陶瓷基板 AlN

电力电子氮化铝

多层氮化铝(AlN) 基板与封装 — 170–180 W/m·K，最高15层内部布线
TDK的AlN多层基板与封装面向宽禁带功率电子，结合高热导率、与SiC/GaN/Si兼容的热膨胀、以及先进的多层布线与屏蔽选项，实现更高的功率密度、改进的散热、更小的占用面积和更高的可靠性。

AlN陶瓷

• 高效热扩散与优异绝缘特性
  AlN相比许多陶瓷与基板材料具有更高的热导率（≈170–180 W/m·K）。
• 嵌入式屏蔽降低EMI
  多层结构允许在基板内部放置EMI屏蔽层，直接在发射源处进行屏蔽。
• 多层设计实现更紧凑的封装与基板
  支持客户定制基板与3D封装，内部布线最多可达15层。

主要优势详述
高效热扩散与优异绝缘特性

• 高热导率（约170–180 W/m·K）使得在相同热功率下，所需基板面积远小于Al2O3或Si3N4。
• 热膨胀系数与SiC、GaN和Si接近，有利于长期机械与热学结合的稳定性。

嵌入式屏蔽降低EMI

• 屏蔽层可在多层基板内部布线，将保护措施局部化于EMI产生处。
• 可减少或免除外部滤波需求，降低系统复杂度与成本。

更小更紧凑的封装与基板

• 多层布线提高功率密度，最小化占用面积并通过最多15层内部布线降低环路电感。
• 短电气连接降低寄生参数并支持更高开关频率，从而可采用更小的无源器件并降低系统成本。

散热与占用面积
由于高热导率，AlN能从热源进行非常局部（近似球状）的热扩散。对于相同热源与功率，AlN可实现明显更小的基板占用面积，典型占用面积缩减：相对Si3N4约5倍、相对Al2O3可达12倍，从而减小外壳尺寸、环路电感和热管理工作量。

提升功率电子性能的功能
宽禁带半导体可受益于高性能智能基板。关键功能包括：

• 屏蔽层 — 在基板内部布线的屏蔽层用于抑制源处EMI。
• 消除寄生电感 — 反并联布线与多层布线将寄生电感降至最低。
• 嵌入法拉第笼 — 局部屏蔽结构用于功率与信号线的EMI抑制。
• 集成母线（bus bars） — 多层母线实现相电流分配与局部去耦。
• 嵌入式温度测量 — 在芯片下方放置钨或类似结构以实现快速温度感测。
• 嵌入组件的腔体 — 允许芯片/组件更紧密布置、平面顶面并缩短到控制板的距离。
• 电源通孔 — 上下层间铜镀层通孔用于大电流传输。
• 多基板方案 — 堆叠基板与腔体集成提供额外热路径，并在采用替代互连（例如银烧结）时允许去除焊线。

材料特性
陶瓷：单层或多层氮化铝（AlN）
25 °C时热导率：170–180 W/m⋅K
抗拉应力极限（弯曲强度）：450–500 MPa
杨氏模量：320 GPa
热膨胀系数：4.7 ppm/K
介电常数：≈8.7
绝缘电阻 @ 500 V (25 °C)：7.0 × 10^14 Ω
介电强度 / 击穿电压：30 kV/mm
损耗因子（tan delta）：2.0 × 10^-14

特性 / 技术规格

• 热导率：≈170–180 W/m⋅K（25 °C）
• 抗拉应力极限（弯曲强度）：450–500 MPa
• 杨氏模量：≈320 GPa
• 热膨胀系数：≈4.7 ppm/K（兼容 SiC/GaN/Si）
• 介电常数：≈8.7
• 绝缘电阻 @500 V (25 °C)：≈7.0 × 10^14 Ω
• 介电强度：≈30 kV/mm
• 损耗因子（tan δ）：≈2.0 × 10^-14
• 多层布线：最多15层内部布线
• 嵌入式EMI屏蔽层与法拉第笼选项
• 铜镀层电源通孔用于大电流传输
• 嵌入式温度感测与组件嵌入腔体选项
• 典型占用面积降低：约5× vs Si3N4，最高可达约12× vs Al2O3（在相同热耗下）