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>>1063

名古屋大学発⭕U-MAPが💥常識⤴️覆す💥😱😱😱……放熱🔥材、⭕パワー半導体や💥CPUの⛄冷却🧊に！！

根津 禎

 

日経クロステック

2023.08.31

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全1782文字



U-MAPは繊維状の窒化アルミニウムを用いた基板やシートの開発に力を注ぐ。2023年7月開催の「第25回 熱設計・対策技術展」で展示した（写真：日経クロステック）

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　常識を覆す新しい放熱材料が登場した。名古屋大学発のスタートアップU-MAP（ユーマップ、名古屋市）が開発した、繊維状の窒化アルミニウム（AlN）を用いた基板やシートである。用途は、基板がパワー半導体やレーザーなど、シートがCPUなどの冷却を想定している。

　基板は、これまで両立が難しかった熱伝導率と機械的強度を高いレベルで兼ね備える。シートでも高い機械的強度を達成し、従来に比べて半分以下の厚さを実現した。これらの放熱材料によって、熱設計が大きく変わりそうだ。基板を使えば、発熱密度が高い、小型・高出力のパワー半導体素子（パワー素子）を搭載したモジュール（パワーモジュール）の熱設計が容易になる。シートを使えば、ノートPCやスマートフォンといった携帯機器の小型・軽量化における放熱の課題を克服しやすくなる。



いずれも2024年の量産開始を計画している（出所：U-MAPへの取材を基に日経クロステックが作成）

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　AlN基板は、パワーモジュール内でパワー素子を実装する絶縁基板に用いる。このほか、半導体レーザー素子を実装するサブマウントや、LEDモジュールのセラミックパッケージでも利用されている。いずれも高い放熱性が求められる用途である。

　放熱性が優れる材料として、AlNの他に窒化ケイ素（Si3N4）がある。AlNの熱伝導率はSi3N4に比べて高いものの、機械的強度を高めにくい。

　そこでU-MAPは、繊維状のAlN単結晶「Thermalnite（サーマルナイト）」をAlNに添加して基板（白板）を作り、高い熱伝導率を維持したまま、機械的強度を高めた。これにより、機械的強度の指標となる「破壊靭性（じんせい）」は5.5MPa・√m、熱伝導率は200W/m・K以上を達成した。この破壊靭性は一般的なAlN基板のおよそ2倍で、Si3N4に近い値である。熱伝導率はSi3N4のおよそ2倍だ。

　機械的強度が増すのは、サーマルナイトが異方性を備えるからである。従来のAlN基板は、等方性粒子だけで構成されていた。


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#AlN

#絶縁基板

#パワー半導体



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