セラミックプレート

アルミナ窒化ケイ素製窒化アルミニウム

マイクロエレクトロメカニカルシステム（MEMS）は、従来の製造技術で作られた単機能デバイスとは異なり、マイクロメカニカル構造、センサー、アクチュエーター、電子部品を統合したマイクロサイズの制御可能な電気機械デバイスシステムである。この種の製品には、小型、軽量、低コスト、低消費電力、高信頼性、大量生産性、容易な統合、インテリジェントな実装など、数多くの利点がある。これはまた、封止が内部のマイクロ電子部品を外部の不純物から保護するだけでなく、内部構造に安定した制御可能な物理的環境を提供する必要があることを意味する。さまざまなタイプのMEMS製品には、それぞれ独自の製造プロセスと特定のパッケージング形態があります。セラミックパッケージは、その優れた気密性、優れた熱機械特性、絶縁性、熱安定性により、一般的に金属やプラスチックパッケージと比較して、長期的な信頼性保護においてより優れた総合性能を提供します。 一般的に使用されるセラミックパッケージ材料と特性酸化アルミニウム（Al₂O₃）：低コスト、優れた絶縁特性、センサー基板や包装ケーシングによく使用される。最も広く使用され、技術的に成熟したセラミック包装材料である。その利点は、優れた総合性能と比較的低い製造コストにある。高い抵抗率（最大10¹⁴Ω・cm）と高い絶縁耐力により、優れた電気絶縁特性も確保されている。窒化アルミニウム（AlN）：熱伝導率が高く、高出力MEMSデバイスの放熱パッケージングに適している。その熱伝導率は170～200W/m・Kに達し、アルミナの数倍に達する。一方、その熱膨張係数はシリコンチップの熱膨張係数に非常に近い。このため、温度変化時にチップ上のパッケージから発生する熱応力を大幅に低減でき、過酷な温度環境下でのデバイスの寿命と安定性を高めることができる。そのため、高出力LED、ライダーシステム、高性能コンピューティングチップ、戦術レベルのMEMSセンサーのパッケージによく見られる。窒化ケイ素（Si₃N₄）：高い強度と耐薬品性を持ち、過酷な環境下でのMEMSに適している。窒化ケイ素（Si₃N_2084）：高い強度と耐薬品性を持ち、過酷な環境下でのMEMSに適している。その利点は、卓越した総合的な機械的特性、特に極めて高い破壊靭性と曲げ強さにあり、繊細なMEMS構造に対して比類のない衝撃と振動の保護を提供できる。しかし、その製造コストはアルミナよりも高い。通常は、コスト重視の家電製品ではなく、信頼性と機械的強度に対する要求が極めて高いシナリオに適用される。セラミック・パッケージングの形態とプロセス同時焼成セラミック（LTCC/HTCC）：大量生産に適し、集積配線が可能。この製法は、多層の生磁器と金属回路を組み合わせ、一度に高温の同時焼成を行うことで、複雑な三次元配線構造を含む気密性の高いアセンブリを実現する。大量生産によるコストダウンが図れるだけでなく、高密度配線や受動部品（抵抗器、コンデンサー、インダクター）の内蔵が可能になり、MEMSデバイスの集積度や小型化レベルが向上する：セラミック基板をベースに、メタライゼーションとガラスろう付け/レーザー溶接によって長期安定性を実現。この構造は、MEMSデバイス（ジャイロスコープ、共振器など）の長期信頼性を確保する鍵となる。セラミック基板にメタライゼーション処理を施してシールリングを形成し、ガラスろう付けまたはレーザー溶接でカバープレートと融合させることで、内部に不活性または真空環境を作り出し、湿気や汚染物質を隔離することができます：マイクロチャネルセラミックパッケージング：流体MEMSおよびガスセンサー用の統合チャネル設計。レーザーアブレーションや溶液コーティング積層などの精密加工技術を利用して、マイクロ流体チャンネルをセラミック基板内で直接製造します。このカプセル化プロセスは、作動流体とセンシングチップ間の相互作用を制御できるため、マイクロ流体コントローラー、バイオチップ、ガスセンサーなどの機能的MEMSデバイスの実現に不可欠です。応用例MEMSジャイロスコープと加速度センサー：航空宇宙および自律走行で使用。慣性センサーは、信号感度への空気減衰の影響を避けるため、内部のマイクロ質量ブロックが真空環境で動く必要があり、それによって極めて高い検出精度を達成する。セラミックガスシールは、内部真空環境の長期安定性を保証し、高精度と信頼性を保証する生命線です：自動車のエンジンルームや油井のモニタリングに使用される。高温、高圧、腐食性媒体のような極限環境において、セラミックパッケージは機械的絶縁層として機能し、外部ストレスが敏感なシリコンチップに直接作用するのを防ぎます。同時に、耐腐食性という特性により、過酷なメディアと直接接触することが可能となり、信号出力の精度が保証されます：5G/6G通信およびレーダー・システム用。これらのデバイスは高周波信号に非常に敏感で、安定した動作環境を必要とします。不適切なパッケージングは、デバイスのQ値や挿入損失を著しく劣化させる可能性があります。セラミック・パッケージング（LTCCなど）は、低損失伝送路、優れた熱管理機能を提供し、基板上に複数の受動部品（インダクタやコンデンサなど）を埋め込むことができるため、システムレベルのパッケージングの小型化が容易になります。MEMSシステムにおけるセラミック・パッケージングは、単なる保護シェルではありません。過酷な環境下でのデバイスの長期安定性と信頼性を確保する上で重要な役割を果たし、MEMSデバイスが生存し機能するための高品質な内部環境を作り出すことができる。主な特長／技術仕様：優れた気密性と熱機械特性高い絶縁性と熱安定性素材：酸化アルミニウム(Al₂O₃)、窒化アルミニウム(AlN)、窒化ケイ素(Si₃N₄)大量生産と統合のための同時焼成セラミック(LTCC/HTCC)メタライゼーションとガラスろう付け/レーザー溶接による密閉パッケージ流体MEMSとガスセンサー用のマイクロチャンネルセラミックパッケージングアプリケーション：航空宇宙、自動車、油井監視、5G/6G通信、レーダー・システム