语言生产力局开发高导热材料铝硅合金 新材料推动高端电子制造 实现新型工业化
近年高端电子产品对电子晶片的运算能力要求愈来愈高，尤其是踏入5G世代，晶片需快速处理大量数据，运算期间电子产品的温度随之飙升。然而，晶片过热会影响工作效能，对高端电子产品的发展构成障碍。为此，香港生产力促进局（生产力局）开发高导热材料，利用铝硅合金（Al-Si）填充晶片及散热器之间的空隙，以提升散热效能。厂商亦可以利用生产力局研发的压铸技术，大批量生产导热零件，加速香港高端电子工业发展，抓紧新型工业化带来的机遇。
生产力局开发铝硅合金材料，提升电子零件的散热效能。
导热材料应用层面广泛
全球市场规模逼近十亿美元
导热材料直接影响电子产品的性能、可靠性，以及使用寿命，而且用途十分广泛。市面上常见的导热材料包括聚合物复合材料、金属类及相变材料，主要应用于各种设备作散热管理。近年，全球导热材料市场规模更不断扩大，单单在中国，整体散热行业市场规模由2017年的不到人民币1500亿元预计增长至2023年的超过人民币2000亿元，每年增速约8%，足见其庞大的市场应用及潜在商机。
铝硅合金高导热 低热膨胀
确保精密零件稳定性
为了达到更好导热效果，晶片位置通常会与散热器紧扣，两者之间存在微孔及表面凹凸不平的孔洞，但充填空气的热导率只有0.024W/（m.K），严重阻碍传热，造成散热器效能低下。此外，热力每上升10度，电子晶片故障率便会相应提高50%。当电子晶片温度上升至超过100度，更会损害使用寿命。
制造商使用导热材料时，亦要解决热膨胀问题。材料的热膨胀系数愈高，它跟晶片及散热器的接触介面愈有机会因热膨胀而导致变形及受破坏。以机械架构精密的锂电池汽车为例，假如散热器变形，会引致充电箱短路，情况非常危险。针对上述问题，生产力局开发了铝硅合金，兼具高导热、低热膨胀的特性，能填充晶片与散热器之间的空隙及提升导热效能。
按产品应用需要
调配不同合金比例及元素
导热材料当中，以纯铝的导热效能最好，但材料成本较高。生产力局研发的铝硅合金配方，简单而言是于每100克铝材中，渗入12%的硅元素。这种合金的导热性能高，大约是纯铝的80%，而热膨胀系数方面则比纯铝材料低大约30%。同时，制造商可按不同应用需要，调配铝硅合金的元素比例，例如提高材料的硅元素含量，以降低热膨胀系数，适合要求高稳定性的精密晶片。至于对产品尺寸控制非常严格的平板电脑或智能手机，装配时一定要使用机械作精密加工，制造商便可在铝硅合金加入钪或钛元素，令零件进行机械加工时，不易断开或产生裂纹。
铝合金加入（左起）硅、钛、钪等元素，可以达到不同效果，例如加入硅后的热膨胀系数最低（左一），而加入硅及钪后的硬度最高。
配合压铸技术
大批量生产 节省材料成本
传统导热材料需要使用车牀逐件加工，将晶片及散热器接合，加工效率较慢。而铝硅合金採用高温热溶的方式，将铝、硅与其他金属融合，再把金属溶液倒入模具内，配合压铸技术，数十秒内便可完成大批量加工，大大提升电子产品的制造效率。此外，这种压铸方式亦有效减省材料消耗，切割后剩余的导热材料，可以重新熔化及铸造，回收再用率高达30%至40%，符合国家发展双碳经济的方向，以及新型工业化中着重减少资源消耗的特点。
传统压铸机已经能使用铝硅合金，无需大幅改造机器。生产力局会根据客户的要求，就铸造设备的调整提供技术顾问服务。
生产力局开发的铝硅合金具备高导热及低热膨胀的优点。高端电子设备如5G通讯设备体积小，功率大，散热效率尤其重要，配合以铝硅合金作导热材料，能确保设备稳定操作，减低故障率。铝硅合金适用于复杂薄壁零件的压铸生产，例如电脑、通讯及消费电子产品、电动汽车电池、5G通讯、轨道交通、航空、航天、医疗/健康器械、汽车及其他行业的零部件制造，遍及传统和新兴产业。
铝硅合金作为导热材料，适用于各种产业如5G通讯。
生产力局正积极与电子制造业界合作，提供导热材料应用，并正与个别企业商讨，包括5G基站散热器材料的制造商，由局方提供材料研发及配方的顾问服务，协助业界改良产品的导热效能，推动本地先进制造业发展，朝新型工业化迈进！
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