窒化シリコンセラミック基板

窒化シリコンセラミック基質は、コア材料として窒化シリコン（si₃n₄）で作られた高性能セラミック基板です。その主な成分は、シリコン（SI）と窒素（N）元素で、化学的に結合されてSi₃n₄を形成します。製造プロセス中に、酸化アルミニウム（al₂o₃）や酸化Yttrium（y₂o₃）などの少量の焼結剤が通常、高温で密な均一な微細構造を形成するのに役立ちます。

窒化シリコンセラミック基質の内部結晶構造は主にβ相であり、整形穀物が安定したハニカムネットワークを形成します。このユニークな配置は、材料に対する高い機械的強度と優れた熱衝撃耐性を与えます。高温焼結によって達成される密な構造は、優れた熱伝導率、強度、耐熱性、耐性抵抗をもたらします。これは、電子機器、電源機器、航空宇宙で広く使用されており、通常、熱散逸プラットフォームまたは電子コンポーネントの断熱サポートコンポーネントとして機能します。

窒化シリコンセラミック基質として信頼されています。これは、コンパクトで高電力電子デバイスの熱制御と構造的信頼性に対する需要の高まりを満たしているためです。デバイス密度が増加するにつれて、従来の基質は熱応力と機械的負荷に対処するのに苦労しています。

窒化シリコン基質は、急速な熱サイクリング下でも機械的安定性を維持しています。これにより、IGBT、電源モジュール、自動車インバーター回路に最適になります。この回路では、電力散逸が高く故障が受け入れられません。

また、基板が細かい線回路をサポートし、安定した誘電率を維持する必要があるRFアプリケーションでも好まれています。これは、従来の材料で見つけるのが難しい電気特性と熱特性のバランスです。

窒化シリコン基質特性

1。熱伝導率

約80〜90 w/（m・k）の熱伝導率により、窒化シリコン基質は熱放散中のアルミナセラミックよりも優れています。たとえば、電気自動車の電力モジュールでは、窒化シリコン基質はチップ温度を30％以上低下させる可能性があり、それにより効率と信頼性が向上します。

2。機械的強度

3点曲げ強度は800 MPaを超え、アルミナセラミックの約3倍です。テストでは、厚さ0.32 mmの基板が割れずに400 Nの圧力に耐えることができることが示されています。

3。熱安定性

その安定した動作範囲は-50°C〜800°Cであり、熱膨張係数は3.2×10μ/°Cという低いため、半導体材料がよく一致しています。たとえば、高速列車のトラクションインバーターでは、窒化シリコンの基板に切り替えると、温度の急速な変化により故障率が減少しました。

4。断熱性能

室温では、その体積抵抗率は10¹⁴ω・cmを超えており、誘電性破壊強度は20 kV/mmで、高電圧IGBTモジュールの断熱要件を完全に満たしています。

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