アルミナ基板は現在、最も広く使用され、最も経済的で効果的なセラミック基板材料である。良好な絶縁性、安定した化学的性質、高い熱伝導性、良好な高周波性能などを持ち、総合的な性能が良い。自動車業界では、業界の急速な発展のおかげで、アルミナセラミック基板の需要は年々増加しています。

自動車製造業におけるアルミナセラミック基板の用途

IGBTパッケージ

IGBTは、現代のパワーエレクトロニクス・デバイスの主流デバイスであり、パワーエレクトロニクス技術における第3の革命の最も代表的な製品として国際的に認知されている。IGBTはエネルギー変換と伝送の中核デバイスである。信号の指示に従い、回路内の電圧、電流、周波数、位相などを調整することができる。主に自動車製造のモーターコントローラー、カーエアコンなどに使用されている。従来のIGBTモジュールの中で、アルミナ精密セラミック基板は最も一般的に使用されている精密セラミック基板である。しかし、アルミナ精密セラミック基板の熱伝導率が比較的低く、シリコンの熱膨張係数とのマッチングが悪いため、高出力モジュールのパッケージ材料としては適していない。

センサーチップのパッケージング

車載用センサに求められるのは、自動車特有の過酷な環境（高温、低温、振動、加速度、水分、騒音、排気ガス）で長期間使用できること、小型軽量であること、再利用性が高いこと、出力範囲が広いこと、などである。アルミナセラミック基板は、耐熱性、耐食性、耐摩耗性に優れ、電磁波や光学的機能にも潜在的に優れている。近年の製造技術の進歩により、十分に活用されている。アルミナセラミック材料で作られたセンサーは、上記の要求を十分に満たすことができます。代表的な用途としては、レーザーレーダー、カメラ、ミリ波レーダーなどがあります。

LEDパッケージング

近年、LED照明技術は、ヘッドライト、テールライト、ウインカー、アンビエントライト、ディスプレイバックライトなど、自動車製造に広く使用されている。LEDの出力が高ければ高いほど、その放熱問題に注意を払う必要がある。LEDの動作によって発生する熱を効果的に放熱できなければ、LEDの接合部温度が高くなりすぎ、LEDの発光効率が急速に低下するだけでなく、LEDに損傷を与える。寿命に致命的な影響を与える。現在使用されているアルミナセラミック基板は、コストが低いだけでなく、高出力、高精度、低コスト、高密着性、高表面平坦性を有するLED用セラミック放熱基板を効率的かつ環境的に製造することができる。そのため、LED分野で広く使用されている。

アルミナセラミック基板の品質ポイント

しかし、アルミナセラミックスは、基板の剛性耐荷重要件と耐環境腐食性を満たすことができるものの、理論熱伝導率と実際の熱伝導率はいずれも低い。従って、エレクトロニクス産業の発展の要求をより良く満たすためには、基板製品の品質を向上させる必要がある。Al2O3粉末の品質、性能指標、製造工程の選択に注意を払う必要がある。

原材料の準備

長期的な研究と生産用途を通じて、Al2O3の純度、α相含有量、結晶形態、粒度分布およびその他の指標は、基板製品の品質に大きな影響を与える。したがって、一般的な要件は以下の通りである：

• Na2O含有量は0.1%以下、Fe、Fe2O、H2O含有量は可能な限り低い；
• 結晶形態は好ましくは球状である；
• 原料アルミナのα相転化率を適切に制御し、安定させる必要がある；
• アルミナは、粒子の凝集を抑えるために十分に粉砕する必要がある。

製造工程

原材料の選択に加え、成形と焼結のプロセスも成否を決める重要な要素である。成形技術としては、射出成形、ドライプレス成形、テープキャスティングが一般的である。しかし、射出成形は効率が高いが、大きなサイズのシートを作るのが難しい。ドライプレス成形品は密度が高く、基材の平坦性を確保しやすいが、生産効率が低い。テープキャスティングは、生産効率が高く、超薄型の基材を作るのが難しいが、グリーン体の密度が低いため、焼結時に変形しやすい。そのため、大型基板の高品質製品化率を向上させるため、業界では現在、焼結方法の最適化や焼結添加剤の選択に関する研究に力を入れている。

要約する

つまり、アルミナ・セラミック基板材料は、現在の自動車研究開発および生産段階でますます使用されるようになっている。しかし、将来の自動車製造産業において、より多くのアルミナセラミック基板やスマートセラミック製品が導入・採用されるためには、アルミナセラミック原料の調製、材料評価、利用技術など、様々な面で継続的な研究が必要である。