パワーモジュール用セラミック基板

セラミック基板は、独自の熱的、機械的、電気的特性を持つ材料であり、要求の厳しいパワーエレクトロニクス用途に最適で、主にパワーモジュールに使用されます。

パワーモジュールの最新の用途である電気自動車（EV）やハイブリッド電気自動車（HEV）では、より小型の回路からより高い電圧と電力を供給することが求められており、IGBTやMOSFETなどの高密度に実装された半導体デバイスからの熱を効率的に放散しながら高電圧絶縁を提供できる回路材料が求められています。

パワーモジュール用DBCおよびAMBセラミック基板は、セラミック板の両面に銅板を接合した接続部品です。
これらのセラミック基板は、高い熱伝導率と銅の優れた電気伝導性、そして高い絶縁性を備えています。銅の高い電気伝導性は大電流に対応し、セラミック基板の優れた誘電特性は、パワーモジュールの高密度実装回路に必要な高い絶縁性を実現します。
セラミック基板の熱膨張係数（CTE）は、基板上の金属配線や基板にはんだ付けされた部品の熱膨張係数（CTE）とほぼ一致しています。これにより、部品やはんだ接合部の破損につながる応力を最小限に抑えることができます。

セラミック基板とは、セラミック板上に銅層を形成し、回路パターンをエッチングで形成する基板です。セラミック材料には、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素などがあります。
銅とセラミックの接合には、ダイレクトボンド銅（DBC）、ダイレクトプレーティング銅（DPC）、活性金属ろう付け（AMB）など、様々な方法があります。

材料比較:

1. 酸化アルミニウム基板
最もコスト効率が高く、優れた性能を発揮する材料
低い熱伝導率

2. 窒化アルミニウム基板
高熱伝導率 170W/mK
CTE（熱膨張係数）シリコンに極めて近い
高い曲げ強度

3. 窒化ケイ素基板
優れた曲げ強度
優れた破壊靭性
優れた熱伝導性