熱傳導-TC AlSiC材料在高功率散熱元件中的應用與熱管理性能分析

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隨著5G、電動車與高效能運算（HPC）對於熱管理的要求日益嚴格，具備優異熱傳導性與熱膨脹控制能力的先進材料成為關鍵。鋁矽碳化物複合材料（Aluminum Silicon Carbide, AlSiC）因其輕量、可加工、熱傳導佳且熱膨脹係數（CTE）可調控的特性，逐漸成為功率模組、射頻器件與散熱基板的理想選擇。

AlSiC是由高導熱的鋁基體與高硬度的碳化矽（SiC）顆粒組成的金屬基複合材料，其關鍵優勢包括：

高導熱性：熱導率可達180~200 W/mK（視SiC含量而定），遠優於傳統陶瓷材料。
熱膨脹可調性：透過調整SiC比例，能有效匹配GaN、Si或SiC晶片之CTE，降低熱應力風險。
重量輕、強度高：相較於純鋁或銅基板，重量更輕，適合航太與車用電子需求。

科邁斯科技擁有完整的熱分析與熱傳導測試解決方案，可協助業界針對AlSiC材料進行專業的材料測試評估：

▶熱傳導 & 熱擴散係數測試：

使用Hot Disk TPS熱傳導係數儀（符合ISO 22007-2.2標準測試規範），搭配擴充的Slab高熱傳片狀測試模組可快速測得高導熱片狀材料的熱傳導、熱擴散係數和比熱容，適用於金屬、陶瓷與複合材料之導熱特性分析測試。

測試範圍廣：0.005～1800 W/mK
測試效率高：單一樣品約2-3分鐘
非破壞性測試，適合研發與製程控制使用

使用Hot Disk TPS3500實際量測AlSiC K值194.86 W/mK

Hot Disk TPS3500 熱傳導係數儀

▶熱膨脹係數（CTE）分析：

熱膨脹係數（CTE）是複合材料製程加工中不可忽視的關鍵因子，稍有差異即可能導致熱循環下的材料應力集中、翹曲或剝離等失效問題。搭配微米級高靈敏度的熱機械分析儀（TMA），精確測量如金屬、陶瓷或複合材料在不同溫度區段下的微小熱膨脹行為，協助開發者掌握材料在工作溫度下的實際尺寸穩定性與界面應力風險。

Hitachi TMA7100 熱機械分析儀

使用Hitachi TMA7100實際量測AlSiC CTE為6.24ppm

鋁碳化矽（AlSiC）因其可調控的熱膨脹係數與良好的熱傳導特性，已逐漸成為高功率模組與先進封裝應用中的關鍵材料。不同於傳統材料，AlSiC的熱性能高度依賴其SiC比例與製程控制，因此，準確的熱分析數據對於材料開發與品質驗證至關重要。

科邁斯科技透過熱傳導係數儀（Hot Disk）與熱機械分析儀（TMA）等設備，能提供材料從導熱率到熱膨脹係數的完整熱性質量測。這些數據可應用於材料選型、封裝設計優化與長期可靠性評估。在新材料的實際導入過程中，系統化的熱性質分析不僅能降低無效開發成本，也有助於建立可追溯的產品開發依據。對於AlSiC這類異質複合材料而言，熱管理是連接材料性能與產品可靠性之間的核心環節。

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