隨著積體電路向高密度、小型化和高性能發(fā)展，三維封裝（3D packaging）技術(shù)已成為半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域的重要方向。相比傳統(tǒng)二維封裝，3D封裝通過垂直堆疊晶片及其互聯(lián)結(jié)構(gòu)，極大提升了器件的集成度與運算效率。
然而，其帶來的熱管理問題、尺寸穩(wěn)定性需求以及封裝可靠性挑戰(zhàn)，也對封裝材料提出了更高的性能要求。鉬銅合金（Mo-Cu）因其優(yōu)異的熱導(dǎo)率、低熱膨脹係數(shù)以及良好的尺寸穩(wěn)定性，被視為封裝中理想的熱沉與支撐材料。然而，在實際應(yīng)用過程中，鉬銅仍面臨諸多技術(shù)挑戰(zhàn)，亟待深入研究與技術(shù)突破。
首先，介面結(jié)合性問題是限制鉬銅廣泛應(yīng)用的主要障礙之一。由於鉬和銅的物理性質(zhì)差異較大，在燒結(jié)或液相滲銅過程中，易形成微觀孔隙或冶金結(jié)合不良的介面。特別是在多晶片堆疊結(jié)構(gòu)中，材料間必須具備優(yōu)異的介面熱傳導(dǎo)性能與結(jié)構(gòu)可靠性，而Mo-Cu合金與有機(jī)封裝基板、晶片金屬互聯(lián)之間的匹配性較差，容易在熱迴圈過程中產(chǎn)生熱疲勞或分層問題。
其次，尺寸精度控制難度大。3D封裝對封裝元件的尺寸精度要求極高，尤其是晶片之間的堆疊間距僅為幾十微米，任何尺寸偏差都可能引發(fā)封裝失效。Mo-Cu合金由於採用粉末冶金及液相滲透法製備，材料燒結(jié)收縮和銅滲流路徑不均可能導(dǎo)致尺寸不穩(wěn)定，進(jìn)一步影響後續(xù)加工和組裝精度。
第三，微型化加工技術(shù)受限。隨著3D封裝朝著更小尺寸發(fā)展，Mo-Cu合金部件也需實現(xiàn)超薄、微結(jié)構(gòu)化。由於鉬硬度高、脆性大，加工難度高，傳統(tǒng)的機(jī)械加工方式難以滿足小型化和複雜結(jié)構(gòu)的需求。鐳射加工、微銑削等先進(jìn)製造技術(shù)雖可部分替代，但在效率、精度和材料損耗方面仍有待提升。
此外，封裝過程中熱應(yīng)力管理複雜。晶片之間熱源密集，封裝結(jié)構(gòu)複雜，溫度梯度明顯，易產(chǎn)生內(nèi)部熱應(yīng)力。雖然Mo-Cu合金具有較低的熱膨脹係數(shù)和優(yōu)異的熱導(dǎo)率，但在高溫焊接、回流焊及長時間熱迴圈中，仍可能因熱應(yīng)力集中而引發(fā)材料開裂、形變或介面剝離。
最後，成本與工藝相容性問題也不容忽視。鉬銅合金的製備成本較高，尤其是高純鉬粉價格昂貴，加工難度大，造成整體封裝成本上升。同時，鉬銅合金在部分先進(jìn)封裝流程（如TSV製作、電鍍接觸）中存在相容性問題，需要對現(xiàn)有制程進(jìn)行調(diào)整或增加額外步驟，從而影響工藝效率。
