高散熱性氧化鋁薄膜之研究

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1、黃埔學報第五十六期民國九十八年77WHAMPOA-AnInterdisciplinaryJournal56(2009)77-86高散熱性氧化鋁薄膜之研究11112王瑤池羅振基李豫暉陳建州徐明生1南榮技術學院資管系2陸軍官校物理系摘要本研究分別利用電漿熔射、真空濺鍍及鋁陽極處理在1070鋁合金基材上沉積氧化鋁薄膜，並且分析薄膜的相結構、顯微組織、硬度量測、電性質及導熱性質。由XRD相結構分析可知，本研究成功利用電漿熔射、真空濺鍍及鋁陽極處理製備三氧化二鋁薄膜，沒有第二相生成。由結果得知電漿熔射所製備薄膜結

2、晶性較其他兩種方法差。由SEM顯微結構圖觀察可知，電漿熔射所製備薄膜表面較不平整、與基材附著性不佳且具有較多孔洞；經由鋁陽極處理薄膜具有微小孔洞，且鋁陽極處理薄膜與基材間具有較佳附著性；真空濺鍍所製備薄膜表面則較平整。由電漿熔射、鋁陽極處理、真空濺鍍氧化鋁薄膜分析可知，電漿熔射所製備氧化鋁薄膜微硬度較小、臨界負荷力較小、薄膜面阻值較高、熱傳導較佳。而真空濺鍍所製備氧化鋁薄膜微硬度較大、臨界負荷力較大、薄膜面阻值較低、熱傳導較差。熱效果。一、前言：LED的散熱大致上可以分為兩個由於高亮度LED的市場前景可

3、期(1)部分：(1)從發光之半導體晶片到LED，尤其以高亮度白光LED更是具有取封裝樹脂的熱傳遞，屬於LED封裝晶代傳統照明燈具的潛力。然而，伴隨片本身的內部熱傳導行為(第1階散著高亮度LED半導體晶片的開發，因熱)；(2)從LED封裝樹脂到周圍環境的高功率所衍生的散熱問題，對發光效熱傳遞，這包括LED封裝樹脂與電路率的影響，遠高於改良LED晶片結構板之間的熱傳遞(第2階散熱)；(3)電路的效果，換言之，LED晶片內部量子板與額外的降溫裝置之間的熱傳遞(第效率的改善空間較小，但外部量子效3階散熱)。其中

4、又以第2階散熱技術(電率的改善仍然有很大的空間。本文主路板散熱技術)的開發，對LED發光體要針對提供LED封裝晶片電力來源的外部量子效率的影響最為重要。電路板，從各種材料與鍍膜技術的設計與開發，來改善散目前市面上所採用的PCB電路(2,3)板，為了LED散熱的考量，多在下7778黃埔學報第五十六期民國九十八年方另外以黏膠接合鋁合金板，黏膠接在噴槍出口處則有高溫的火燄，將氧合的品質影響導熱效果甚大。本研究化鋁粉末瞬間熔化成液態，從噴槍口擬藉由不同的鍍膜技術在金屬基板上噴出至基板，對於鋁合金的基板表面成長氧

5、化鋁介電層，來製作LED高散也必須先處理過，先利用吹砂處理，熱性電路板，包括：(1)電漿噴塗技術；使基板表面粗糙化，再將氧化鋁噴至(2)真空物理濺鍍；以及(3)鋁陽極處理鋁基板上。等。不同的表面技術特性，將獲致不(b).真空濺鍍製作條件：(1)濺鍍鈀同性質的介電層鍍膜，並且將之應用材：鋁靶純度99.999%、直徑3吋、厚於散熱電路板，相關技術目前尚無任度1/8吋；(2)工作距離：6cm；(3)背景-6何開發報導，並將進行各種鍍膜性質壓力(Basepressure)：8*10Torr；(4)分析，以及整體

6、散熱效果的測量與互濺鍍壓力(Workingpressure)：相比較，一併解決PCB電路板散熱不佳30mtorr；(5)濺鍍功率：100W；(6)以及與散熱金屬板間介面熱阻的問題預濺鍍時間(Presputtering)：30min；(4,5)。(7)Ar流量：20sccm；(8)N(O)流量：2210sccm。二、實驗方法與步驟(c).鋁陽極處理製作條件(硫酸法)：(1)電鍍液內所含硫酸濃度：20%；(2)處本實驗分別利用電漿熔射、真空理溫度：20℃；(3)電流密度：濺鍍及鋁陽極處理在1070鋁合金基材

7、23.0A/dm；(4)極版距離：10cm；(5)上沉積氧化鋁薄膜。實驗過程如下。處理時間：30分鐘；(6)陽極置鋁合金試片，陰極用鉛板。為求氧化膜均2.1基板清洗勻，採用兩陽極-陰極法，陽極置於陰本實驗所使用基材為1070鋁合金。將極之間，兩極之間距離相等。1070鋁合金放入丙酮溶液中用超音波震盪15分鐘，去除表面有機物質，丙2.3薄膜相鑑定酮清洗完後，再將基材放入乙醇中用分別依上述不同表面處理技術所超音波震盪15分鐘，以去除表面油獲得鍍膜，再切成1*2cm大小的試片酯，最後以氮氣槍吹乾備用。後，使用

8、國立成功大學貴儀中心多功2.2各表面處理之製作條件能X光薄膜繞儀（MultipurposeX-ray(a).電漿熔射製作條件：(1)氣體：氬ThinFilmDiffractometer），進行低掠氣41SLM；(2)氫氣10SLM；(3)角繞射相鑑定分析。繞射條件為操作電流：直流電600A；(4)功率：42電壓40kv、操作電流100mA，固定入ooKW；(5)送粉速率：每分鐘33g。本射角度為1、掃描速度為2/min、繞射實驗利用電漿熔射