エレクトロニクス、半導体、パワーデバイス、高度なパッケージングの分野では、基板はチップを搭載し、電気接続を提供し、熱放散を促進する重要な材料です。アプリケーションが異なれば、基板の熱伝導率、絶縁性、熱膨張の整合性、高周波性能に対する要件も大きく異なります。-.
以下に主流の基板材料の分類と代表的な用途を示します。
材料タイプによる分類: 6 つの主流基板
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基板の種類 |
代表的な素材 |
熱伝導率(W/m・K) |
電気絶縁 |
代表的な用途 |
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有機基質 |
FR-4（エポキシ樹脂＋ガラス繊維） ABF (味の素ビルドアップフィルム) |
0.3–0.5 |
✅良い |
•家電製品のマザーボード • 携帯電話/コンピュータ PCB • パッケージング基板 (CPU/GPU 用 ABF) |
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金属基板 |
アルミニウム-ベース（Al） 銅-ベース（Cu） |
1–2 (一体型) (金属コアの熱伝導率は高いが、絶縁層は低い) |
絶縁層が必要です |
• LED照明 • パワーモジュール • 自動車エレクトロニクス |
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セラミック基板 |
酸化アルミニウム (Al₂O₃) 窒化アルミニウム(AlN) 炭化ケイ素(SiC) |
24–35 170–220 120 ～ 200 (ただし、通常は導電性です!) |
✅✅ ✅✅✅ ❌ (SiC は半導体です) |
・パワーモジュール（IGBT） • LEDブラケット • RF デバイス • センサー |
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直接結合銅線（DBC）- |
Al₂O₃ + Cu AlN+Cu |
24–35 170–200 |
✅ (セラミック層絶縁) |
• 電気自動車用インバーター • 太陽光発電インバータ • 産業用モータードライブ |
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活性金属ろう付け（AMB） |
AlN+Cu（アクティブはんだ） |
170–200 |
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• ハイエンド EV メインドライブ（800V プラットフォーム）- • 鉄道輸送 |
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シリコン/ガラス基板 |
単結晶シリコン 超薄型ガラス- |
150 1.0 |
❌ (Siは電気を通す) ✅ |
• 2.5D/3D IC パッケージング • ファンアウト- • MEMS |
キー選択ガイド: ニーズに合わせて
✅「高熱伝導率＋高絶縁性」が必要→セラミック基板を選択
-コスト効率の高いオプション: 96% アルミナ (Al₂O₃)
低コスト、中出力 LED および産業用電源に適しています-
高性能オプション: 窒化アルミニウム (AlN)
熱伝導率は、EV、5G基地局、レーザーで使用されるAl₂O₃の6～8倍
注: 炭化ケイ素 (SiC) は熱伝導率が高いですが、導電性があるため、絶縁基板として直接使用することはできません。これは、SiC パワーデバイスの基板（非パッケージング基板）としてのみ使用されます。-
✅「高周波・低損失」の場合→特殊セラミックスまたはガラスを選択
LTCC（低温焼成セラミック）: ミリ波モジュール（5G/レーダー）で使用-
石英/ガラス基板: 安定した誘電率、RF MEMS で使用
✅ 「低コスト＋大面積」の場合 → 有機基板を選択
FR-4: 家庭用電化製品の主流
ABF: ハイエンド CPU/GPU パッケージング（Intel、AMD など）-
✅「究極の放熱+高信頼性」を求めるなら→DBC/AMBを選択
AlN 上の DBC: Tesla Model 3 インバータで使用
AMB：DBCよりも結合力が強く、熱疲労に対する耐性が優れています。
まとめ：「最適な」基材はなく、「最適な」基材があるだけです。
家庭用電化製品 → 有機基板 (ABF/FR-4)
パワーエレクトロニクス → セラミック基板(AlN/Al₂O₃) + DBC/AMB
高周波通信 → LTCC / ガラス
高度なパッケージング → シリコンインターポーザー + 有機再配布
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