導熱陶瓷材料在 2018 NEPCON JAPAN

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日本時間117日「NEPCON JAPAN」在東京國際展覽館開幕,展開為期三天的展覽,導熱材料是受注目的焦點。以下是各家提出的方向:

  日本車載廠DENSO提出,在小型化與輕量化趨勢下,散熱性將是一個大問題。熱傳遞分別是由熱傳導使溫度均勻,熱對流是用來降低溫度,熱輻射則是輔助對流。這三個不同的方式,需要有不同的散熱對策。而具備高功率的SiC模組未來會被大量應用。而模組封裝的型態也將隨著小型化與輕量化等需求,而從陶瓷基板封裝變成樹酯金屬基板封裝。如何將導熱性高的陶瓷材料,有效地填充在樹脂中?這關鍵會是導熱的陶瓷材料與填充技術。

    SiC有高於Si兩倍的電子飽和速度、三倍的熱傳導率與十倍的絕緣強度,是未來電動車場相當期待使用的陶瓷材料。但是要從Si模組切換成SiC模組,在晶片接合、Wire配線以及封裝材料上都是新的挑戰。

   日本化成針對車載用功率模組之散熱,提出了以下對策 : 燒結Cu接合paste、石墨垂直配向熱傳導片、低彈性燒結接合材料、高絕緣塗布材料、高耐熱轉移成型封裝材料、高耐熱封裝材料、超厚銅樹酯絕緣基板。

  三菱電機在封裝材料中,由矽膠改用環氧樹脂。利用硬質環氧樹脂封裝,相較於矽膠可以有較好的CTE匹配,避免缺陷產生。預估新一代的SiC模組將可以省下30%的能源,並且減少65%的重量。

    TOTOKU TORYO的熱傳導性接著劑,可透過塗布的方式,製備100μmFilm。此Film可以黏貼在車載薄型化高放熱基板,提供鋁/銅板與Polyimide/銅箔好的接著與熱傳導路徑。透過特殊樹脂使用與粉體混合分散,讓高填充90wt%的導熱粉體仍具備相當優異的柔軟性,其中採用的是氧化鋁以及二氧化矽,做為導熱陶瓷材料。

    積水化工的導熱發泡材料具有很好的壓縮性與輕量化,相較於矽膠有更好的熱穩定性,自由度與加工性,其低介電特性非常適合用在ECU中,此發泡材料的導熱系數為1.5W/mK。高導熱介面材料產品,從軟到硬皆有,厚度從0.5μm5mm,導熱係數從1W/mK35W/mK。一般導熱兼絕緣的量產品之導熱係數為4~6W/mK,開發品則高達10W/mK(使用非矽材料,採用特殊的改質陶瓷粉體,達到高熱傳導、絕緣以及Low Dk (4.0@20GHz)等特性)。