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U-MAP潜心开发出使用纤维状氮化铝的基板和垫片。 在2023年7月举办的日本“第25届热设计与对策技术展”上展出（摄影：日经XTECH）

      一种打破常识的新型散热材料在日本问世，这就是使用了纤维状AlN（氮化铝）的基板和垫片。由来自名古屋大学的初创企业U-MAP（位于名古屋市）开发。在用途方面，设想基板用于功率半导体和激光器等的封装，垫片用于CPU等的散热。

      （使用纤维状AlN的）基板同时具有此前很难兼顾的高导热率和高机械强度。（使用纤维状AlN的）垫片也达到了很高的机械强度，并实现了不到以往一半的厚度。这些散热材料的使用，可能会给电子设备的热设计带来巨大变化。使用（纤维状AlN）基板的话，可以让配备了高发热密度、小型且高输出功率的功率半导体元件模块的热设计更加容易。使用（纤维状AlN）垫片的话，可轻松克服笔记本电脑和智能手机等便携设备在小型轻量化方面遇到的散热课题。

基板和垫片均计划2024年开始量产（资料来源：日经XTECH根据U-MAP的采访内容制表）

      AlN基板在功率模块内用于封装功率元件的绝缘基板。此外还被用作封装半导体激光器元件的Submount（基台），以及用于LED模块的陶瓷封装。这些用途均对散热性有很高的要求。

      除AlN外，Si3N4（氮化硅）也是具有出色散热性的材料。AlN的导热率虽然高于Si3N4，但机械强度很难提高。

      对此，U-MAP将纤维状的AlN单晶体“Thermalnite”填充制成基板，在保持高导热率的情况下提高了机械强度。通过这种方法，使作为机械强度指标的“破坏韧性”达到5.5MPa·√m，使导热率达到200W/m·K以上。破坏韧性是普通AlN基板的约两倍，数值与Si3N4接近。导热率是Si3N4的约两倍。

      之所以能够提高机械强度，是因为“Thermalnite”具备各向异性。而传统AlN基板则仅仅由各向同性粒子构成。

    开孔加工变得更容易

      破坏韧性高，将带来主要三个好处。第一，不容易断，因此可以通过切薄使得热阻降低。第二，基板的加工性提高，使得开孔等加工更容易，还有利于提高成品率。第三，可靠性提高。用在新开发的AlN基板上添加金属导体层制作的“金属镀膜基板”实施冷热循环试验，调查了可靠性。