異なる材料で作られたセラミック基板の性能の大規模な比較
電子パッケージングの分野では、優れた電気的、熱的、機械的特性を持つセラミック基板が、電子デバイスの安定した動作を支える重要な材料となっています。異なる材料で作られたセラミック基板はそれぞれ独自の性能特性を示し、さまざまなアプリケーションシナリオで重要な役割を果たします。今日は、一般的なセラミック基板のいくつかの種類を詳しく見て、それらの性能の違いを比較してみましょう。
アルミナ（アル₂O₃）セラミック基板
アルミナセラミック基板は現在最も広く使用されているセラミック基板の1つです。酸化アルミニウムの含有量に応じて、一般的に見られるものは96％です。アルミナセラミック基板99%アルミナセラミック基板。
96%のアルミナセラミック基板硬度、強度、耐摩耗性が高く、コストが比較的低く、加工性も良好で、切削、穴あけなどの加工が可能です。低温、低電界強度の用途では、誘電率と誘電損失が優れており、信号伝送性能も良好です。ただし、純度は99％酸化アルミニウム基板に比べて比較的低く、誘電率と誘電損失もわずかに高くなっています。高温環境では脆性破壊を起こしやすいです。
99%のアルミナセラミック基板化学純度、密度、硬度が高く、電気特性に優れ、誘電率が比較的高く、誘電損失が低い。高温安定性に優れ、1700℃までの温度に耐えることができます。また、機械的強度が高く、耐腐食性が強い。さらに、比較的薄い形状に加工することができます。アルミナセラミック基板、これはマイクロエレクトロニクスデバイスの製造に有益ですが、コストが比較的高く、処理の難しさも大きくなります。
2. 応用分野
96%アルミナセラミック基板は、低電力電子部品、センサー、コンデンサ、小型リレー、マイクロ波部品などの分野でよく使用されます。コストが敏感な要素であり、性能要件が比較的厳しくないこれらのシナリオでは、その利点を十分に発揮できます。99%アルミナセラミック基板は、高出力LED、高電圧集積回路、高温センサー、高周波電子部品などの分野に適しており、材料の高温安定性、電気特性、機械的強度に対するこれらの分野の厳しい要件を満たしています。
ジルコニア(ジルコニア₂)セラミック基板
1. パフォーマンス特性
ジルコニアセラミック基板は、高強度と高硬度を特徴としています。その硬度は通常 ＨＲＡ９０ 以上に達し、鋼鉄の 10 倍以上の ＨＲＡ９５ に達することもあります。その強度は室温で 900MPa に達し、高温でも比較的高いレベルを維持します。耐摩耗性に優れ、表面の平坦性も高いです。
ジルコニアセラミックスは化学的不活性が強く、耐腐食性に優れています。酸やアルカリなどの化学物質に侵食されにくく、過酷な環境でも長期間安定して動作します。絶縁性能も非常に優れているため、高電圧絶縁材料に適しています。また、ジルコニアセラミックスは融点が極めて高く、高温安定性も高いため、高温環境でも長期間使用できます。
2. 応用分野
ハイエンド製造、エレクトロニクス、航空宇宙、医療機器、化学工学などの分野で広く応用されています。エレクトロニクス分野では、センサー、コンデンサーなどの製造に使用できます。医療機器分野では、生体適合性が優れているため、人工関節などのインプラントの製造に使用できます。
シリコンカーバイド（シリコンカーバイド）セラミック基板
1. パフォーマンス特性
シリコンカーバイドセラミック基板の硬度は極めて高く、鋼鉄の5倍、アルミニウムの3倍です。強度も高く、引張強度は400MPa以上に達します。シリコンカーバイドは耐高温性に優れ、融点が高く、高温の熱衝撃に耐えることができます。一般的に、使用温度は1200℃～1600℃です。
耐酸化性が強く、高温酸化腐食に耐え、空気中で安定して使用できます。炭化ケイ素は耐摩耗性に優れ、硬度が高く、摩擦係数が小さいです。同時に、熱伝導率が金属の2〜3倍と優れており、効果的な放熱が可能で、化学的安定性も良好です。
2. 応用分野
異なる材料で作られたセラミック基板は、性能面でそれぞれ長所と短所を持っています。実際のアプリケーションでは、特定の要件に応じて熱伝導率、絶縁性、機械的強度、コスト、加工の難しさなどの要素を総合的に考慮し、セラミック基板に最も適した材料を選択する必要があります。電子技術の継続的な発展に伴い、セラミック基板の性能に対する要求も絶えず高まっています。今後も、さまざまな材料のセラミック基板は、性能の最適化とコスト管理の面で革新を続けるでしょう。