國立台灣大學

電子構裝實驗室

                                                                                                                                                                      

 

                                                                 

THC-3

THC-4

圖一 2011首爾國際發明展競賽金牌獎

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

圖二 低溫接合陶瓷濺鍍靶材

  圖三 低溫接合陶瓷構裝電路板

 

 

 

2011年首爾國際發明展競賽金牌獎

本實驗室獲得2011年首爾國際發明展競賽金牌獎(圖一)。獲獎作品「可於低溫接合高溫應用之陶瓷/金屬低界面熱阻接合技術」說明:傳統接合陶瓷與金屬元件必需先對陶瓷材料表面施加金屬化處理,再進行一般硬接合;或者利用添加鈦元素的合金填料直接進行活性硬接合;這些方法不僅製程複雜,成本昂貴,高溫接合後的工件冷卻到室溫會累積大量熱應力,造成接合界面破裂。本實驗室使用一種添加稀土元素的活性銲錫薄膜,使其與陶瓷元件在低溫建立界面鍵結,同時與金屬元件反應形成金屬化合物,當低熔點的活性銲錫薄膜反應殆盡,陶瓷/金屬界面完全轉換成高熔點的金屬化合物,因此後續可以在高溫應用,不會受到原先銲錫材料的低熔點限制,而整個接合過程均在一般低溫進行,不會累積熱應力。實際產業應用例包括:陶瓷濺鍍靶材與其冷卻背板的接合(圖二)及陶瓷構裝電路板(圖三)。

 

 

圖一 2012全球百大科技獎(R & D 100

 

圖二 低成本高熱電優值熱電材料

 

圖三 固液擴散接合熱電模組

 

2012全球百大科技獎

本實驗室與工研院材化所合作的研究成果,共同獲得2012全球百大科技獎2012 R & D 100(圖一),於2012111日在美國佛羅里達Orlando頒獎。獲獎作品「熱電材料與模組技術」說明:主要運用精細的溫度梯度控制技術及適化之元素掺雜,使熱電材料達到優異的熱電優值,且材料製程易於大量生產,具成本競爭力;另外運用特殊的製程技術,改善材料內部之微結構、晶界及/電傳輸特性,因而提升傳統熱電材料熱電優值30~40%,此技術同樣具有可大量製造性及成本競爭性(圖二)。在熱電模組技術方面,開發反擴散層材料及特殊接合技術,提高材料接合強度及消弭熱應力,具有優越耐溫性(>250)及高可靠性,模組轉換效率達5~6%(圖三)。目前汽電共生及空氣預熱等傳統技術已廣泛應用於中高溫廢熱回收,但對於低於300°C的低溫廢熱,則苦無合適回收技術!此研究成果開發的「熱電材料與模組技術」主要應用在溫度100-300°C的工業廢熱,目前正與中鋼公司合作運用在鋼板熱軋退火爐爐壁,初期局部安裝示範點每年即可產電4500,同時也與國內石化及水泥大廠合作,應用在低溫(<300)排熱煙道及旋轉窯爐廢熱發電上;未來將拓展至金屬業、石化業、水泥業、造紙業、焚化爐、車輛及自主能源供應等廢熱發電應用上,達到產業減廢減碳及產電節能的雙重效益。

 

 

指導教授: 莊東漢博士 (德國斯圖佳特大學金屬所博士)

現職:國立台灣大學材料系特聘教授兼工學院副院長

2008-迄今:經濟部技術審查會機械材料領域召集人

1986-迄今:國立台灣大學材料所副教授/教授

2006-08:國立台灣大學研發處委員

2004-05:工業局協助傳統產業計畫金屬機電組召集人

1992-95:國立台灣大學材料所長

1985-88:交通部電信研究所技術顧問

1983-85:德國Max-Planck研究院金屬所研究員

 

獎勵:                                       

1.   德國學術交流會(DAAD)獎學金(1980-1983)

2.   中山技術發明獎(1990)

3.   中山學術著作獎(1993)

4.   教育部產學合作獎(2000)

5.   中國工程師學會傑出工程教授獎(2001)

6.   國科會傑出研究獎(2002年至2005)

7.   侯金堆傑出榮譽獎(2004)

8.   陳讚立防蝕傑出研究獎(2005年)

9.   指導學生參加經濟部「輕金屬創新應用設計競賽」獲全國第一名(2005年)

10.   國立臺灣大學特聘教授(2006年起)

11.   國立臺灣大學傑出專書獎勵(2008年)

12.   中華民國防蝕工程學會傑出貢獻獎(2008年)

13.   指導學生獲科林論文獎優等獎(2008年)

14. 國立台灣大學研發創新傑出獎(2011)

15. 中國材料學會(2011)

16. 2011首爾國際發明展競賽金牌獎(2011)

17. 2011台北國際發明暨技術交易展競賽銀牌獎(2011)

 

      

 

現有研究人員:

博士班:張景堯、林欣蓉蔡志欣、林彥成、許世文

碩士班:陳俊豪、張友競、張盈真、何禹箴