Substrato ceramica AlN

per elettronica di potenzanitruro di alluminio

Substrato e packaging multilayer in nitruro di alluminio (AlN) — 170–180 W/m·K, fino a 15 layer di routing interni
I substrati e i package multilayer AlN di TDK sono progettati per l'elettronica di potenza con semiconduttori wide-band-gap, offrendo maggiore densità di potenza, migliore dissipazione termica, footprint ridotto e maggiore affidabilità grazie all'unione di elevata conducibilità termica, coefficiente di espansione termica compatibile con SiC/GaN/Si e opzioni avanzate di routing e schermatura multilayer.

Ceramiche AlN

• Dissipazione termica efficiente e ottime proprietà isolanti
  AlN presenta una conducibilità termica molto superiore rispetto ad altre ceramiche e materiali per substrati (≈170–180 W/m·K).
• Ridotte emissioni EMI grazie alla schermatura integrata
  L'architettura multilayer consente strati di schermatura interni posizionati dove vengono generate le emissioni.
• Design multilayer per package e substrati compatti
  Substrati su misura e package 3D con fino a 15 layer di routing interni.

Principali vantaggi in dettaglio
Dissipazione termica efficiente e ottime proprietà isolanti

• L'elevata conducibilità termica (~170–180 W/m·K) consente footprint di substrato molto più piccoli per dissipare la stessa potenza termica rispetto ad Al2O3 o Si3N4.
• Il coefficiente di espansione termica è vicino a quello di SiC, GaN e Si, permettendo legami meccanici e termici stabili nel tempo.

Ridotte emissioni EMI grazie alla schermatura integrata

• Gli strati di schermatura possono essere instradati all'interno del substrato multilayer in modo che la protezione sia applicata localmente dove si genera l'EMI.
• I filtri esterni possono essere ridotti o eliminati, diminuendo complessità e costi del sistema.

Package e substrati più piccoli e compatti

• Il routing multilayer aumenta la densità di potenza, minimizza il footprint e riduce l'induttanza del loop consentendo fino a 15 layer di routing interni.
• I contatti elettrici brevi riducono le parassiticità e permettono frequenze di commutazione più elevate, consentendo componenti passivi più piccoli e riducendo i costi di sistema.

Dissipazione termica e footprint
AlN offre una diffusione termica molto locale dalla sorgente grazie all'elevata conducibilità termica. Per una data sorgente e potenza, AlN consente footprint di substrato significativamente inferiori rispetto a Si3N4 o Al2O3. Riduzioni tipiche del footprint: circa 5× vs Si3N4 e fino a 12× vs Al2O3, riducendo la dimensione dell'involucro, l'induttanza del loop e gli sforzi di gestione termica.

Funzionalità che portano la tua elettronica di potenza al livello successivo
I semiconduttori wide-band-gap beneficiano di un substrato intelligente ad alte prestazioni. Caratteristiche chiave includono:

• Strati di schermatura — strati interni di schermatura instradati per sopprimere l'EMI alla sorgente.
• Minimizzazione dell'induttanza parassita — routing antiparallelo e multilayer per ridurre l'induttanza parassita.
• Gabbie di Faraday incorporate — strutture locali di schermatura per linee di potenza e segnali.
• Integrazione di bus bar — implementazioni multilayer per distribuzione della corrente di fase e decoupling locale.
• Misura della temperatura incorporata — strutture in tungsteno o simili sotto il die per rilevamento rapido della temperatura.
• Cavità per componenti incorporati — permettono posizionamenti più ravvicinati di die/componenti, superfici superiori piane e distanze ridotte verso le schede di controllo.
• Vias di potenza — vias laminati in rame tra strati superiore e inferiore per trasferimento di alta corrente.
• Approccio multisubstrato — substrati impilati e integrazione di cavità che forniscono percorsi termici aggiuntivi e permettono la rimozione dei bondwire quando si usano interconnessioni alternative (es. sinterizzazione d'argento).

Proprietà del materiale
Ceramiche: nitruro di alluminio (AlN) monostrato o multilayer
Conducibilità termica a 25 °C: 170–180 W/m⋅K
Limite di resistenza a trazione (resistenza a flessione): 450–500 MPa
Modulo di Young: 320 GPa
Coefficiente di espansione termica: 4,7 ppm/K
Costante dielettrica: ≈8,7
Resistenza di isolamento @ 500 V (25 °C): 7,0 × 10^14 Ω
Rigidità dielettrica / tensione di rottura: 30 kV/mm
Fattore di perdita (tan delta): 2,0 × 10^-14

Caratteristiche / specifiche tecniche

• Conducibilità termica: ≈170–180 W/m⋅K (a 25 °C)
• Limite di resistenza a trazione (resistenza a flessione): 450–500 MPa
• Modulo di Young: ≈320 GPa
• Coefficiente di espansione termica: ≈4,7 ppm/K (compatibile con SiC/GaN/Si)
• Costante dielettrica: ≈8,7
• Resistenza di isolamento @500 V (25 °C): ≈7,0 × 10^14 Ω
• Rigidità dielettrica: ≈30 kV/mm
• Fattore di perdita (tan δ): ≈2,0 × 10^-14
• Routing multilayer: fino a 15 layer interni di routing
• Strati di schermatura EMI integrati e opzioni tipo gabbia di Faraday
• Vias di potenza laminati in rame per trasferimento di corrente elevata
• Opzioni per misura della temperatura incorporata e cavità per integrazione componenti
• Riduzione tipica del footprint: ~5× vs Si3N4, fino a ~12× vs Al2O3 (per la stessa dissipazione termica)