1. セラミック基板を使用する理由

通常のPCBは通常銅箔と基板の接合で作られており、基板の材料は主にガラス繊維（FR-4）、フェノール樹脂（FR-3）などの材料で、接着剤は通常フェノール、エポキシなどです。熱ストレス、化学的要因、不適切な製造プロセスなどの理由によるPCB処理、または銅の両面の非対称による設計プロセスでは、PCBボードの異なる程度の反りが発生しやすくなります。

PCBツイスト

もう1つのPCB基板であるセラミック基板は、放熱性能、電流容量、絶縁性、熱膨張係数などにより、通常のガラス繊維PCB基板よりもはるかに優れているため、高出力パワーエレクトロニクスモジュールに広く使用されています。 、航空宇宙、軍用電子機器、その他の製品。

セラミック基板

通常のPCBでは銅箔と基板を接着して貼り合わせていますが、セラミックPCBは高温環境下でも、銅箔とセラミック基板を貼り合わせて接着する方法により、強力な結合力があり、銅箔が剥がれることがなく、高い信頼性と安定した性能を実現します。高温多湿環境

2. セラミック基板の主な材質

アルミナ(Al2O3)

アルミナは、他のほとんどの酸化物セラミックと比較して機械的、熱的、電気的特性が高く、強度と化学的安定性が高く、原材料が豊富であり、さまざまな技術の製造やさまざまな形状に適しているため、セラミック基板で最も一般的に使用される基板材料です。 。アルミナ（Al2O3）の割合に応じて、75磁器、96磁器、99.5磁器に分けることができます。アルミナの電気的特性は、アルミナの含有量の違いによってほとんど影響を受けませんが、機械的特性と熱伝導率は大きく変化します。純度の低い基板ほどガラスが多くなり、表面粗さが大きくなります。基板の純度が高いほど滑らかでコンパクト、媒体損失が少なくなりますが、価格も高くなります

酸化ベリリウム (BeO)

金属アルミニウムに比べて熱伝導率が高く、高い熱伝導率が必要とされる用途に使用されます。300℃を超えると急速に減少しますが、その毒性によりその発達は制限されます。

窒化アルミニウム(AlN) 

窒化アルミニウムセラミックスは、窒化アルミニウム粉末を主結晶相とするセラミックスです。アルミナセラミック基板と比較して、絶縁抵抗、絶縁耐電圧が高く、誘電率が低い。その熱伝導率は Al2O3 の 7 ～ 10 倍であり、その熱膨張係数 (CTE) はシリコンチップとほぼ一致しており、これは高出力半導体チップにとって非常に重要です。AlN の熱伝導率は製造工程において残留酸素不純物の含有量に大きく影響され、酸素含有量を低減することで熱伝導率を大幅に向上させることができます。現在、プロセスの熱伝導率は

上記の理由に基づいて、アルミナセラミックスは、その優れた総合性能により、マイクロエレクトロニクス、パワーエレクトロニクス、複合マイクロエレクトロニクスおよびパワーモジュールの分野で主導的な地位にあることがわかります。

同じサイズ（100mm×100mm×1mm）の市場と比較すると、異なる材質のセラミック基板の価格：96％アルミナ9.5元、99％アルミナ18元、窒化アルミニウム150元、酸化ベリリウム650元であることがわかります。異なる基材間の価格差も比較的大きい

3. セラミック基板のメリットとデメリット

利点

1. 大電流容量、1mm 0.3mm厚の銅ボディに連続100A電流、温度上昇約17℃
2. 2mm、0.3mm厚の銅ボディに100Aの電流を連続流しても、温度上昇はわずか5℃程度です。
3. 優れた放熱性能、低い熱膨張係数、安定した形状、反りにくい。
4. 優れた絶縁性と高耐電圧性により、個人の安全と機器を確保します。

短所

壊れやすいことが主な欠点の 1 つであり、そのため小さな基板しか製造できません。

価格は高価であり、電子製品の要件はますます厳しくなり、セラミック回路基板はよりハイエンド製品の一部で使用され、ローエンド製品はまったく使用されなくなります。

4. セラミック基板の使用

ａ．ハイパワー電子モジュール、ソーラーパネルモジュールなど

1. 高周波スイッチング電源、ソリッドステートリレー
2. 自動車エレクトロニクス、航空宇宙、軍事エレクトロニクス
3. ハイパワーLED照明製品
4. 通信アンテナ