パワー半導体、高周波

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パワー半導体・高周波デバイスは、電力制御や高速通信を担う半導体製品であり、RFパワーアンプ、フィルタ、発振器、および電力供給用半導体といった多岐にわたる製品で構成されています。
NTKセラミックのパッケージは、高電流・高周波動作に伴う半導体の発熱への対応を可能にする高放熱性、および信号の劣化を最小限に抑える高周波特性を備え、デバイスの安定動作と高効率化に貢献しています。
特に、航空宇宙産業分野における衛生やロケットでは、電力供給や制御の通信を担うバス機能の維持に極めて高い信頼性が要求されており、NTKセラミックのパッケージの持つ放射線耐性や高気密性を確保することで、この要求に応えています。

対応するパッケージ

パワー半導体、高周波

用途・活用分野: 航空・宇宙分野においては、衛星、航空機、ロケットに搭載される半導体のうち、電力供給や、軌道制御、姿勢制御におけるバス機能を担うデバイスに採用されています。
航空・宇宙分野では、故障はすなわち大規模なプロジェクトの失敗に影響してしまうことがあるため極めて高い信頼性が要求されます。
情報通信分野では、バックホールなどの長距離通信や通信基地局における10GHz以上の高周波数帯のRFパワーアンプ、フィルタ、発振器に採用されています。

製品の特徴と強み

1. 高放熱性

パワー半導体は電流密度が高く、高周波デバイスは信号の送受信時に高い熱を発生させます。この熱が許容値を超えると、性能の低下や素子の破壊に直結します。
アルミナ（Al₂O₃）に加え、特に高い熱伝導率を持つ窒化アルミ（AlN）などのセラミック材料をパッケージ基板に採用します。
パッケージの熱設計において、ヒートシンク（放熱板）や銅層と接合することで、チップから外部への熱の流れをスムーズにし、熱抵抗を極限まで低く抑えます。
厳しい放熱要求を満たすことで、デバイスを安全な動作温度内に保ち、大電流・高出力動作を可能にし、製品の長寿命化に貢献します。
2. 高周波特性

10GHz以上に高周波数帯での使用において、低誘電損失なセラミック特性が高周波特性に優れ、信号劣化を最小限に抑えています。
3. 耐環境性

車載、産業、通信基地局など、設置される場所は、高温、高湿、激しい温度変化、振動、化学物質への暴露など、過酷な環境にさらされます。
セラミックスパッケージは、完全な気密封止を可能にし、湿気や腐食性ガスによる内部の回路やチップの劣化を完全に防ぎます。
また極めて熱に強く、化学的に安定しているため、高温環境や厳しい薬品雰囲気に曝されても、変形・劣化することなく、チップを守ります。

次世代への取り組み: 次世代パワー半導体の主役がシリコン（Si）から炭化ケイ素（SiC）や窒化ガリウム（GaN）に移行することで、デバイスはより高電圧、大電流、そして高温での動作が可能になります。
セラミックパッケージは、この新しい能力を活かすために、従来のパッケージでは実現できない究極の放熱性能が求められています。
5Gからさらに高周波数帯（ミリ波、サブテラヘルツ波）を使う6G時代へと移行する中で、通信速度を落とさずに信号を伝える「超低損失」と、多機能なチップを統合する「高密度実装」がパッケージに求められています。