窒化ケイ素セラミック基板の特徴

ご存知のように、半導体デバイスの動作によって発生する熱は、半導体デバイスの故障を引き起こす重要な要因であり、電気絶縁基板の熱伝導率は、半導体デバイス全体の熱放散の鍵です。 また、バンプや振動などの複雑な機械的環境のため、一定の機械的信頼性を備えた基板材料も必要です。 窒化ケイ素セラミックは、すべての面でよりバランスが取れており、全体的に最高の性能を備えた構造用セラミック材料です。 したがって、Si3N4窒化ケイ素は、パワーエレクトロニクスデバイス用のセラミック基板製造の分野で強い競争力を持っています。

これまで、回路基板は、個別のコンポーネントまたは集積回路と個別のコンポーネントを組み合わせて、回路機能全体の要件を満たす平坦な材料を形成していました。 電気絶縁と導電性のみが必要です。 インテリジェント情報の時代に入った後、パワーエレクトロニクスデバイスは、電気エネルギーを変換および制御できる必要もあります。これにより、デバイスの電気制御および電力変換のパフォーマンス要件と動作電力消費が大幅に改善されます。 これに対応して、通常の基板は、複雑なパワーデバイスの熱抵抗を低減し、動作温度を制御し、信頼性を確保するという高い要件を満たすことができなくなり、より優れた性能の基板を交換する必要があり、新しいタイプのパワーセラミック基板が登場しました。

セラミック基板用の電子デバイスの性能要件に基づいて、基板材料は次の特性を備えている必要があります。

1.優れた絶縁性と絶縁破壊に対する耐性。

2.高い熱伝導率：熱伝導率は半導体の動作条件と耐用年数に直接影響し、不十分な熱放散によって引き起こされる不均一な温度場分布も電子デバイスのノイズを大幅に増加させます。

3.熱膨張係数は、パッケージで使用されている他の材料と一致します。

4.優れた高周波特性：低誘電率と低誘電損失。

5.表面は滑らかで、厚さは均一です。基板の表面に回路を印刷し、印刷回路の厚さを均一にするのに便利です。

現在、最も広く使用されているセラミック基板材料は、主にAl2O3酸化アルミニウムとAlN窒化アルミニウムです。 窒化ケイ素はその性能と比較してどうですか？ 次の表は、3つのセラミック基板の基本的な性能比較です。 窒化ケイ素セラミック材料には明らかな利点があり、特に高温条件下での窒化ケイ素セラミック材料の高温耐性性能、金属に対する化学的不活性、および硬度や破壊靭性などの超高機械的特性があることがわかります。

※信頼性試験は、-40℃〜150℃の条件下で材料が損傷していない回数です。

窒化ケイ素は非常に優れているのに、なぜまだ市場への応用が少ないのか、そしてその開発の機会はどこにあるのでしょうか。 実際、3つの材料にはそれぞれ長所と短所があります。 例えば、アルミナは熱伝導率が低く、ハイパワー半導体の開発動向に追いつけないものの、その製造工程は成熟しており、低コストであり、ローエンド・ミッドレンジ分野での需要は依然として大きい。 。 窒化アルミニウムは最高の熱伝導率を持ち、半導体材料との相性が良いです。 ハイエンド産業で使用できますが、機械的特性が悪く、半導体デバイスの寿命に影響を与え、使用コストが高くなります。 窒化ケイ素は全体的な性能の点で最高の性能を持っていますが、参入障壁は高いです。 現在、中国国内の多くの研究機関や企業が研究を行っていますが、技術が難しく、製造コストが高く、市場が小さいため、まだ大規模なアプリケーションは登場していません。 これが、多くの企業がまだ見るのを待っていて、投資を増やすことを決心していない理由です。 しかし、世界は第3世代の半導体の開発にとって危機的な時期を迎えているため、現在は状況が異なります。 窒化ケイ素セラミック回路基板は、米国と日本で成熟した製品です。 中国はこの分野に行くには長い道のりがあります。 行く方法があります。 技術の発展と市場の需要の増加に伴い、UNIPRETECは示すことができる結果がますます増えると信じています。