セラミック基板: パワーモジュールに推奨される材料の利点は何ですか?

今日、電子製品の人気はますます高まっており、PCBは電子製品の重要な部分として、その品質と安定性が重要な役割を果たしています。 PCB基板の中でもセラミック基板は他のPCB基板とは異なる優れた性能を持っているため注目が高まっています。セラミック基板は、特殊な熱的、機械的、電気的特性を備えたパワー モジュールで一般的に使用される材料であり、要求の厳しいパワー エレクトロニクス アプリケーションに最適です。これらの基板はシステムの電気的機能を可能にし、機械的安定性と優れた熱性能を提供し、さまざまな独自の設計に適合します。

セラミック基板のメリット

セラミック基板は通常、パワーモジュールの銅/金属複合材料内に配置され、パワーエレクトロニクス回路の一部として機能します。これらは、PCB が期待どおりに動作することを可能にする PCB のような機能を提供するのに役立ちます。セラミック基板には、他の金属またはプラスチックベースの基板に比べて多くの利点があります。

● 優れた熱伝導性: セラミック材料の優れた熱伝導性により、DBC セラミックは優れた熱伝導性を備え、効果的に熱を放散し、電子製品の安定性を確保します。

●優れた機械的特性：セラミック材料は優れた硬度と靭性を備えており、衝撃や振動に効果的に耐え、電子部品の安全性を保護します。

▲ 代表的な基板の位置と機能

●優れた耐食性：セラミック材料は優れた耐食性を備えており、化学物質の浸食に効果的に抵抗でき、電子製品の長期安定性を確保します。

● 熱膨張係数の良好なマッチング：セラミック材料と銅箔間の熱膨張係数のマッチングが良好で、温度差による熱応力を効果的に回避し、回路基板の安定性を確保できます。

セラミック基板の準備

● 原材料の準備: PCB セラミックの製造では、適切な原材料の選択が重要です。一般に、セラミック板の主な材料には、セラミック粉末、バインダー、導電性粉末などが含まれます。このうちセラミック粉末はPCBの主材料であり、アルミナ、ジルコニアなどが一般的に使用されます。製品の品質を確保するためには、原料の選択時に粒子径や不純物含有量を管理する必要があります。

● 粉末成形：原料が準備できたら、混合したセラミック粉末とバインダーを成形機に押し込んでプレス成形する必要があります。グラウト機、スタンピングマシン、成形機など、成形機にはさまざまな種類があります。成形プロセスでは、製品の均一性と密度を確保するために、圧力とプレス速度を制御する必要があります。コーディング層: 銅箔の層をコーティングします。通常はポリイミド (PI) または有機物を含むエポキシ樹脂です。

● 導電パターンの作成: 導電パターンの作成は、PCB セラミック プレートの製造における重要なステップです。一般に、導電性粉末を粘着性のペースト状にしてブランク本体に印刷して導電パターンを形成する。印刷の際には、接着剤ペーストを均一に塗布するために専用の印刷機を使用する必要があります。同時に、製品の使用要件を確実に満たすように、印刷前に導電線のレイアウトを設計する必要があります。

● 高温焼結：導体パターンの作製完了後、作製したブランク体を焼結炉に入れて焼結処理を行う必要があります。焼結の際、焼結温度は1500～1700℃に制御する必要があり、焼結時間は通常1～2時間です。焼結プロセス中に、導電性粉末がセラミックプレートと化学反応して導電線を形成します。

● 修理と加工：焼結セラミックプレートの表面は十分に滑らかではないため、修理と加工が必要です。ドレッシング工程には、研磨、切断、打ち抜きなどが含まれます。このステップを CNC 工作機械などの自動加工装置で使用すると、加工精度と効率が向上します。

●表面処理：表面仕上げと耐摩耗性を高めるPCBセラミックプレート。一般的に使用される表面処理方法には、研磨、研磨、コーティングなどが含まれます。

したがって、セラミックプレートの製造プロセスでは、製品の品質と安定性を確保するために、複数の精密な機械加工と制御が必要です。セラミックプレートの貼り付け工程では、長期使用による損傷や問題を避けるために、品質管理にも注意を払う必要があります。

AlNセラミック基板の応用

セラミック基板は、成長する再生可能エネルギー産業や自動車電化産業など、世界中の多くの特に先進的な電子システムで広く使用されています。ここではいくつかの重要な市場を紹介します。アプリケーション:

①電気自動車・ハイブリッド自動車と車両の電動化

車両電動化技術の進歩のおかげで、今日の自動車は大幅に快適かつ安全になりました。また、自動車メーカーは、低公害車に対する市場の需要の高まりに応えるために、車両のパワートレインをマイルドハイブリッドから全電気システムにアップグレードすることにも取り組んでいます。電化が進むと、より多くの電力の使用が必要になります。厳密な機械的範囲内で新しい電気的機能の開発を推進するには、高電流および高電圧のソリューションが必要です。セラミック基板は、その優れた品質により、電動パワーステアリング、電動ブレーキシステム、一体型スターターオルタネーター、ディーゼルおよびウォーターポンプ制御、モーターおよびエンジン制御、HEV/EVコンバータ/インバータ、LED照明などの市場アプリケーションで広く使用されています。オルタネータ。

②再生可能エネルギー

セラミック基板は、太陽光発電 (PV) や風力発電用のインバーターや集中型太陽光発電 (CPV) 用のコンバーターなど、風力発電や太陽光発電およびエネルギー貯蔵の技術を含む、再生可能エネルギー業界全体のさまざまな用途で使用されています。

③産業

セラミック基板は、幅広い一般産業アプリケーションシナリオで優れた性能を示しています。セラミック基板の産業用途シナリオには、ポンプ制御、周波数変換ドライブ、トラクションドライブ、電源、ペルチェ、クーラー、カスタムモーター制御、オンボードチップ標準化半導体モジュール、DC/DCコンバータ、AC/DCコンバータなどが含まれます。

④白物家電

エネルギー効率、騒音制御、メンテナンスの容易さ、安全機能に対する消費者の好みは、白物家電としても知られる大型家電製品に対する需要に影響を与えます。セラミック基板は、家電製品のモーターを駆動するスマート パワー モジュールなど、あらゆる種類の主要な家電製品の多数の用途に使用されています。

この記事は IACECHINA からの転載です。