半導体・電子分野におけるアドバンストセラミックスの応用

半導体・電子分野におけるアドバンストセラミックスの応用

半導体・電子部品業界では、高温、急速な熱サイクル、高電圧、超クリーンな製造環境といった過酷な条件下でも確実に動作する材料が求められている。 アドバンスト・セラミックス は、機械的強度、電気絶縁性、熱安定性、化学的不活性といった優れた特性を兼ね備えているため、この分野で不可欠な存在となっている。例えば アルミナ, 窒化アルミニウム, 窒化ケイ素 (Si₃N₄), ジルコニア(ZrO₂), 酸化ベリリウム (BeO)そして 窒化ホウ素 は、半導体処理装置、マイクロエレクトロニクス・パッケージング、高性能電子機器に広く使用されている。

半導体・エレクトロニクス用途向けアドバンスト・セラミックスの主な利点

アルミナや窒化アルミニウムのようなセラミックスは、10kV/mmを超える絶縁耐力を持ち、次のような用途に最適である。 高電圧回路の絶縁体 そして マイクロチップ用基板.漏電を防止する機能により、高速電子機器のシグナルインテグリティが確保される。

窒化アルミニウムと酸化ベリリウムは、卓越した熱伝導率（AlN：～170～200W/m・K、BeO：～200～250W/m・K）を示すため、以下のような環境で効率的な放熱が可能です。 パワー半導体, LEDモジュールそして RF機器.これは過熱を防ぎ、デバイスの寿命を延ばす。

アドバンスト・セラミックスは、極低温レベルから1,000℃を超える温度まで、その形状と性能を維持する。これは 半導体製造装置リソグラフィ、エッチング、蒸着プロセスでは、精密な公差が重要である。

半導体の製造には、しばしば攻撃的な化学薬品やプラズマ環境が使用されます。窒化ケイ素やアルミナのような材料は、化学薬品やプラズマ環境に強い。 エッチング液、酸、反応性ガスでの部品寿命の長さを保証する。 プラズマエッチング装置、CVDリアクター、ウェハーハンドリングシステム.

多くのセラミックス、特に窒化ケイ素は熱膨張係数が小さく、急激な温度変化時の熱応力を低減し、様々な半導体材料との相性を良くしている。

メリットだ：

  • 優れた信頼性：高温や電圧ストレス下でも安定
  • 小型化の強化：コンパクトで高性能な設計が可能
  • 熱管理の向上：パワーエレクトロニクスの過熱を防止
  • 密閉シール能力：繊細な半導体部品を湿気や汚染物質から保護
  • 高周波性能：5Gおよびレーダーシステム用低誘電損失材料

半導体・エレクトロニクス用途の主要材料

Great Ceramicでは、半導体およびエレクトロニクス産業における高性能セラミックの応用を推進することに尽力し、お客様がかつてないレベルの性能、信頼性、および持続可能性を達成できるよう支援しています。

素材 コアプロパティ 代表的なアプリケーション
アルミナ（Al₂O₃） コストパフォーマンスに優れ、断熱性に優れ、熱伝導率は中程度 LED基板、多層パッケージ、セラミックPCB
窒化アルミニウム（AlN） 高熱伝導性、電気絶縁性、SiとのCTEマッチング パワーモジュール基板、RFデバイスヒートスプレッダ
窒化ケイ素 (Si₃N₄) 高い破壊靭性、耐熱衝撃性 ウェハーハンドリングアーム、パワーエレクトロニクス基板
炭化ケイ素（SiC） 高強度、耐食性、熱安定性 CVDチャンバー部品、拡散炉ライナー
窒化ホウ素（BN） 熱伝導体＋電気絶縁体、機械加工可能 RF/マイクロ波デバイス用ヒートシンク、インターフェース層
機械加工性ガラスセラミックス（MGC） 精密加工が容易、1000℃まで安定 試作部品、小ロット精密部品
ZTA（ジルコニア強化アルミナ） 高い耐摩耗性、破壊靭性の向上 精密ガイド、半導体ハンドリングツール

金属やプラスチックに対する性能上の優位性

プロパティ アドバンスト・セラミックス 金属 プラスチック
熱伝導率 高い（AlN 最大260 W/m-K） 中程度（銅：～400W/m・K） 低い (<1 W/m-K)
電気絶縁 良好（>10¹³Ω・cm） 貧しい グッド
耐食性 素晴らしい 可もなく不可もなく グッド
高温安定性 エクセレント (>1000°C) 良好（500～800） 悪い (<200°C)
耐摩耗性 素晴らしい グッド 貧しい

主な用途

  • AlNセラミック基板 で パワーモジュール（IGBT、MOSFET） 電気自動車と再生可能エネルギー・システム用

  • DBC/AMB基板 セラミックと銅層を組み合わせることで、優れた放熱性を実現。

  • LEDパッケージング:コスト効率の高い一般照明用のAl₂O₃、UVおよび高出力LED用のAlN。

  • 5G RFモジュール:低損失セラミックスは、高周波伝送における信号の減衰を低減します。

  • Si₃N₄とSiC ウェーハハンドリングアーム、エッチングチャンバー部品、CMP（化学的機械的平坦化）部品用。

  • BN MOCVDシステムのヒートシールドやサセプターライナーとして。

  • Al₂O₃ プラズマに強いノズルと絶縁体。

  • 過酷なプロセス環境における長寿命化により、メンテナンスのダウンタイムを削減します。

  • LTCC（低温同時焼成セラミック） 小型RFおよびマイクロ波モジュール用基板。

  • MLCC（積層セラミックコンデンサ） フィルタリングとエネルギー貯蔵のためのBaTiO₃をベースにしている。

  • 誘電体共振器 と、5G基地局やレーダーシステム用のアンテナ。

  • MGCとZTA ウェハーアライメント治具および位置決めツール用。

  • ピックアンドプレースシステムにおける高精度ロボットアーム用のカスタムセラミック加工。

  • ウェーハ固定用高純度Al₂O₃製静電チャック（ESC）プレート。

半導体グレードセラミックスの製造能力

グレートセラミックでは、以下を専門としています。 先端セラミック部品のカスタム加工.当社の精密製造サービスは、各部品が厳しい公差と滑らかな仕上げで正確な設計仕様を満たすことを保証します。私たちは提供します：

  • 公差±0.001 mmまでの精密CNC加工。
  • マイクロビアと複雑形状のレーザー微細加工。
  • 金属との気密封止のためのメタライゼーションとろう付け。
  • 少量生産の研究開発用部品のラピッドプロトタイピング。
  • サブミクロンの平坦度への表面仕上げ（研磨、ラッピング）。

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よくある質問（FAQ）

窒化アルミニウム（AlN）と低損失アルミナは、誘電損失が低く熱伝導率が良いため、最も一般的に使用されている。

セラミックは高い熱伝導性と電気絶縁性を兼ね備えており、別の絶縁層を必要としない。

SiC、Si₃N₄、高純度アルミナは、CF₄やCl₂などのプラズマガスに耐性があり、動作寿命が延びます。

MGCはプロトタイピングや少量生産には理想的だが、大量生産には高性能セラミックに取って代わられるかもしれない。

AlNは著しく高い。 熱伝導率 (最大180W/m・K）の放熱に効果的である。 パワーモジュール そして RF機器.

はい。 耐熱性、電気絶縁性、機械的安定性 が重要であり、セラミックはプラスチックよりも優れている。

もちろん。次のような素材がある。 AlN、Al₂O₃、Si₃N₄。 は、ウェハーハンドリング、パッケージング、基板製造に広く使用されている。

グレート・セラミック

アドバンストセラミックスの信頼できるパートナー

アドバンスト・セラミックスは、より高い電力密度、より改善された熱管理、より長いデバイス寿命を可能にし、半導体およびエレクトロニクス産業を再定義している。

Great Ceramicは、精密機械加工、カスタム設計、およびメタライゼーションサービスを提供し、お客様のエレクトロニクスアプリケーションの厳しい要件を満たし、カスタム高性能セラミック部品を作成します。

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