銀銅基材對鑽石/銀銅-鈦複合材料熱性質之影響

The Effect of Ag/Cu Matrix on Thermal Properties of Diamond/Ag/Cu-Ti Composites

謝孟君(Meng-Chun Hsieh)

指導教授 ： 林樹均

國立清華大學/工學院/材料科學工程學系/碩士(2015年)

摘要

本實驗以銀與銅作為基材，添加微量鈦來改善鑽石與金屬基材的界面潤濕性和接合性，並以水平爐管進行無壓真空液相燒結製備鑽石銀銅基複合材料。實驗中探討不同銀銅比率的基材成分、鑽石粒徑大小、燒結溫度、鈦添加量對複材熱性質的影響，所得複材的熱傳導係數最高可達940 W/m·K，為銀的熱傳導係數兩倍以上；複材的熱膨脹係數可落在與基板或半導體元件匹配的範圍內。藉由SEM與TEM分析，觀察到鑽石與基材之間界面反應生成的碳化鈦層厚度會隨著燒結溫度與基材成分銅含量的增加而增加，在適當的界面反應程度能使複材有高熱傳導係數，且最高能達到理論值的97%，顯示此時複材有良好的界面狀態。
燒結過程中未施加任何壓力，不需加壓設備，亦沒有模具耗損問題，本實驗基材成分40 at% Cu即能有與成本較高的鑽石銀基複材相當之熱傳導係數。因此製程簡單、成本較低，具有競爭力，故此鈦添加鑽石銀銅基複材在電子構裝散熱材的應用上極具發展潛力。

關鍵字

金屬基複合材料 ； 散熱材料 ； 界面微結構 ； 熱性質

參考文獻

[73] NETZSCH Operating Instructions LFA 447TM Nanoflash

[77] 朱昭宏, "鋯鈦添加對鑽石銀基複合材料熱傳導及熱疲勞之影響", 國立清華大學材料科學工程學系碩士論文, 2014.

[1] 曾筱婷, "鑽石/銀-鈦基複合材料之熱性質與熱循環可靠性測試", 國立清華大學材料科學工程學系碩士論文, 2014.

[76] 楊曼寧, "電子構裝鑽石/銅鋯複合材之製程及熱性質研究", 國立清華大學材料科學工程學系碩士論文, 2013.

[75] 林資烜, "電子構裝鑽石/錫-鈦複合材之製程及其熱性質", 國立清華大學材料科學工程學系碩士論文, 2013.