窒化シリコン基板

 

窒化ケイ素基板の用途

近年、半導体デバイスは高出力化、高周波化、高集積化の方向に発展している。高出力半導体デバイスは、風力発電、太陽光発電、電気自動車、LED照明などの分野で広く使用されている。どのような半導体デバイスでも、動作時には一定の損失が発生し、その損失の大部分は熱の形で放散され、ある種のデバイス故障を引き起こす。統計によると、熱によるデバイス故障は55%にも上る。

窒化ケイ素基板は、熱伝導性、機械的特性、高融点、高硬度、高耐摩耗性、耐酸化性などに優れ、ハイエンド半導体、特にハイパワー半導体に最適な材料である。

窒化ケイ素基板は以下の特性を持つものとする：

  1. 絶縁性が高く、電気絶縁破壊に強い；
  2. 高い熱伝導率：熱伝導率は、直接半導体デバイスの動作条件と寿命に影響を与え、貧しい放熱は、温度フィールドの不均一な分布につながるまた、大幅に電子デバイスのノイズを増加させます；
  3. 熱膨張係数はパッケージ内の他の素材と一致する；
  4. 良好な高周波特性：低誘電率、低誘電損失；
  5. 滑らかな表面と均一な厚さ：基板表面への印刷回路を容易にし、印刷回路の均一な厚さを確保する。

半導体デバイスに使用されるsi3n4基板

現在、一般的に使用されている基板材料には、主にセラミック基板、ガラスセラミック基板、ダイヤモンド、樹脂基板、シリコン（Si）基板、金属または金属マトリックス複合材料があります。

現在、生産が開始されている応用セラミック基板材料には、主に酸化ベリリウム（BeO）、アルミナ（Al2O3）、亜硝酸アルミニウム（AlN）などがあります。半導体デバイスの高出力化、高周波化に伴い、セラミック絶縁基板の熱伝導率や機械的特性に対する要求が高まっています。現在、窒化ケイ素は高熱伝導性と高信頼性を有する最も有望なセラミック基板材料として国内外で認知されています。単結晶窒化ケイ素の理論熱伝導率は400W-M-1 -K-1以上に達することができ、高熱伝導基板になる可能性がある。

Si3N4には、アルファ相、ベータ相、ガンマ相の3つの結晶構造がある。Si3N4の最も一般的な形態であるα相とβ相は六方晶構造であり、常圧下で作製することができます。窒化ケイ素基板は、大きな硬度、高強度、小さな熱膨張係数、高温での小さなクリープ、良好な耐酸化性、良好な熱腐食性能、小さな摩擦係数、油潤滑金属の表面に似ているなど、多くの優れた特性を持っています。Si3N4セラミックスは、最も優れた総合特性を持つ構造用セラミックスです。

高熱伝導窒化ケイ素基板材料の影響因子

原料粉末の影響

原料粉末はセラミックスの物理的・機械的特性に影響を与える重要な因子であり、特に高熱伝導性Si3N4基板では、原料粉末の純度と粒径がSi3N4の熱伝導率と機械的特性に重要な影響を与える。

焼結助剤の影響. 

窒化ケイ素は強い共有結合化合物を構築するために属し、固相拡散に依存して、焼結密度を高めるために、MgOスタイル、Al2O3、CaO、希土類酸化物などの焼結助剤を添加する必要が難しい、焼結プロセスでは、焼結助剤は、窒化ケイ素粉末の表面上のネイティブの酸化物と一緒に添加することができ、低融点共晶溶液の形成は、緻密化を実現するために液相焼結メカニズムを使用しています。すべての焼結助剤が良い焼結効果を発揮できるわけではないことに注意すべきである。si3N4の熱伝導率を向上させる鍵は、適切な焼結助剤を選択し、合理的な配合システムを策定することです。焼結助剤は酸化物焼結助剤と非酸化物焼結助剤に大別される。さらに希土類酸化物焼結助剤（Y2O3、CeO、La2O3、Yb2O3）とCaO、MgO焼結助剤に分けられる。

Si3n4基板サプライヤー

Great Ceramicは長年の精密工学セラミックス加工の経験を持ち、お客様に優れた窒化ケイ素セラミックス製品を提供することをお約束します。弊社は0.15mm以上の厚さの窒化ケイ素基板を供給することができ、お客様の要求に応じて、仕様とサイズをカスタマイズすることができます。

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