スマート多層 AlN 基板は DBC および AMB パワー エレクトロニクス パッケージングに革命をもたらすことができますか?

パワーエレクトロニクスにおける窒化アルミニウム (AlN) 基板の概要

パワー エレクトロニクスの分野では、電力密度の継続的な増加に伴い、熱管理がシステムのパフォーマンスと信頼性を制限する重要な要素となっています。窒化アルミニウム (AlN) は、高い熱伝導率 (最大 170 W/mK) と優れた電気絶縁性を備えた材料として、徐々に高性能パワー エレクトロニクス パッケージのコア基板になりつつあります。 AlN の低い熱膨張係数 (CTE) 特性により、シリコンなどの他の主要材料と良好な熱応力マッチングを実現でき、安定した効率的なパワー エレクトロニクス システムを構築するための強固な基盤を提供します。この論文の目的は、パワー エレクトロニクス パッケージングの革新と開発に新しいアイデアを提供するために、AlN ベースのスマート多層基板と、直接接合銅 (DBC) および活性金属ろう付け (AMB) パワー エレクトロニクス基板におけるその応用について議論することです。テクノロジー

窒化アルミニウム (AlN) 基板のユニークな利点

AlN基板 優れた熱伝導率により、効率的な放熱に最適です。パワー エレクトロニクス デバイスでは、熱管理が重要であり、AlN の効率的な熱伝達能力により、デバイスの動作温度が効果的に低下し、耐用年数が延長され、システムの安定性が向上します。同時に、AlN は強力な電気絶縁体として、パワー エレクトロニクス システムの電気的安全性を確保し、電流漏れや短絡によって引き起こされる障害を回避します。さらに、AlN の低 CTE 特性は、AlN と他の一般的に使用される材料 (シリコン、セラミックなど) との間の熱応力の差を最小限に抑え、パッケージング中の熱応力の問題を軽減し、パッケージの信頼性と長期安定性を向上させるのに役立ちます

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スマート多層 AlN 基板の設計とイノベーション

スマート多層 AlN 基板は、高い熱伝導率と低い CTE の利点を維持することに基づいて、多層構造設計を通じてより複雑な回路レイアウトと機能統合を実現します。この設計は、熱伝導経路を最適化し、放熱効率を向上させるだけでなく、システム統合の可能性をさらに高めます。たとえば、温度センサーや熱管理制御ユニットなどのインテリジェント コンポーネントを多層構造に埋め込んで、リアルタイムの温度監視と調整を実現し、パワー エレクトロニクス システムのインテリジェンス レベルをさらに向上させることができます。さらに、多層設計により基板の機械的強度も向上し、複雑な作業条件への適応性も向上します。[38]

AlN 基板への DBC および AMB 技術の応用

DBC技術は、銅の高い電気伝導率とAlNの高い熱伝導率を利用し、直接接合プロセスにより銅層をAlN基板に強固に付着させ、効率的な放熱を備えたパワーエレクトロニクス基板を形成します。この基板は優れた熱伝導性を備えているだけでなく、良好な電気絶縁性も維持しており、高電力密度および高電圧レベルのパワーエレクトロニクス用途に適しています。 AMB テクノロジーは、活性金属層を介した AlN と金属 (銅など) の直接接続を実現し、熱伝達効率をさらに向上させ、界面の熱抵抗を低減します。 AMB基板は、新エネルギー自動車、スマートグリッド、風力発電などの分野で幅広い応用の可能性を示しており、効率的で信頼性の高いパワーエレクトロニクスシステムの構築を強力にサポートしています

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要約すると、ALN ベースのスマート多層基板とその DBC および AMB パワー エレクトロニクス基板への応用は、パワー エレクトロニクス パッケージング技術の革新と開発に新たな道を切り開きました。 AlN 材料の独自の利点を最大限に活用し、インテリジェントな多層設計と高度なパッケージング技術を組み合わせることで、パワー エレクトロニクス システムの熱管理効率と電気的性能を大幅に向上させるだけでなく、新エネルギー、スマートグリッドなどの分野の急速な発展。将来的には、材料科学とパッケージング技術の継続的な進歩に伴い、ALNベースのスマート多層基板はより幅広い分野で重要な役割を果たし、より効率的でインテリジェントで信頼性の高いパワーエレクトロニクスシステムの構築に貢献すると予想されます。