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セラミック基板:アルミナと AlN

どちらもセラミックですが、置き換えはできません。熱伝導率と膨張が、どちらが用途に耐えるかを決めます。

Hitech Circuits エンジニアリングデスク

中国・深セン · PCB製造・実装

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技術監修: プロセス数値は公開中の能力表と照合済みです。

セラミック基板と FR-4 の違い、アルミナと AlN の比較

アルミナ(Al₂O₃)

主力のセラミックです。絶縁耐力が良く、熱伝導率は中程度、厚膜と直接接合銅(DCB)の工程が成熟しており、2つの中で安価です。センサー基板、LED 基板、熱負荷が中程度のパワー回路に向きます。

窒化アルミニウム(AlN)

熱伝導率が高く、熱膨張がシリコンに近いため、大型ダイへの応力が減ります。代償は硬く脆い基板と狭い工程窓で、高電力密度の用途に限定されます。

FR-4 と異なる設計ルール

  • 寸法はエッチングした銅箔ではなく、メタライズの工程で決まります。
  • ビアはレーザーで加工して充填またはメタライズするため、パッドの形状が変わります。
  • 基板は通常、片面か両面です。多層セラミックも存在しますが、コストが急に上がります。

熱モデルとダイのフットプリントをセラミック基板メーカーへお送りください。基材の選択は、平方ミリメートルあたりのワット数と許容接合部温度から決まります。

技術仕様

代表的な層数
1〜2層
回路金属
銅または厚膜メタライズ
基板サイズ
最大 580 × 1900 mm(FR-4 の参考値)

よくあるご質問

  • アルミナより窒化アルミニウムが高コストに見合うのはどんなときですか。

    AlN はアルミナより数倍熱を伝えるため、小さなダイ面積から大きな電力を逃がす必要がある場面——パワーモジュール、レーザードライバ、高輝度 LED アレイ——で選ばれます。熱負荷が中程度なら、アルミナのほうが安く機械的にも丈夫です。

  • セラミック基板にめっきスルーホールは作れますか。

    作れますが、工程は FR-4 と異なります。穴はレーザーで加工し、焼成後の基板にメタライズします。設計ルールも工具も違うため、セラミックの構成はレイアウトを固める前に検討すべきです。

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