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Turkish 一般的な3種類のセラミック基板の比較
セラミック基板は、その優れた機械的、熱的、電気的特性により、様々な高性能用途に広く使用されています。中でも、窒化アルミニウム（AlN）、96%アルミナ（Al₂O₃）、窒化ケイ素（Si₃N₄）セラミック基板は、電子機器、航空宇宙、パワーデバイスで最も一般的に使用されている材料です。この記事では、エンジニアや設計者がニーズに合ったセラミック基板を選択できるよう、その性能、特性、用途を包括的に比較しています。
機械的特性の比較
セラミック基板は様々な環境下での機械的ストレスに耐えなければならないため、曲げ強度、硬度、破壊靭性が重要な要素となります。
| プロパティ | 窒化アルミニウム（AlN） | 96% アルミナ(Al₂O₃) | 窒化ケイ素 (Si₃N₄) |
|---|---|---|---|
| 曲げ強さ (MPa) | 350 | 350 | 800 優 |
| 硬度（HV） | 1150 | 1600 (最難関） | 1500 |
| 破壊靭性 (MPa-m¹/²) | 4.0 | 3.2 | 7.0 (耐衝撃性に優れる） |
熱特性の比較
熱伝導率と熱膨張率は、電子アプリケーションにおける放熱と熱安定性にとって極めて重要である。
| プロパティ | 窒化アルミニウム（AlN） | 96% アルミナ(Al₂O₃) | 窒化ケイ素 (Si₃N₄) |
|---|---|---|---|
| 熱伝導率 (W/m-K) | 170 (素晴らしい） | 22 | 25 |
| 熱膨張率 (×10-⁶/K) | 5.0 | 7.0 | 3.0 最低 |
| 最高使用温度 (℃) | 1000 | 1500最高 | 1200 |
電気特性の比較
電気絶縁性と誘電特性は、回路基板や半導体部品の性能に影響を与える。
| プロパティ | 窒化アルミニウム（AlN） | 96% アルミナ(Al₂O₃) | 窒化ケイ素 (Si₃N₄) |
|---|---|---|---|
| 誘電率 | 8.8 | 9.5 | 8.2 |
| 誘電損失 (×10-³) | 2.0 | 3.0 | 1.5 最低 |
| 体積抵抗率 (Ω-cm) | 10¹³ | 10¹⁴ （ベスト・インシュレーション） | 10¹² |
主な性能比較
以下は、3つのセラミック基板の主な特性の比較表で、各性能の違いをすぐに確認することができます。
セラミック基板の用途
各セラミック基板は、その特性に基づいて、さまざまな産業で優れています：
窒化アルミニウム（AlN）セラミック基板
96%アルミナ（Al₂O₃）セラミック基板
窒化ケイ素（Si₃N₄）セラミック基板
セラミック基板の主な用途の比較
| 応用分野 | 窒化アルミニウム（AlN） | 96% アルミナ(Al₂O₃) | 窒化ケイ素 (Si₃N₄) |
|---|---|---|---|
| パワーエレクトロニックモジュール | 熱伝導率が高いので優れている。 | 熱伝導率が悪い | ⭐⭐⭐（衝撃に強く、より良い） |
| LEDパッケージ基板 | 高い熱伝導率 | 熱伝導率が悪い | 耐衝撃性に優れる |
| RF/マイクロ波基板 | ⭐⭐⭐ (低誘電損失) | 一般応募 | 高信頼性 |
| ICパッケージ基板 | シリコンの熱膨張率 | 熱膨張のミスマッチ | 高信頼性 |
| 航空宇宙 | 高性能アプリケーション | 一般的な耐熱性 | 耐衝撃性、耐高温性 |
| カーエレクトロニクス | ⭐⭐⭐ (高放熱、一部の用途) | ⭐⭐⭐（低価格、一般的） | 耐衝撃性、耐高温性 |
| 工業用加熱基板 | (耐高温) ⭐⭐⭐(耐高温) | (高耐熱、低コスト) | ⭐⭐⭐（極めて高い耐熱性） |
結論どのセラミック基板を選ぶべきか？
AlN、Al₂O₃、Si₃N₄セラミック基板間の性能の違いを理解することで、エンジニアとメーカーは性能と寿命を向上させるために材料選択を最適化することができます。
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