セラミック基板

プリント基板の種類のひとつであるセラミック基板とはどんなものなのか、また、設計や実装などを依頼できる取扱いメーカーを紹介します（当サイトでピックアップしている業者からセレクト。2021年7月時点）。

セラミック基板の
対応メーカー一覧

シグナス

セラミック基板の製造は難しい

セラミックは、硬くて電気絶縁性があるほか、耐熱性、耐蝕性にも優れています。ガラスや陶器、セメントやファインセラミックスなど、種類が多く、セラミック基板には、アルミナ基板、アルミナジルコニア基板、窒化アルミニウム、窒化ケイ素などがあります。セラミック基板は、熱伝導率がプラスチックと比較してかなり高く、その放熱性の高さも注目されています。また、誘電率が安定しているのに加えて誘電正接も低いため、高周波基板として使用した際の損失を抑えることも可能です。

アルミニウムよりも放熱特性が高く、テフロンより高周波損失が抑えられるため、パワーICなどのジャンルで使用されることが少なくありません。しかし、他の基板と製造方法が全く異なるため、一般の基板メーカーでは製造に対応していないことも。ましてや、費用を抑えて製作することは難易度が高いと言えるでしょう。

優先事項で対応工場が異なるシグナス

シグナスでは、中国ローカルメーカー材（アルミナ、窒化アルミ）を使用することで、セラミック基板の製造費を削減。量産品のコストダウンだけでなく、試作イニシャルも低価格設定なので、トータルでコストを抑えることができます。また、片面アルミ基板や両面アルミにも対応することが可能です。

シグナスは小ロット、大量生産に対応できるだけでなく、納期、コスト、どちらを重視するかによって対応する工場の設備が異なることが大きな特徴です。納期重視の場合は、土日や大型連休などに海外工場稼働していることにより、スピーディーな納品が可能。迅速納品であっても、依頼前、製造後、納品前の3つのプロセスにおいて厳しい品質検査を実施しています。

シグナスの
特徴や対応基板について
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セラミック基板とは？

高純度のアルミナ原材料を使用したセラミック基板は、表面の状態が平滑であるため、厚膜や薄膜材料との密着性に優れています。また、外形など寸法のバラツキも少なく、反りや曲がりも抑えることが可能です。また、放熱性、耐熱性に優れ、高熱の環境下でも科学的にも物理的にも安定するというメリットも。ハイパワーLED照明機器やレーザー加工機器などの放熱製品をはじめ、自動車製品や電子部品、高周波移動体通信機器などに使用されています。

セラミック基板の種類

セラミックを原材料として使用されている基板には、アルミナ基板や窒化アルミニウム基板、窒化ケイ素基板といった種類があり、特性に合わせて幅広い業界で活用されています。

アルミナ基板

アルミナ基板とは、アルミナ系セラミックスを材料として活用しているセラミック基板です。絶縁性や放熱性、耐薬品性、機械的強度といった複数の面でメリットを追究しやすい基板であり、IC基板や半導体素子のパッケージ製品などに活用されています。保管時の曲がりや反りなどが発生しにくく、LED製品に適した高反射率基板を作成することも可能です。

スマートフォンやHIC基板、放熱基板など日常的にも様々な場面で利用されています。

アルミナジルコニア基板

アルミナジルコニア基板は、放熱基板やLEDパッケージ用基板などに利用されるセラミック基板であり、従来のアルミナ基板や窒化アルミニウム基板と比較しても1.5倍以上の曲げ耐性を有していることが特徴です。

熱伝導性や光の反射率についてもアルミナ基板より高くなっており、製品の小型化や機能追究へ好影響を与えています。

窒化アルミニウム基板

窒化アルミニウム基板はシリコンに近い熱膨張係数を有しており、アルミナ基板に対しておよそ7倍超という熱伝導性を備えていることが特徴です。電気絶縁性が高いため誘電率が抑えられており、機械強度の面でも強みを活かすことができます。

窒化アルミニウム基板は不純物含有量が少なく、作業担当者の健康への影響もあまりありません。

窒化ケイ素基板

窒化ケイ素を材料とした基板です。パワーエレクトロニクス回路基板や放熱基板の一部として採用されており、窒化アルミニウム基板と比較しておよそ2倍の曲げ強度を有していることが特徴です。また、基板そのものの熱伝導率も高くなっており、一般的なアルミナ基板の数倍といわれています。

LTCC基板

LTCCとは「低温同時焼成セラミック（Low Temperature Co-fired Ceramics）」の略称であり、LTCC工法を活用して製作された多層基板をLTCC基板と呼びます。

従来のアルミナ基板では焼成時に1500度まで熱さなければならず、融点の低い金属素材を使った配線パターンを実現することは困難でした。

しかしLTCC基板では焼成時に900度という低温を維持できるようになり、銀や銅といった低融点材料の配線パターンも効率的に組み込めます。