成大研發超高功率鋁包銅導線 助電動車與AI發展

【記者于郁金/臺南報導】隨著人工智慧、電動車等科技快速發展，對高功率大電流傳輸要求日益提升；國立成功大學材料系洪飛義特聘教授帶領研究團隊，成功研製出直徑500 μm(微米)鋁包銅導線(Al-clad Cu wire, AC wire)，不僅提高導電功率，還克服目前普遍使用直徑375 μm(微米)銅導線易氧化、耐腐蝕性不足及長期通電易疲勞等問題；特別的是，團隊採創新採用物理製程，符合現今低碳節能趨勢；研發成果對於需高功率之電子元件，帶來極大應用潛力。

洪飛義特聘教授表示，目前高功率元件多使用直徑375μm(微米)銅導線，在面對高功率Al運算、電動車(例如：充電椿基本、儲能系統基板)等需要大電流時，容易因線不夠粗，以致長時間通電易發燙、變黑，而影響使用壽命。

團隊首先開發出直徑500微米銅線材，以提升導電能力；之後又進一步思考，若能在銅線外再包覆一層鋁材，將可兼具銅的高導電性、鋁耐腐蝕與穩定電疲勞等優點，於是投入鋁包銅線技術研發。

產業界有電鍍鋁膜細銅線，但沒有鋁包銅導線。洪飛義特聘教授指出，製作500微米鋁包銅導線最大挑戰在於：(1)薄鋁片容易破皮失去包覆性，以致無法提供好抗腐性；(2)未必能緊緊包覆，導致鋁皮與銅芯線分離。這兩項難題，長期困擾線材產業。

為解決問題，團隊選用延展性極佳軸晶薄鋁片包覆銅芯；而為提升銅芯拉伸強度，於是在銅中添加極少量金、銀、鈀、鉑等製成銅微合金導線，再以機械工法進行物理式包覆，過程中沒使用藥劑或化學製程，成功製備出直徑500微米薄鋁皮包銅芯線導線。

此外，為能緊緊包覆，又對鋁包銅線做二段式均壓熱處理，鋁、銅界面因此形成鋁銅化合物，如此一來，克服鋁皮與銅芯線分離問題，也大幅強化線材耐彎折韌性，耐腐蝕性、經檢測在長時間通電的穩定性都優於傳統375微米銅導線。

在研究生黃宏儒與黃瑞旨協助下，團隊已建立完整力學與電化學試驗數據，共計6大特點：(1)首創線徑500微米鋁包銅導線；(2)質量輕具節能特性；(3)物理包覆符合節能低碳趨勢；(4)優異耐腐蝕性；(5)高抗彎折韌性；(6)耐高電流，電疲勞壽命優異等。

這項技術已委託臺南首銳公司協助製造，並順利通過實驗室線打線接合可靠度認證，並獲得發明專利。團隊表示，這項創新技術，不僅在線徑、低碳物理包覆與通電壽命具有領先優勢，更為高電流基板開發提供全新解決方案，未來可望協助產業提升競爭力。 (國立成功大學提供照片)