鉬銅合金的具體性能受其成分配比的影響較大,不同的鉬銅配比會直接影響其熱學、機械和電學特性,從而影響電子封裝性能。
對熱學性能的影響
在電子封裝中,散熱性能至關重要,特別是在高功率電子器件中,封裝材料的熱導率直接決定了器件的穩定性和壽命。鉬銅合金的熱導率隨銅含量的增加而提高,但同時也會導致熱膨脹系數上升。例如:
Mo70Cu30(70% Mo, 30% Cu)合金的熱導率約為 120 W/m·K,熱膨脹系數約為 7.8 × 10??/K。
Mo50Cu50(50% Mo, 50% Cu)合金的熱導率約為 180 W/m·K,熱膨脹系數約為 9.5 × 10??/K。
Mo30Cu70(30% Mo, 70% Cu)合金的熱導率可達 250 W/m·K 以上,但其熱膨脹系數也增大至 12 × 10??/K 左右。
對于需要高導熱性的封裝材料,例如大功率半導體器件,通常采用Mo50Cu50或Mo40Cu60,以在保持較高導熱性的同時,避免因熱膨脹失配導致的界面應力問題。
對機械性能的影響
鉬的硬度較高,而銅的延展性較好,不同Mo-Cu配比會影響材料的機械性能。例如:
Mo含量高(>70%):材料硬度高,機械強度大,但脆性增加,加工難度較大,適用于對強度要求較高的封裝,如航空航天用電子封裝。
Mo-Cu均衡(50:50):兼具較高的機械強度和一定的韌性,加工性較好,是較常見的封裝材料比例。
Cu含量高(>70%):材料較軟,易加工,但耐高溫性能下降,適用于低功率電子封裝。
對電學性能的影響
鉬的電阻率較高,而銅的導電性較好,因此Mo-Cu合金的電阻率隨著Mo含量的增加而增大。例如:
Mo30Cu70的電導率較高,適用于對電流傳輸要求較高的電子封裝。
Mo70Cu30的電阻率較大,適用于需要屏蔽或降低電流泄漏的應用。
在射頻(RF)和微波封裝中,Mo50Cu50或Mo40Cu60較為常見,因為它們在導電性和機械強度之間取得了良好的平衡。
不同鉬銅配比的合金在電子封裝中的選擇取決于具體的應用需求:
高功率器件(IGBT、LED基板):推薦Mo50Cu50或Mo40Cu60,以保證較高導熱性和適中的熱膨脹系數。
高可靠性封裝(航空航天、軍用電子):推薦Mo70Cu30,以提供更低的熱膨脹系數和更高的機械強度。
射頻與微波封裝:推薦Mo40Cu60或Mo30Cu70,以優化導電性和導熱性。