Sustrato de cerámica AlN

para electrónica de potencianitruro de aluminio

Sustrato y encapsulado multilayer de nitruro de aluminio (AlN) — 170–180 W/m·K, hasta 15 capas de enrutamiento internas
Los sustratos y encapsulados multilayer de AlN de TDK están diseñados para la electrónica de potencia basada en semiconductores de banda ancha, ofreciendo mayor densidad de potencia, mejor disipación térmica, menor huella y mayor fiabilidad mediante la combinación de alta conductividad térmica, coeficiente de expansión térmica compatible con SiC/GaN/Si y opciones avanzadas de enrutamiento y blindaje multilayer.

Cerámicas AlN

• Disipación térmica eficiente y excelentes propiedades aislantes
  AlN presenta una conductividad térmica muy superior a otras cerámicas y materiales de sustrato (≈170–180 W/m·K).
• Menor radiación EMI gracias al blindaje integrado
  La arquitectura multilayer permite capas de blindaje internas colocadas donde se generan las emisiones.
• Diseño multilayer para paquetes y sustratos compactos
  Sustratos personalizados y packaging 3D con hasta 15 capas de enrutamiento internas.

Principales beneficios en detalle
Disipación térmica eficiente y excelentes propiedades aislantes

• La alta conductividad térmica (~170–180 W/m·K) permite huellas de sustrato mucho menores para disipar la misma potencia térmica frente a Al2O3 o Si3N4.
• El coeficiente de expansión térmica es cercano al de SiC, GaN y Si, permitiendo un ensamblaje mecánico y térmico estable a largo plazo.

Menor radiación EMI gracias al blindaje integrado

• Las capas de blindaje pueden enrutarse dentro del sustrato multilayer para aplicar protección local en la fuente de EMI.
• El uso de filtros externos puede reducirse o eliminarse, disminuyendo la complejidad y el coste del sistema.

Paquetes y sustratos más pequeños y compactos

• El enrutamiento multilayer incrementa la densidad de potencia, minimiza la huella y reduce la inductancia de lazo al permitir hasta 15 capas de enrutamiento internas.
• Los contactos eléctricos cortos reducen las parasitarias y permiten mayores frecuencias de conmutación, posibilitando componentes pasivos más pequeños y menor coste del sistema.

Disipación térmica y huella
AlN proporciona una dispersión térmica muy localizada alrededor de la fuente gracias a su alta conductividad térmica. Para una fuente y potencia dadas, AlN permite huellas de sustrato significativamente menores en comparación con Si3N4 o Al2O3. Reducciones típicas de huella: aprox. 5× frente a Si3N4 y hasta 12× frente a Al2O3, reduciendo el tamaño del encapsulado, la inductancia de lazo y el esfuerzo de gestión térmica.

Características que elevan tu electrónica de potencia
Los semiconductores wide-band-gap se benefician de un sustrato inteligente de alto rendimiento. Las características clave incluyen:

• Capas de blindaje — capas internas de blindaje enrutadas para suprimir EMI en la fuente.
• Minimizar inductancia parásita — enrutamiento antiparalelo y multilayer que minimizan la inductancia parásita.
• Jaulas de Faraday embebidas — estructuras locales de blindaje para líneas de potencia y señal.
• Integración de bus bars — implementaciones multilayer de bus-bar para distribución de corriente de fase y desacoplo local.
• Medición de temperatura embebida — estructuras de tungsteno o similares bajo el dado para detección de temperatura de respuesta rápida.
• Cavidades para componentes embebidos — permiten colocación más cercana de dados/componentes, superficies superiores planas y distancias reducidas a las placas de control.
• Vías de potencia — vías laminadas en cobre entre capas superior e inferior para transferencia de alta corriente.
• Enfoque multisustrato — sustratos apilados e integración de cavidades que aportan vías térmicas adicionales y permiten eliminar bondwires con interconexiones alternativas (p. ej. sinterización de plata).

Propiedades del material
Cerámicas: nitruro de aluminio (AlN) monocapa o multilayer
Conductividad térmica a 25 °C: 170–180 W/m⋅K
Límite de tensión a la tracción (resistencia a la flexión): 450–500 MPa
Módulo de Young: 320 GPa
Coeficiente de expansión térmica: 4,7 ppm/K
Constante dieléctrica: ≈8,7
Resistencia de aislamiento @ 500 V (25 °C): 7,0 × 10^14 Ω
Rigidez dieléctrica / tensión de ruptura: 30 kV/mm
Factor de pérdida (tan delta): 2,0 × 10^-14

Características / especificaciones técnicas

• Conductividad térmica: ≈170–180 W/m⋅K (a 25 °C)
• Límite de tensión a la tracción (resistencia a la flexión): 450–500 MPa
• Módulo de Young: ≈320 GPa
• Coeficiente de expansión térmica: ≈4,7 ppm/K (compatible con SiC/GaN/Si)
• Constante dieléctrica: ≈8,7
• Resistencia de aislamiento @500 V (25 °C): ≈7,0 × 10^14 Ω
• Rigidez dieléctrica: ≈30 kV/mm
• Factor de pérdida (tan δ): ≈2,0 × 10^-14
• Enrutamiento multilayer: hasta 15 capas internas de enrutamiento
• Capas de blindaje EMI integradas y opciones de jaula de Faraday
• Vías de potencia laminadas en cobre para transferencia de alta corriente
• Opciones para medición de temperatura embebida y cavidades para integración de componentes
• Reducción típica de huella: ~5× vs Si3N4, hasta ~12× vs Al2O3 (para la misma disipación térmica)