70 Si/30Ag、70 Si/30 (Ag-5wt%Al)、70 Si/30 (Ag-10wt%Al)、70 Si/30 (Ag-20wt%Al)、80 Si/20 (Ag-10wt%Al) 5%Al及90 Si/10 (Ag-10wt%Al)5% Al之Ag/Si複合材料，經由冷壓及液相燒結後，觀察其金相結構並測量緻密度與熱膨脹係數。結果顯示，Al-Si複合材料中，含較粗矽粉的Al-Si粉末，配合400 MPa的冷壓壓力及960℃的燒結溫度可以得到緻密度最高的燒結體，約達94％理論密度。而Ag-Si複合材料中，70 Si/(Ag-20wt%Al)粉末，配合600MPa的冷壓壓力及1100℃的燒結溫度,則可達約94％理論密度。結果亦顯示燒結密度隨著冷壓壓力、燒結溫度的提高及較大的矽粉匹配而上升，對於燒結時間的變化則較不明顯。 液相燒結後微結構分為兩相：矽顆粒與共晶基地，而且在各製程條件下，都含有部份的孔洞，其量在定性上與燒結緻密度的變化相同，即較大的冷壓壓力、較高的燒結溫度與較粗的矽粉匹配可以減少孔洞的數目。 在線膨脹係數方面，對於Al-Si複合材料而言，發現Si含量愈高則可以有效降低線膨脹係數，且其值並不隨複合材料中的孔隙率高低有明顯變化。Ag-Si複合材料亦得到類似的結果。而在Ag-Si中，Al的添加雖可以提高燒結緻密度，但是也會提高線膨脹係數，且其值會隨著Al的增加而略上升。