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鉬銅合金的熱膨脹係數研究

鉬銅合金的熱膨脹係數可通過調控鉬銅比例來優化匹配不同的封裝需求。製造工藝對CTE均勻性和穩定性具有顯著影響，而精確控制CTE有助於提高電子封裝的可靠性。隨著先進封裝技術的發展，鉬銅將在高熱負荷電子器件中扮演更重要的角色。

熱膨脹係數（Coefficient of Thermal Expansion, CTE）表示材料在溫度變化時的尺寸變化率，通常以×10⁻⁶/K為單位。鉬銅的CTE介於純鉬（約5.1 × 10⁻⁶/K）和純銅（約16.5 × 10⁻⁶/K）之間，可通過調整鉬和銅的比例實現不同的熱匹配需求。

鉬銅的CTE主要取決於鉬和銅的含量，不同成分配比的典型CTE值如下：

Mo70Cu30：約6.5-7.5 × 10⁻⁶/K

Mo60Cu40：約7.5-8.5 × 10⁻⁶/K

Mo50Cu50：約9.0-10.0 × 10⁻⁶/K

Mo40Cu60：約10.5-12.0 × 10⁻⁶/K

銅含量越高，CTE越大，而鉬含量增加則會降低CTE。

影響因素

（1）成分比例

由於鉬和銅的CTE差異較大（5.1 × 10⁻⁶/K vs. 16.5 × 10⁻⁶/K），通過調整鉬銅比例，可以精確控制合金的熱膨脹係數，以適配不同的封裝需求。

（2）製造工藝

粉末冶金工藝：由於可能存在微觀孔隙，CTE的均勻性可能受到影響。

液相燒結工藝：提高材料的緻密度，使熱膨脹係數更穩定。

HIP（熱等靜壓）處理：減少孔隙，提高材料均勻性，從而優化CTE表現。

（3）工作溫度範圍

CTE並非固定值，而是隨溫度變化而變化。一般來說，在室溫至300°C範圍內，鉬銅的CTE較為穩定，但在更高溫度下，銅相可能導致CTE上升。

（4）材料微觀結構

細小、均勻的銅相分佈有助於減少局部膨脹不均。

孔隙率高的材料在加熱過程中容易發生不均勻膨脹，從而影響封裝穩定性。

鉬銅合金熱膨脹匹配的重要性

在電子封裝中，晶片和封裝材料的CTE匹配至關重要，以減少熱迴圈應力，提高器件可靠性。例如：

矽（Si）晶片的CTE 約為3.0 × 10⁻⁶/K，推薦使用Mo70Cu30。

氮化鎵（GaN）晶片的CTE 約為5.6 × 10⁻⁶/K，可選擇Mo70Cu30或Mo60Cu40。

砷化鎵（GaAs）晶片的CTE 約為6.0 × 10⁻⁶/K，適配Mo60Cu40。

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