氮化硅陶瓷基板有利于提高功率器件的可靠性及高導(dǎo)熱性

隨著能源的轉(zhuǎn)換、汽車的電氣化、高速鐵路的普及，控制能量的功率器件的負(fù)載越來越大。結(jié)果，作為功率器件的主要部件的半導(dǎo)體元件產(chǎn)生的熱量也在增加。由于熱量會降低半導(dǎo)體的功能，因此功率器件具有散熱或冷卻機制。但是，作為絕緣體安裝在陶瓷基板上的半導(dǎo)體元件是散熱還是冷卻，提高作為熱傳導(dǎo)介質(zhì)的氮化硅陶瓷基板的熱傳導(dǎo)性是主要問題。

其功率器件中主要部件是由半導(dǎo)體元件安裝在陶瓷基板上并集成到電路中，除非將半導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量有效地釋放到外部，否則半導(dǎo)體無法發(fā)揮其功能。因此，具有高熱導(dǎo)率的氮化硅陶瓷基板被用于產(chǎn)生大量熱量的功率器件。

氮化鋁主要用作具有高導(dǎo)熱率的陶瓷基板，但由于熱應(yīng)力導(dǎo)致的可靠性下降是一個弱點。近些年來，由于功率器件的小型化和輕量化，半導(dǎo)體元件已經(jīng)布置在狹窄的范圍內(nèi)，并且發(fā)熱源已經(jīng)集中。為此，需要具有更高散熱性和更高可靠性的陶瓷基板。

此外，為了提高功率器件的性能，半導(dǎo)體元件的材料正在從硅變成碳化硅。這種碳化硅半導(dǎo)體器件用于更高的溫度范圍，具有更高的熱應(yīng)力。因此，對能夠滿足這些需求的陶瓷基板越來越多。

為了針對這一問題，在專注于具有高強度和可靠性的氮化硅陶瓷基板，并與先進(jìn)工業(yè)科學(xué)技術(shù)研究院（AIST）共同推動了這種導(dǎo)熱性的研究和開發(fā)。結(jié)果，我們能夠開發(fā)出導(dǎo)熱率為130W/m-k的氮化硅陶瓷基板的制造技術(shù)，目前以導(dǎo)熱系數(shù)為90W/m-k的氮化硅基板為目標(biāo)的量產(chǎn)化工廠。

該基板主要用于汽車用設(shè)備，能夠為未來汽車電氣化的發(fā)展和減少CO2排放量做出重大貢獻(xiàn)。此外，我們正在推動建立具有更高導(dǎo)熱性能的氮化硅襯底批量生產(chǎn)技術(shù)，我們希望為普及具有更高節(jié)能效果的碳化硅半導(dǎo)體做出貢獻(xiàn)。

審核編輯：湯梓紅