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鎢銅複合材料 Tungsten-Copper Composites

鎢銅複合材料結合了鎢的高熔點、低熱膨脹係數與銅的高導熱性,具備優異的散熱效能與熱膨脹匹配特性,是微電子封裝、半導體散熱底座及高壓電氣觸點的理想材料選擇。

Specifications 產品說明

AMETEK SMP|THERMAL MANAGEMENT MATERIALS

Tungsten-Copper Composites

鎢銅複合材料(AWC 系列)

粉末冶金製程結合鎢的最高熔點、極低熱膨脹與銅的高導熱、高延展性,熱膨脹係數低至 6.51 ppm/°C,可與 GaAs、GaN 及陶瓷基板高度匹配,是高功率電子元件在極端熱應力條件下的金屬基複合散熱基板。

CTE 低至 6.51 ppm/°C
導熱率 150–186 W/mK
5 種標準牌號
鎢=熔點最高的金屬
PRODUCT AT A GLANCE
核心產品數據
熱膨脹係數 30–150°C
6.51–9.06 ppm/°C
導熱率
150–186 W/mK
密度
14.98–17.30 g/cm³
標準牌號
AWC 7525–9010
W 75%–90%,可客製配方
Overview|產品概述 Advantages|核心優勢 Grades|牌號與規格 Performance|導熱表現 WCu vs MoCu|選型 Applications|應用領域 Capability|加工與包裝 FAQ|常見問題 Contact|規格洽詢

OVERVIEW

熱膨脹壓到最低,材料才撐得過熱循環

當元件要反覆經歷開機升溫與關機降溫,決定壽命的往往不是散熱能力,而是基板與晶片之間的熱膨脹差。鎢銅把這個差距壓到 AMETEK 熱管理材料中的最低。

產品圖片(請置換為 moverctc 自架圖片,alt 建議:AMETEK SMP 鎢銅複合材料 WCu 散熱基板與電子封裝件)

AMETEK SMP 的鎢銅複合材料(AWC 系列)以鍛造粉末冶金(wrought powder metallurgy)製成金屬基複合材料,兼具鎢的最高熔點與極低熱膨脹,以及銅的優異熱傳導與延展性。

透過調整 W/Cu 比例,可在導熱率熱膨脹係數之間取得對應各種晶片與封裝材料的平衡點;除 5 種標準牌號外,亦可依指定熱膨脹係數客製配方。

特別適合以下條件

01
CTE 匹配要求嚴苛,鉬銅的下限仍不夠低
02
元件長期承受高溫或大幅溫度循環
03
固定式設備,重量不是主要限制條件

KEY ADVANTAGES

鎢銅複合材料的四項關鍵優勢

原廠列出的核心材料特性,對應到實際封裝設計上的決策點。

01 高溫耐受性 鎢具備所有金屬中最高的熔點,可承受更嚴苛的工作溫度。
02 優異可加工性 高延展性使複雜精密零件的加工成為可能。
03 卓越導熱率 銅相提供高效散熱路徑,最高 186 W/mK。
04 可控熱膨脹係數 配方可依元件材料的 CTE 需求客製,低至 6.51 ppm/°C。

GRADES & TECHNICAL SPECIFICATIONS

AWC 標準牌號與材料特性

牌號數字即成分比例:AWC 8515 代表 85% 鎢-15% 銅。銅比例越高導熱越好,鎢比例越高熱膨脹越低、密度越大。

Composition & Density|成分與密度

牌號成分密度 (g/cm³)密度 (lb/in³)
AWC 752575% W-25% Cu14.980.541
AWC 802080% W-20% Cu15.680.567
AWC 851585% W-15% Cu16.450.594
AWC 881288% W-12% Cu16.950.612
AWC 901090% W-10% Cu17.300.625

Thermal Conductivity|導熱率

牌號W/mKBTU/hr·ft·°F
AWC 7525186107
AWC 8020175101
AWC 851516293
AWC 881215590
AWC 901015086

Thermal Expansion|熱膨脹係數

牌號30–150°C30–400°C30–800°C
AWC 75259.069.559.68
AWC 80208.218.608.63
AWC 85157.367.657.58
AWC 88126.787.006.86
AWC 90106.516.706.53

熱膨脹係數單位為 ppm/°C,等同原廠標示的 in./in. per °C(×10⁻⁶)。

AWC 8515、8812、9010 的 30–800°C 值略低於 30–400°C,為原廠公佈數值,非誤植。選型時建議先確認晶片與封裝基板的熱膨脹係數,再回頭挑選最接近的 AWC 牌號;若標準牌號無法滿足,可指定 CTE 進行客製配方。

THERMAL PERFORMANCE

導熱與熱膨脹的取捨關係

銅比例決定導熱上限、鎢比例決定熱膨脹下限,兩者互為取捨。下圖以標準牌號呈現這條曲線,協助快速鎖定候選牌號。

AWC 各牌號導熱率比較

單位:W/mK|橫軸基準 0–240(與鉬銅頁同基準,可直接對照)

AWC 7525(75% W)
186
 
AWC 8020(80% W)
175
 
AWC 8515(85% W)
162
 
AWC 8812(88% W)
155
 
AWC 9010(90% W)
150
 
導熱率由 AWC 9010 的 150 W/mK 遞增至 AWC 7525 的 186 W/mK,同時 30–150°C 熱膨脹係數由 6.51 上升至 9.06 ppm/°C。若晶片端 CTE 較低(如 GaAs 約 5.7、GaN 約 5.6 ppm/°C),通常從高鎢牌號往下選;若散熱功率是主要瓶頸,則往高銅牌號調整。

SPEC HIGHLIGHT

6.51 ppm/°C

AWC 9010 熱膨脹係數下限

對應導熱率 150 W/mK(30–150°C 區間)

這是 AMETEK 兩個熱管理系列中的最低熱膨脹係數;另一端的 AWC 7525 提供 186 W/mK 的導熱上限,兼顧散熱需求。

WCu vs MoCu

鎢銅與鉬銅該怎麼選?

兩者都是 AMETEK SMP 的熱管理複合材料,差別主要在熱膨脹下限與重量。

比較項目鎢銅 AWC 系列鉬銅 AMC 系列
熱膨脹係數 30–150°C6.51–9.066.8–9.5
導熱率150–186 W/mK165–215 W/mK
密度14.98–17.30 g/cm³9.68–10.01 g/cm³
熔點特性鎢為熔點最高的金屬鉬熔點次之
主要優勢熱膨脹下限最低、耐更高溫輕量、導熱上限較高
典型場景固定式雷達、極低 CTE 匹配、高溫環境機載/太空、重量敏感模組

若設計目標是把熱膨脹係數壓到最低、或元件需承受更高工作溫度與大幅溫度循環,鎢銅是首選。若系統對重量敏感(機載雷達、衛星酬載、可攜式設備),同尺寸下鎢銅約為鉬銅的 1.7 倍重,此時建議改評估鉬銅 AMC 系列。

APPLICATIONS

高功率、高溫、高可靠度的封裝現場

凡是熱應力比重量更關鍵的高功率元件,都是鎢銅的主場。

ELECTRONIC PACKAGES

電子封裝件

氣密封裝的基座、蓋板與熱擴散結構,兼顧散熱與長期熱循環穩定性。

DEFENSE

國防與雷達

先進主動相位陣列雷達、電子反制與干擾設備中的 GaAs/GaN 功率元件散熱座。

CHIP MOUNTING

晶片承載與 IC 承座

直接承載化合物半導體晶粒,以低熱膨脹抑制介面裂紋。

5G TELECOM

5G 通訊基礎設施

基地台功率放大器模組的均熱片與承載基板。

OPTOELECTRONICS

光電元件

雷射二極體、光通訊模組的次載板與熱擴散結構。

電子封裝件 Electronic Packages
晶片承載 Chip Mounting
散熱座 Heat Sinks
電路板芯材 Circuit Board Cores
均熱片 Thermal Spreaders
IC 承座 Pedestals

CAPABILITY

從素材到可直接上線的成品件

原廠提供電鍍、放電加工與自動取放包裝,減少客戶端二次加工與轉包環節。

最大供應尺寸

寬度
4 in.(102 mm)
厚度
3 in.(76 mm)
長度
24 in.(610 mm)

實際可供尺寸依材質與整體幾何而定,請於詢價時提供圖面確認。

加值加工

客製熱膨脹係數:依元件材料調配 W/Cu 比例
Nadcap 認證電鍍:鎳、金等表面處理
EDM 放電加工:複雜輪廓與精密孔位
近淨形成型件:以粉末冶金直接成型,減少材料損耗

包裝方式

Waffle Pack:可依零件尺寸客製
Reel & Tape:支援自動取放,提升產線效率
玻璃瓶裝或客製方案

FAQ

鎢銅複合材料常見問題

選型前最常被詢問的技術問題。

Q1. AWC 牌號的數字代表什麼?

代表成分比例。AWC 8515 即 85% 鎢-15% 銅,AWC 9010 即 90% 鎢-10% 銅。銅比例越高導熱率越好(AWC 7525 為 186 W/mK),鎢比例越高熱膨脹係數越低(AWC 9010 在 30–150°C 為 6.51),密度也隨鎢比例上升。

Q2. 鎢銅與鉬銅該怎麼選?

若要把熱膨脹係數壓到最低(鎢銅可達 6.51 ppm/°C,低於鉬銅的 6.8),或元件需承受更高工作溫度,選鎢銅。若系統對重量敏感,鎢銅密度 14.98–17.30 g/cm³ 約為鉬銅的 1.7 倍,此時鉬銅 AMC 系列較合適,且導熱上限更高(215 W/mK)。

Q3. 為什麼 30–800°C 的熱膨脹值比 30–400°C 還低?

AWC 8515、8812、9010 三個牌號確實有此現象(7.58 < 7.65、6.86 < 7.00、6.53 < 6.70),這是原廠公佈的實測數值,非誤植。設計上請直接引用對應工作溫度區間的數值,不要自行內插或修正。

Q4. 可以指定熱膨脹係數客製嗎?表面可以電鍍嗎?

都可以。除 5 種標準牌號外,AMETEK SMP 可依客戶指定的熱膨脹係數調整 W/Cu 比例進行配方設計;表面另提供 Nadcap 認證電鍍製程(鎳、金等),並可搭配 EDM 放電加工與近淨形成型,直接交付可上線的成品件。

Q5. 最大可供應到多大尺寸?有哪些包裝?

最大寬度 4 in.(102 mm)、厚度 3 in.(76 mm)、長度 24 in.(610 mm),實際可供尺寸依材質與整體幾何而定。包裝提供 Waffle pack(可客製尺寸)、Reel & Tape(支援自動取放)及玻璃瓶裝或客製方案。

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