古河电工开发低杨氏模量耐热无氧铜“TOFC™”
～　凭借低杨氏模量、高耐热性与高导热性，助力功率半导体模块实现高性能化　～

2025年11月27日

  • 即使在300 ℃以上的高温环境中仍可保持无氧铜的硬度，抑制翘曲或变形
  • 低杨氏模量可降低在热膨胀系数不同的材料之间的接合界面处的热应力，通过抑制剥离，显著提升焊接可靠性
  • 计划于2025年内实现量产并开始销售

古河电气工业集团（总部：东京都千代田区大手町2-6-4，代表董事社长：森平英也）开发出一种名为“TOFC™”的低杨氏模量耐热无氧铜。该材料相较于传统的无氧铜，具有更低的杨氏模量（注），同时兼具高耐热性和高导热性。

背景

近年来，在太阳能、风能等可再生能源的应用、以及电动汽车（xEV）、数据中心等领域，功率半导体在进行电力转换与控制方面的应用迅速扩大。尤其是在采用SiC（碳化硅）芯片等的下一代功率半导体模块中，随着输出功率和性能的提升，发热量不断增加。无氧铜凭借其优异的导热性，被广泛应用于模块中的散热基板和端子。
然而，在焊接或树脂粘接过程中，由于高温作用，传统的无氧铜容易发生软化或翘曲，从而降低粘接可靠性。另外，由于模块内部的半导体芯片、陶瓷、树脂等各材料与铜之间的热膨胀系数不同会在运行过程中产生热应力，导致材料之间的粘接界面发生剥离或开裂，最终造成模块功能失效。

产品概要

除传统无氧铜（C1020）外，古河电工已采用自主的材料设计与制造技术，实现了抑制高温粘接过程中晶粒粗化的耐热无氧铜“GOFC®”的量产。而且此次，公司进一步将低杨氏模量耐热无氧铜“TOFC™”纳入产品阵容。TOFC™在保持高导热性的同时，实现了即使在高温环境中也不发生软化的耐热性能（图1）。其结果，即使在300 ℃以上的温度下进行焊接或树脂粘接，仍能保持无氧铜的硬度，有望抑制翘曲或变形。此外，TOFC™成功实现了在600 ℃以下的温度范围内仍保持低于传统无氧铜的杨氏模量（图2、表）。这一特性有助于抑制在热膨胀系数不同的材料之间的粘接界面处产生剥离等，有望大幅提升连接可靠性。
凭借这些特性，TOFC™非常适用于高功率半导体模块的散热板及端子，如截面示意图（图3）所示。另外，通过将其应用于需要高耐热性的大电流母线槽（铜排）等，相较于传统无氧铜或纯铜，可抑制高温使用条件下的强度下降，有望进一步拓展至可再生能源逆变器及xEV的功率控制单元等应用场景。
此外，本产品计划于本年度内实现量产并开始销售。
今后，古河电工将继续向更广泛的应用领域提供高性能无氧铜带材，为功率半导体模块的高性能化作出贡献。

图3：TOFC™在不同结构的功率模块中的应用示例

表：无氧铜的特性
导电率
(%IACS)		 导热率
（W/ｍ・K）		 抗拉强度
(MPa)		 耐热温度
(℃)		 杨氏模量
(GPa)		 产品厚度
(mm)		 特性
C1020 101 391 220～315 200～300 120 - -
GOFCⓇ 101 391 200～300 200～300 100 0.25～2.0 抑制晶粒生长
TOFC™ 101 391 180～240 500 85 0.25～2.0 高耐热性、低杨氏模量

（注） 杨氏模量是材料在弹性变形阶段应力与应变的比例系数，也称为纵向弹性模量，表示材料的硬度和抗形变能力。该数值越大，表示材料越硬、越不易发生变形。

“TOFC”为古河电工集团的商标（申请中）。
“GOFC”为古河电工集团在日本的注册商标。

古河电工集团的SDGs举措

古河电工集团秉持联合国通过的“可持续发展目标（SDGs）”理念，制定了《古河电工集团愿景2030》，以2030年为目标，努力推进“构建融合信息、能源与移动出行（Mobility）的社会基础设施，以保护地球环境，实现安全、安心、舒适的生活”。 为实现《愿景2030》，集团以开放（Open）、敏捷（Agile）、创新（Innovative）为理念，推动旨在提升中长期企业价值的ESG经营，从而为实现SDGs作出贡献。

古河电工集团的SDGs举措（英文）

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