So werden beispielsweise Substrate wie AlSiC, Molybdän und Wolfram so ausgewählt, dass sie die Werte des thermischen Ausdehnungskoeffizienten (WAK) der Materialien, an denen sie befestigt werden, nachahmen, so dass sich die Substrate beim Ausdehnen und Zusammenziehen im Gleichschritt bewegen und die mechanischen Spannungen an den Schnittstellen zwischen diesen Bereichen bzw. deren WAK-Fehlanpassung minimiert werden.
Der Wärmeausdehnungskoeffizient (WAK) von Indium entspricht nicht dem vieler anderer Werkstoffe, dennoch wird es häufig als Material für die thermische Schnittstelle zwischen Substraten mit so unterschiedlichen Substrateigenschaften wie Silizium und Kupfer gewählt.
Wie kann Indium Silizium mit einem WAK von 2,6 PPM/ºC und Kupfer mit einem WAK von ca. 17 PPM/ºC miteinander verbinden und dann jahrelang thermischen und stromabhängigen Zyklen ausgesetzt werden, ohne dass sich die thermische Leistung verschlechtert?
Obwohl der WAK von Indium 29 PPM/ºC beträgt, liegt die Zugfestigkeit von Indium bei 273 PSI, was sehr weich ist, und die Scherfestigkeit von Indium bei 890 PSI, was deutlich höher ist.Bei einer Anwendung, bei der Indium an einen rückseitig metallisierten Chip und einen integrierten Wärmespreizer aus Kupfer gelötet wird, kommt es zu einer erheblichen WAK-Abweichung.
Unter der Voraussetzung, dass die Grenzflächen dieser Lötstellen intakt sind und nur minimale Hohlräume aufweisen, wird sich das Indium mit dem Schrumpfen der Substrate biegen und dehnen und nicht reißen.
