現在、環境保護と省エネルギーの声が高まる中、国産の新エネルギー電気自動車が脚光を浴びています。ハイパワー パッケージ デバイスは、車両の速度を調整し、AC と DC の変換を保存する上で決定的な役割を果たします。高周波熱サイクルは、電子パッケージングの熱放散に厳しい要件を課していますが、作業環境の複雑さと多様性により、パッケージング材料は優れた熱衝撃耐性とサポートの役割を果たす高い強度を備えている必要があります。さらに、高電圧、大電流、および高周波を特徴とする最新のパワー エレクトロニクス技術の急速な発展に伴い、この技術に適用されるパワー モジュールの放熱効率がより重要になっています。電子パッケージング システムのセラミック基板材料は、効率的な熱放散の鍵であり、作業環境の複雑さに対応する高い強度と信頼性も備えています。近年量産され、広く使用されている主なセラミック基板は、Al2O3、BeO、SiC、Si3N4、AlNなどです。

Al2O3 セラミックは、その簡単な準備プロセス、優れた絶縁性、および高温耐性に基づいて、放熱基板業界で重要な役割を果たしています。ただし、Al2O3 の低い熱伝導率は、高出力および高電圧デバイスの開発要件を満たすことができず、熱放散要件が低い作業環境にのみ適用できます。さらに、曲げ強度が低いため、放熱基板としての Al2O3 セラミックスの適用範囲も制限されます。

BeO セラミック基板は、効率的な熱放散の要件を満たすために、高い熱伝導率と低い誘電率を備えています。しかし、労働者の健康に影響を与える毒性があるため、大規模な適用には向いていません。

AlN セラミックは、熱伝導率が高いため、放熱基板の候補材料と見なされます。しかし、AlN セラミックは耐熱衝撃性が低く、潮解しやすく、強度と靭性が低いため、複雑な環境での作業には不向きであり、アプリケーションの信頼性を確保することは困難です。

SiCセラミックは、誘電損失が高く、絶縁破壊電圧が低いため、熱伝導率が高く、高周波数および高電圧動作環境での用途には適していません。

Si3N4 は、国内外で高い熱伝導率と高い信頼性を備えた最高のセラミック基板材料として認められています。 Si3N4 セラミック基板の熱伝導率は AlN よりわずかに低いですが、その曲げ強度と破壊靭性は AlN の 2 倍以上に達する可能性があります。一方、Si3N4 セラミックの熱伝導率は、Al2O3 セラミックの熱伝導率よりもはるかに高くなっています。さらに、Si3N4 セラミック基板の熱膨張係数は、第 3 世代の半導体基板である SiC 結晶の熱膨張係数に近いため、SiC 結晶材料とより安定して適合させることができます。これにより、Si3N4 は、第 3 世代の SiC 半導体パワー デバイスの高熱伝導率基板に適した材料になります。