鉬銅合金憑藉其高導(dǎo)熱性、低熱膨脹係數(shù)和優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性，在高功率電子器件散熱領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。通過優(yōu)化Mo-Cu比例、提高材料緻密度、採用梯度結(jié)構(gòu)、優(yōu)化介面材料以及開發(fā)新型複合材料，可以進(jìn)一步提升Mo-Cu合金的散熱性能。
鉬銅合金散熱優(yōu)化策略
1.調(diào)整Mo-Cu比例，提高熱導(dǎo)率
在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)導(dǎo)熱需求和匹配性要求選擇合適的Mo-Cu比例，以在散熱與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性之間找到最佳平衡點(diǎn)。
2.提高材料緻密度，降低熱阻
粉末冶金法製造的Mo-Cu合金可能存在微小孔隙，影響散熱效率。優(yōu)化製備工藝可提高材料緻密度，從而降低熱阻，提高導(dǎo)熱率：
熱等靜壓（HIP）技術(shù)：通過高溫高壓燒結(jié)，消除材料內(nèi)部孔隙，提高密度和熱導(dǎo)率。
液相燒結(jié)工藝：在燒結(jié)過程中添加少量液相銅，使其充分滲透Mo基體，提高介面結(jié)合品質(zhì)，增強(qiáng)熱導(dǎo)率。
均勻顆粒尺寸分佈：採用納米級(jí)鉬粉和銅粉，可減少晶界散射，提高整體導(dǎo)熱性能。
3.採用梯度Mo-Cu結(jié)構(gòu)，提高散熱與匹配性
傳統(tǒng)的均質(zhì)Mo-Cu合金可能在高熱流密度環(huán)境下出現(xiàn)介面應(yīng)力問題，導(dǎo)致散熱性能下降。採用梯度Mo-Cu結(jié)構(gòu)可以優(yōu)化導(dǎo)熱路徑，提高散熱效率：
底層（靠近晶片）：高M(jìn)o含量（如Mo80Cu20），確保低CTE，提高機(jī)械強(qiáng)度。
表層（靠近散熱器）：高Cu含量（如Mo30Cu70），增強(qiáng)導(dǎo)熱能力，提高熱擴(kuò)散效率。
這種梯度設(shè)計(jì)可以減少介面熱應(yīng)力，提高整體散熱性能，使其更適用於IGBT、MOSFET等高功率半導(dǎo)體封裝。
4.採用高導(dǎo)熱介面材料，降低介面熱阻
在電子封裝和散熱器之間，介面熱阻是影響熱管理的關(guān)鍵因素。優(yōu)化介面材料可進(jìn)一步提高散熱能力：
塗覆高導(dǎo)熱金屬層：在Mo-Cu合金表面鍍銅（Cu）、銀（Ag）或金（Au），提高介面導(dǎo)熱性，減少接觸熱阻。
使用高導(dǎo)熱填充材料：採用銀膠、氮化硼（BN）或碳化矽（SiC）填充介面縫隙，優(yōu)化熱傳遞效率。
優(yōu)化表面粗糙度：通過精密加工降低表面粗糙度，提高介面接觸面積，減少介面熱阻。
5.採用複合材料，提高整體散熱能力
為進(jìn)一步優(yōu)化散熱性能，可採用Mo-Cu與其他高導(dǎo)熱材料的複合結(jié)構(gòu)，如：
Mo-Cu/金剛石複合材料：金剛石的導(dǎo)熱率高達(dá)2000 W/m·K，與Mo-Cu結(jié)合可極大提高熱擴(kuò)散能力，適用于超高功率電子器件。
Mo-Cu/石墨烯塗層：在Mo-Cu表面添加高導(dǎo)熱石墨烯層，可有效增強(qiáng)熱導(dǎo)率，提高散熱效率。
