熱膨脹係數（CTE：Coefficient of Thermal Expansion）是表示溫度上升1℃（1K）時，材料長度以多少比例伸長的數值。單位常用ppm/K（10⁻⁶/K），例如10ppm/K的材料，長度10mm者溫度上升100℃時約伸長10μm。一般是指表示線方向伸長的線膨脹係數。
半導體的晶片與封裝，是由熱膨脹係數差異很大的材料組合而成。參考值為：矽約2.6ppm/K、GaAs約5.7ppm/K、銅約17ppm/K、鋁約23ppm/K、無鉛焊料20ppm/K上下，一般印刷電路板（FR-4）的面內方向約14～17ppm/K。封膠樹脂會大量添加二氧化矽填料以降低熱膨脹係數，但超過玻璃轉移溫度（Tg）後就會大幅膨脹。在製造或使用中溫度變化時，這些差異（CTE不匹配）會在材料之間產生應力。
熱膨脹係數的差異是許多封裝可靠度問題的根本原因。晶片與基板的差異會使焊點隨每次溫度變化而變形，產生疲勞裂紋，造成封裝或基板的翹曲（warpage），也會導致晶片破裂或樹脂剝離。因此，會以底部填充（underfill）樹脂固定晶片與基板之間以分散應力、確保焊料高度（standoff），或採用熱膨脹係數接近矽的玻璃基板（glass core）或矽中介層。在前段製程中，金屬導線與矽之間的差異所產生的應力，也是小丘（hillock）與空洞的原因。