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U-MAP潛心開發出使用纖維狀氮化鋁的基板和墊片。 在2023年7月舉辦的日本“第25屆熱設計與對策技術展”上展出（攝影：日經XTECH）

      一種打破常識的新型散熱材料在日本問世，這就是使用了纖維狀AlN（氮化鋁）的基板和墊片。由來自名古屋大學的初創企業U-MAP（位於名古屋市）開發。在用途方面，設想基板用於功率半導體和鐳射器等的封裝，墊片用於CPU等的散熱。

      （使用纖維狀AlN的）基板同時具有此前很難兼顧的高導熱率和高機械強度。（使用纖維狀AlN的）墊片也達到了很高的機械強度，並實現了不到以往一半的厚度。這些散熱材料的使用，可能會給電子設備的熱設計帶來巨大變化。使用（纖維狀AlN）基板的話，可以讓配備了高發熱密度、小型且高輸出功率的功率半導體元件模組的熱設計更加容易。使用（纖維狀AlN）墊片的話，可輕鬆克服筆記型電腦和智慧手機等便攜設備在小型輕量化方面遇到的散熱課題。

基板和墊片均計劃2024年開始量産（資料來源：日經XTECH根據U-MAP的採訪內容製表）

      AlN基板在功率模組內用於封裝功率元件的絕緣基板。此外還被用作封裝半導體鐳射器元件的Submount（基臺），以及用於LED模組的陶瓷封裝。這些用途均對散熱性有很高的要求。

      除AlN外，Si3N4（氮化硅）也是具有出色散熱性的材料。AlN的導熱率雖然高於Si3N4，但機械強度很難提高。

      對此，U-MAP將纖維狀的AlN單晶體“Thermalnite”填充製成基板，在保持高導熱率的情況下提高了機械強度。通過這種方法，使作為機械強度指標的“破壞韌性”達到5.5MPa·√m，使導熱率達到200W/m·K以上。破壞韌性是普通AlN基板的約兩倍，數值與Si3N4接近。導熱率是Si3N4的約兩倍。

      之所以能夠提高機械強度，是因為“Thermalnite”具備各向異性。而傳統AlN基板則僅僅由各向同性粒子構成。

    開孔加工變得更容易

      破壞韌性高，將帶來主要三個好處。第一，不容易斷，因此可以通過切薄使得熱阻降低。第二，基板的加工性提高，使得開孔等加工更容易，還有利於提高成品率。第三，可靠性提高。用在新開發的AlN基板上添加金屬導體層製作的“金屬鍍膜基板”實施冷熱迴圈試驗，調查了可靠性。