株式会社アライドマテリアル

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用途別放熱基板製品

無線通信用 放熱基板

無線通信用放熱基板

モバイルネットワークの高速大容量化に貢献

通信の高速大容量化やデバイスの小型化により、無線通信用半導体の発熱量が増加しています。世界的な普及のスタートラインに立った5Gの基地局(アンテナ)には、化合物半導体のGaN(窒化ガリウム)素子が多数搭載されています。これまでの主力であったSi(シリコン)半導体に比べて小型高性能ですが、発熱密度(単位体積あたりの発熱量)が高いため、通信網の信頼性を確保するためには効率的な放熱対策が不可欠です。アライドマテリアルはSi半導体はもちろんのこと、GaN半導体に適した高熱伝導かつ低熱膨張を誇る放熱基板を取り揃えており、次世代の携帯通信ネットワーク構築に貢献してまいります。

用 途 無線通信・携帯基地局・航空機・船舶・人工衛星 等

Cu-W(銅-タングステン)

Cu-Mo(銅-モリブデン)

Ag-Diamond(銀-ダイヤモンド)

CPC(銅-銅モリブデン-銅)


パッケージ例

高精度薄刃

プラスチックパッケージ

小型低出力で、主に都市部の携帯電話ネットワークを高密度にカバーする基地局用デバイスに用いられるパッケージです。半導体材料の熱膨張係数に近いCu-Mo(CPC)材が適しています。

セラミックパッケージ

セラミックパッケージ

高出力で、広い範囲の携帯電話ネットワークをカバーする基地局用デバイスに用いられるパッケージです。セラミックス筐体の熱膨張係数に近いCu-Mo(CPC)やCu-Wが適しています。

メタルパッケージ用回路基板

メタルパッケージ用回路基板

航空・宇宙向けなど、高出力で信頼性が求められる用途に用いられます。コバールなど金属筐体と熱膨張係数が近いCu-WやCu-Moに加え、ハイエンド領域ではAg-Diamondが使用されています。

光通信用 放熱基板

光通信用放熱基板

光通信ネットワークの高速大容量化に貢献

海底から陸上まで、世界中に張り巡らされた光ファイバー網が、インターネットの高速大容量化を支えてきました。各地で新設が続くデータセンター内でも、高性能サーバー間の接続に光通信が活躍しています。光信号を発振するレーザーダイオードは局所的に高温になるため、直下に放熱基板(サブマウント)が実装されています。アライドマテリアルの放熱基板は、熱膨張係数のバリエーションが豊富であることに加え、複雑・高精度なパッケージングに適した加工性も兼ね備えています。

用 途 光通信幹線網・FTTxシステム・データセンター・車載LAN 等

Cu-W(銅-タングステン)

Cu-Mo(銅-モリブデン)

Cu-Diamond(銅-ダイヤモンド)

AlN(窒化アルミニウム)

CVDダイヤモンド(多結晶ダイヤモンド)


パッケージ例

LED支持基盤

光通信パッケージ

光通信を司る基幹部品であるレーザーモジュールは、ダイオード・サブマウント・キャリアを収めた複雑形状のパッケージとなっています。こうしたパッケージの筐体材料には、放熱材料のなかでも複雑かつ微細加工が可能なCu-Wが適しています。

サブマウント・キャリア

チップキャリアとサブマウント

レーザーダイオード直下には下部部材との熱膨張率の差を緩和するためサブマウントが配され、熱伝導率に優れたAlNやCu-Wのほか、高出力レーザーにはCu-Diamondが用いられます。また、チップキャリアには微細加工が可能なCu-Wが適しています。

車載用 放熱基板

車載用放熱基板

電気自動車・ハイブリッド車の安全走行に貢献

脱炭素社会実現を視野に、グローバルでEVやHV(PHV,PHEV)の市場拡大が見込まれています。これらバッテリーやモーターを搭載する電動車には、電力制御や電力変換用にパワーデバイスが不可欠です。なかでもパワートレインの高出力化に対応したインバーターやコンバーターには、SiC(炭化ケイ素、シリコンカーバイド)など高効率なパワー半導体材料や両面から冷却するモジュールなど、放熱がキーとなるデバイスが採用されつつあります。また、HVの内燃機関でも、燃料噴射制御装置やラジエーターなど、安全走行に不可欠な部品にもヒートシンクが必要です。アライドマテリアルの高熱伝導放熱基板は、安全安心な電動自動車の開発に貢献しています。

用 途 ハイブリッド車パワーコントロールユニットPCU・電気自動車インバータ・ATモジュール 等

Cu-Mo(銅-モリブデン)

CPC(銅-銅モリブデン-銅)

Mo(モリブデン)

Al-SiC(アルミ-炭化珪素)


パッケージ例

熱緩衝板

熱緩衝板

モーター駆動用電流を制御するIGBTモジュールの放熱対策に、CuやAlなどの金属板や冷却器を組み込む方式があります。Cu-MoやMoは半導体素子と金属板との間に接合され、放熱を促進しつつ、熱応力緩衝材としての役割を果たします。

リッド

リッド(セラミックス・オーガニックパッケージ用)

フリップチップ方式において、パッケージを蓋状に覆うリッドと呼ばれる放熱基板にAl-SiCが用いられています。Al-SiCは軽量なことに加え、専用金型を用いることでリッドのような比較的複雑な形状を安価で製造することが可能です。



高輝度LED用 放熱基板

高輝度LED用放熱基板

LED照明の高輝度化に貢献

LED(Light Emitting Diode)は従来の光源に比べ長寿命かつ省エネルギーが特長です。従来は家庭用の照明にとどまっていましたが、高輝度化の進展により、自動車のヘッドライトや屋外照明、プロジェクターなどにも用途拡大が加速しています。将来的には、LEDの波長を制御した飲料水の殺菌や屋内野菜栽培、医療などへの応用も期待されています。一方、発光源であるLEDチップは熱に弱い特性があり、高温になりやすい高輝度LEDデバイスには放熱対策が不可欠です。アライドマテリアルの放熱基板は熱伝導率に優れており、独自の加工技術で複雑形状のヒートスプレッダーにも対応しています。

用 途 プロジェクタ・ヘッドライト・屋外照明 等

Cu-W(銅-タングステン)

Cu-Mo(銅-モリブデン)

Mo(モリブデン)

AlN(窒化アルミニウム)


パッケージ例

LED支持基盤

LED支持基板

高輝度化が進むLEDの放熱対策として、大型薄板ウエハーを製造できるMo/Cu-W/Cu-Moの支持基板が適しています。サファイヤウェーハ上に発光層を形成後、ヒートシンクを接合しサファイア母材を剥離し、ダイシングを経て小型薄型LEDデバイスが完成します。

サブマウント・キャリア

サブマウント・キャリア

放熱対策と接合応力緩和のために、LEDチップの直下にサブマウントが配置する場合があります。サブマウントにはAlNやCu-W、Cu-Diamondが使用され、さらにその下キャリアにはCu-Wが使われています。



レーザー用 放熱基板

レーザー用

金属加工から医療まで、半導体レーザーの用途拡大に貢献

金属の穴あけや切断、溶接、焼入れなどにレーザー加工機が普及しています。また、手術用レーザーメスやがん治療、美容整形など医療にもレーザーのフィールドが広がりつつあります。半導体レーザー(レーザーダイオード)には、GaAs(ガリウムひ素)やGaN(窒化ガリウム)などの化合物半導体材料が用いられますが、これら半導体素子がレーザー発振時に熱を発するため、熱伝導率に優れたヒートシンクで放熱する必要があります。アライドマテリアルは半導体材料との熱膨張マッチングに優れた高熱伝導材料を取り揃えています。

用 途 溶接・切断・美容・医療・スタック(積層型) 等

Cu-W(銅-タングステン)

AlN(窒化アルミニウム)

Cu-Diamond(銅-ダイヤモンド)

CVDダイヤモンド(多結晶ダイヤモンド)


パッケージ例

バーレーザタイプ

バーレーザタイプ

高出力でレーザー光を発するバーレーザー半導体の性能を維持するには放熱対策が重要です。出射部直下に配されるサブマウントには、レーザー出射を妨げないよう、シャープエッジ加工が可能で熱伝導性に優れるCu-Wや銅ダイヤモンドが適しています。

サブマウント・キャリア

シングルエミッタ用サブマウント

高出力ファイバーレーザー加工機には、シングルエミッタタイプのレーザーダイオードが複数組み込まれています。出射部直下に配されるサブマウントには熱膨張係数のマッチングと高熱伝導の両立が求められ、AlNやCu-Wが用いられています。



発電用 放熱基板

レーザー用

洋上風力発電の拡大に貢献

石炭や原子力を利用した発電から、再生可能エネルギーへのシフトが世界的に進んでいます。その一つである風力発電には、安定した風量確保と騒音対策の観点で、立地場所が限られるという課題がありました。そこで注目されているのが海洋上への展開です。周囲に遮るものがないので、発電に適した風量を安定的に得られ、多数の発電機を集中的に配備することも可能です。海上から陸地への長距離送電には、送電時のロスが少ない直流が理想とされていますが、交流との変電ロスが課題となります。このためパワーデバイスには高い変換効率に加えて、沖合いゆえに小型化やメンテナンスフリーが要求されます。現代のインフラを支える半導体素子が発する熱を長期間安定的に放熱するためには、信頼性の高いアライドマテリアルの放熱基板が最適です。

用 途 洋上風力発電 等

Cu-Mo(銅-モリブデン)

Mo(モリブデン)


パッケージ例

熱緩衝板

パワーモジュール用ベース基板

パワーモジュールにおいて、IGBT素子とパッケージ材の熱膨張率差を緩和するため、Moのチップキャリアを熱緩衝板として挟む対策が有効です。また、パッケージにCu-Mo基板を接合することで効率よく放熱することができます。



電鉄用 放熱基板

レーザー用

高速鉄道網の拡大に貢献

新幹線に代表される高速鉄道は日本とヨーロッパが世界をリードしてきましたが、近年は中国などアジアでも路線網が急速に拡大しています。高速で走行する電車は、パンタグラフから集電した高圧電流を、主変換装置(コンバーター、インバーター)でモーター駆動に適した電流に変換しており、この制御にIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)が組み込まれています。高速で走るゆえに大容量と小型軽量の両立が求められ、パワーデバイスの発熱が課題となります。アライドマテリアルは、鉄道車両用IGBTモジュールに適した放熱特性と形状安定性を兼ね備えたモリブデン系放熱基板を用意しています。

用 途 インバータ 等

Mg-SiC(マグネシウム合金-炭化珪素)


パッケージ例

パワーモジュール用ベース基板

パワーモジュール用ベース基板

高速鉄道用モーターを制御するIGBTに代表されるパワーモジュールは、チップの小型化が進み、パワー密度の上昇に伴う放熱対策が課題となっています。Mg-SiCは従来材Al-SiCより熱伝導率が高く、長期高温動作による熱変形が少ない特長を有します。



産業機械用 放熱基板

レーザー用

ロボットの精緻な動作に貢献

工場やオフィス、病院など様々な場所で活躍する、ロボットやエレベーターなど産業機器の動作は高出力モーターが担っています。精密な制御を支えるために、モーターには高性能なパワー半導体モジュールが搭載されており、効率的な放熱が安定動作のポイントになります。アライドマテリアルは、熱伝導率が高く、熱膨張係数を半導体素子に合わせて調整できる放熱基板を取り揃えています。

用 途 産業用ロボット・産業機器 等

Cu-W(銅-タングステン)

Cu-Mo(銅-モリブデン)

Ag-Diamond(銀-ダイヤモンド)


パッケージ例

熱緩衝板

熱緩衝板

モーター駆動用電流を制御するIGBTモジュールの放熱対策に、CuやAlなどの金属板や冷却器を組み込む方式があります。Cu-MoやAg-Diamondは半導体素子と金属板との間に接合され、放熱を促進しつつ、熱応力緩衝材としての役割を果たします。