DPCまたは厚膜設計に取り組んでいる際、熱の問題が再び浮上することがあります。デバイスは高温になります。それでも基板は絶縁性を保たなければなりません。窒化アルミニウムは、どちらかを選ばずに両方に対応できる数少ない材料の一つです。
ここでご紹介するAlN基板は、2つの熱伝導グレードをご用意しています。170 W/mKは主力グレードであり、DPCや厚膜印刷のほとんどの用途に対応できます。230 W/mKは、電力密度が高く、接合温度のマージンが率直に言って厳しくなっている設計向けです。どちらも純度95%のAlNです。曲げ強度は400 MPa以上です。最大サイズは138 × 190 mm、厚みは0.38 mmから2.0 mmまで対応しており、レーザー加工では最小0.2 mmの穴あけが可能です。
そもそもなぜAlNなのか？
簡単に言えば、熱は素早く通しますが、電気は通しません。アルミナと比較すると、熱伝導率はまったく異なるレベルにあります。電力密度が高まるにつれて、この差はますます重要になります。純度95%という水準は意図的な選択です。要求の厳しい産業用途に十分対応できる品質でありながら、ラボグレードの材料を追い求めるコストを避けられます。実際に販売する製品を作る際に意味のある、バランスの取れた選択です。
2つの熱伝導グレード——どちらを選ぶべきか
170 W/mKグレードは、DPCおよび厚膜アプリケーションのほとんどに問題なく対応できます。230 W/mKグレードは、熱マージンが薄い高電力密度のケース向けです。すべての設計に必要なわけではありません。しかし、限界に近い状況では、その余分な熱伝導率が、余裕のある設計とそうでない設計の分かれ目になることがあります。
サイズと厚み：実用的な範囲
最大サイズは138 × 190 mmです。
以下が標準サイズです。
101.6 × 101.6mm、114 × 114mm、120 × 120mm、127 × 127mm、130 × 130mm、132 × 132mm、132 × 147mm、138 × 190 mm。
厚みのオプションは、0.38mm、0.5mm、0.635mm、0.76mm、1.0mm、1.2mm、2.0 mmです。
公差の詳細——反りについて詳しく見る理由
厚み公差は±0.05 mmです。平坦度は±0.05 mmです。反りは3‰です。DPCおよび厚膜印刷において、反りは歩留まりの緩やかな低下の原因となることが多いです。反りが小さいほど、メタライズおよび印刷プロセス中の位置合わせ精度が向上します。
表面仕上げは2種類あります。焼結まま（as-sintered）はRa 0.3〜0.4です。研削またはラッピングはRa 0.4〜0.5です。どちらを選ぶかは、メタライズ、印刷、実装など、次工程の内容によって異なります。
穴あけとレーザー加工
レーザー加工では、±0.05 mmの公差で最小穴径0.2 mmまで対応できます。位置決め穴、サーマルビア、電気的相互接続穴など、一般的な用途をカバーしています。熱影響ゾーンは小さく抑えられており、セラミックのような脆性材料には欠かせない特性です。
これらの基板の実際の用途
DPCでは、AlNはパワーLED、レーザー、パワーモジュールの下に絶縁・熱伝導層として使用されます。230 W/mKグレードは、高電力密度設計においてその真価を発揮します。厚膜印刷では、AlNは厚膜抵抗体、導体、誘電体層——ヒーター、センサー、パワーエレクトロニクスモジュール——を担います。さらに、同じ基板がパワー半導体モジュール、高温エレクトロニクス、絶縁性と熱伝導率の両方が高い水準で求められるカスタム設計にも使用されています。
供給面について
純度95%のAlN材料は安定した量産体制にあります。厚み、平坦度、反り、粗さは、規格に応じて全数検査またはサンプリング検査で確認されています。レーザー加工による穴の位置精度は厳密に管理されています。標準サイズは迅速に対応できます。カスタムサイズおよび厚みにも対応しています。
まとめ
以上が、過剰仕様に陥ることなく、DPCおよび厚膜印刷の主要な要件をカバーする内容です。図面や仕様書をお送りいただければ、サンプル、技術的なアドバイス、お見積もりをご提供いたします。
