2025年4月23日，三菱綜合材料株式會社（Mitsubishi Materials Corporation）成功開發出兼具高導熱性、低熱膨脹性及優異加工性能的金屬-陶瓷復合材料。

圖1：新開發的金屬-陶瓷復合材料的工件外觀示例
（左：圓柱材料車床加工，右：板材鉆孔加工）

隨著xEV等應用場景中半導體器件功率密度持續提升，發熱量顯著增加；同時半導體制造設備對精密溫控的要求也日益嚴格。這些趨勢使得半導體封裝周邊部件及制造設備零件需要比傳統方案更先進的熱管理能力。為滿足這一需求，兼具金屬高導熱率與陶瓷優異機械特性的金屬-陶瓷復合材料成為行業焦點。

其中，由鋁（金屬）與碳化硅（陶瓷）構成的鋁碳化硅（簡稱"Al-SiC"）材料因其高導熱率和低熱膨脹系數被廣泛應用于關鍵部件。但受限于現有制造工藝，該材料始終難以平衡各項性能指標。當前Al-SiC主要采用熔滲法或鑄造法生產：熔滲法因需使鋁完全浸透碳化硅骨架，僅能制造薄板等簡單形狀制品，且以碳化硅為主的成分雖實現低熱膨脹，卻導致導熱率不足及加工困難；鑄造法則面臨碳化硅分散不均的難題，若要顯著降低熱膨脹系數則需大量添加碳化硅，反而會犧牲材料導熱性能。

圖2：新開發的Al-SiC組織結構示意圖（與以往產品的比較）

基于此，三菱材料充分發揮其粉末冶金技術優勢，通過精密控制材料微觀組織，成功開發出同時實現高導熱、低熱膨脹與優異加工性的新型金屬-陶瓷復合材料。該材料的創新之處在于設計了金屬基體三維網絡結構——陶瓷顆粒在復合材料中不會阻斷金屬基體的連續性。以新開發的Al-SiC為例，其在保持高于鋁合金導熱率的同時，實現了極低的熱膨脹系數。由于碳化硅陶瓷含量較低，其加工性能接近純鋁，可采用常規金屬加工工藝。更重要的是，該技術平臺不僅限于Al-SiC組合，通過調整金屬/陶瓷種類及配比，可靈活滿足各類熱管理部件對材料特性的差異化需求。

圖3：開發的金屬-陶瓷復合材料（Al-SiC）的特性（與以往產品的比較）

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