セラミックPCB

一般的な材料には、酸化アルミニウム（Al₂O₃、純度60%～96%）、窒化アルミニウム（AlN）、酸化ベリリウム（BeO、毒性のため徐々に置き換えられている）などがあります。96%の酸化アルミニウムは、アプリケーションの60%以上を占めています。

Al₂O₃（96％）は約25W/m・K、AlNは170～230W/m・K、酸化ベリリウム（BeO）は約250W/m・Kです。

酸化アルミニウム（6〜7 ppm/°C）、窒化アルミニウム（4.5 ppm/°C）、FR4 の 18〜22 ppm/°C よりもはるかに低い。

室温では、Al₂O₃ 基板の絶縁抵抗は >10¹⁴Ω、AlN 基板の絶縁抵抗は >10¹³Ω です。

96% 酸化アルミニウムの誘電率は約 9.8 (1MHz)、AlN の誘電率は約 8.5 (1MHz) です。

動作温度：-55℃〜300℃、800℃を超える短時間の高温にも耐えられます。

モース硬度は6〜9、酸化アルミニウム（96％）はレベル7に達し、加工が困難です。

Al₂O₃（96％）は約3.85g/cm³、AlNは約3.26g/cm³です。

誘電損失が低い（tanδ＜0.002）、信号伝送遅延が小さい。

吸水率は0.01%未満で、有機基質（FR4の吸水率0.15%～0.2%）よりも大幅に低いです。

厚膜プロセス（スクリーン印刷）、薄膜プロセス（スパッタリング/蒸着）、同時焼成プロセス（HTCC/LTCC）など

HTCC の焼結温度は 1500 ～ 1600℃、LTCC は 850 ～ 900℃ です。LTCC はコストが高くなりますが、受動部品を統合できます。

薄膜プロセスでは線幅/間隔10μm/10μmを実現でき、厚膜プロセスでは100μm/100μm程度となります。

レーザードリリングの最小穴径は50μm、機械ドリリングの最小穴径は100μmです。

直接接合銅（DBC）、活性金属ろう付け（AMB）、厚膜印刷。

一般的な銅層の厚さは 0.1 ～ 0.3 mm で、最大 0.5 mm になります。

接着強度 >25N/mm、熱サイクル回数は1000回以上（-40℃～150℃）。

薄膜プロセスRa

レーザー切断、ダイシング、機械切断。レーザー切断精度は±25μmです。

薄膜プロセスの歩留まりは約85%～90%、厚膜プロセスの歩留まりは約90%～95%です。

鋭角設計を避け、フィレット半径 ≥ 0.2mm とし、熱応力が集中する領域に放熱穴を追加します。

フリップチップボンディング、ワイヤボンディング、共晶溶接などにより、フリップチップボンディングの熱抵抗は 0.5℃/W と低くなります。

5G基地局（信号損失

熱抵抗を低減。IGBTモジュールにAlN基板を使用することで、熱抵抗を1.5℃/Wまで低減できます。

耐高温性、耐振動性に優れており、エンジン制御ユニット(ECU)にも使用できます。

熱抵抗を3℃/W以下に抑えた高出力LED用放熱基板。

1オンスの銅箔の場合、温度が10℃上昇すると、線幅1mmで約2Aを流すことができます。

同時焼成プロセスで積み重ねることで、LTCC は最大 100 層以上を実現できます。

Al₂O₃（96％）の曲げ強度は300MPa以上、AlNの曲げ強度は350MPa以上です。

耐放射線性（10⁶Gyの線量に耐えられる）、軽量（密度は金属基板の約1/3）。

温度サイクル試験（-40℃～125℃、1000回）、耐湿熱試験（85℃/85%RH、1000時間）。

メタライゼーション層の亀裂（Al₂O₃ DBC基板の故障サイクルは約500～800回）。

厚さ1mmで≥5kV、部分放電開始電圧>2kVに耐えることができます。

テープ剥離テスト（3M 610テープ）、金属層の剥離なし。

通常の使用条件下では 10 年以上に達する可能性がありますが、高温多湿の環境では 5 年に短縮されます。

X線検出、超音波走査顕微鏡（C-SAM）、最大10μmの解像度。

正弦振動 5〜2000Hz、加速度 5g、ひび割れなしで 2 時間持続します。

96 時間の塩水噴霧試験 (5% NaCl 溶液)、金属化層の腐食なし。

人体モデル (HBM) >2kV、機械モデル (MM) >200V。

-40℃〜150℃、変換時間

セラミック基板のコストは、主に材料とプロセスが複雑なため、FR4 の 5 ～ 10 倍になります。

大量生産、プロセスの最適化（薄膜の代わりに厚膜を使用するなど）、低コストの材料の選択（60% 酸化アルミニウムなど）。

絶縁性能が向上し（金属基板には絶縁層が必要）、熱膨張係数がチップとより一致します。

酸化アルミニウム（60%）

材料の種類、プロセスの複雑さ、層数、サイズ、注文数量。

リジッドフレックスプロセスで実現できますが、コストは 20% ～ 30% 増加します。

総コストの約15%～20%を占めますが、歩留まりの向上により大幅に削減できます。

受注数量が5,000個を超えると単価が大幅に下がります。

開発サイクルが長い（3〜6か月）、金型コストが高い（約50,000〜100,000元）。

AlN基板の放熱性能はアルミニウムベースのPCBの3倍ですが、コストは4倍高くなります。

ネジで固定するか、熱伝導性接着剤（熱抵抗

リフローはんだ付けピーク温度：240〜260℃、持続時間

再加工は可能ですが、高温によりセラミックにひび割れが生じる可能性があり、成功率は約 70% です。

IPA (イソプロピルアルコール) 超音波洗浄機で 10 分未満洗浄します。

動作環境の湿度を 40% ～ 60% に維持し、静電気防止リストバンドを着用してください。

熱膨張係数が近い材質を選択し、隙間を熱伝導性シリコングリースで埋めます。

熱応力によりセラミックにひび割れが生じる可能性があるため、推奨されません。

M3ネジの締め付けトルク：応力集中を避けるため0.8～1.2N・m。

赤外線サーマルイメージングでホットスポットを検出し、抵抗テストで接続性を確認します。

保管: 湿度

IPC-6012（リジッドプリント基板の性能仕様）、MIL-P-55110（軍事規格）。

UL認証（難燃性）、RoHS認証（有害物質不使用）、ISO 9001。

厳格な振動および衝撃耐性要件を備えた MIL-STD-810G 環境テストに適合します。

AEC-Q100 (チップ) および AEC-Q200 (受動部品) 認証が必要です。

鉛やカドミウムなどの有害物質の使用を制限する EU REACH 規制に準拠します。

UL 94 V-0 定格 (火炎伝播なし)、酸素指数 >30%。

ISO 13485医療機器品質管理システムに準拠します。

AS9100 航空宇宙品質管理システム認証が必要です。

EN 55032 電磁放射規格に準拠し、伝導放射は 40dBμV 未満です。

サードパーティ認証機関：SGS、TÜV、Intertek。

接合プロセス（例：DBC 銅箔の酸化）を検査し、表面を再処理します。

小さな亀裂はエポキシ樹脂で埋め、ひどい亀裂の場合は下地を交換します。

はんだ付け温度プロファイルを調整し、フラックス活性を制御します (RA グレード)。

配線を最適化し、低誘電率材料を使用し、接地層を追加します。

熱伝導経路を検査し、熱抵抗をテストします（目標

焼結プロセスが不均一であるか、熱応力の緩和が不十分です。製造プロセスを最適化してください。

プラズマで洗浄して有機残留物を除去します。

漏れ箇所を特定するための絶縁抵抗テスト (1000V DC)。

保護コーティング（ニッケル金メッキなど）を強化し、腐食性ガスを避けてください。

基板の厚さを増やし（0.5mm以上）、コーナーデザインを最適化します。

薄型化（

高い熱伝導率（100W/m・K）と強度を持つ窒化ケイ素（Si₃N₄）。

セラミック3Dプリントにより、50μmの精度で複雑な放熱構造を実現しました。

シミュレーション アルゴリズムを使用して熱分布を最適化し、設計サイクルを 30% 短縮します。

年間市場成長率が20%を超えるSiCパワーモジュールに使用されます。

低い誘電損失は高周波通信のニーズを満たし、2025 年までに需要が 50% 増加すると予想されています。

水性厚膜ペーストは有機溶剤の代わりに使用され、VOC の排出を削減します。

熱膨張係数を一致させることが困難なため、バッファ層材料が必要になります。

EUVリソグラフィーは10nmレベルの回路を実現しますが、現在は実験段階です。

低温での高い安定性により、量子チップのキャリアとして利用できる可能性があります。

最高耐熱温度：800℃、高温メタライゼーション材料（モリブデンマンガン法など）が必要。

ポッティングにより 100MPa の圧力に耐え、IP68 保護を実現します。

中性子放射線を遮蔽するために、耐放射線セラミック（炭化ケイ素など）を使用します。

特性インピーダンス（50Ω）を制御し、誘電損失（tanδ

熱流密度最大100W/cm²のマイクロチャネル放熱構造を採用。

ISO 10993 生物学的試験に準拠した表面不動態化が必要です。

耐熱性と絶縁性に優れ、システム効率が1%～2%向上します。

高電圧 DC (HVDC) 絶縁要件を満たし、耐電圧は 10kV 以上です。

衝撃吸収ブラケットを使用し、固有振動数に対する外部励起周波数を避けてください。

MEMSチップとの統合により小型化と低消費電力設計を実現