高熱伝導性窒化アルミナALNセラミック絶縁部品・構成部品

窒化アルミニウム（AlN）セラミック部品は、窒化アルミニウムセラミックスを基に製造されたさまざまなコンポーネントです。優れた総合性能を持つこれらの部品は、複数のハイテク分野で重要な役割を果たしています。以下に詳しく紹介します。

特徴

高い熱伝導性と絶縁性：常温において、窒化アルミニウムセラミック部品の熱伝導率は170～230W／(m・K)に達し、酸化アルミニウムセラミックスの5～10倍です。これにより、熱を迅速に放散できます。一方で、体積抵抗率は10¹⁴～10¹⁶Ω・cmと非常に高く、優れた電気絶縁性も備えており、回路内の短絡を効果的に防止します。

低誘電率および低損失：誘電率は8.5～9.5の間で、アルミナに比べて大幅に低く、誘電損失は0.001未満です。高周波信号伝送時の信号の減衰や干渉を低減でき、信号伝送の安定性と速度を確保します。

耐熱性および熱的安定性に優れています：融点は2200℃に達し、1500℃以下の環境では長期間にわたり構造的な安定性を維持できます。熱膨張係数はシリコンチップに近いため、温度変化による界面応力を低減し、チップが基板から剥離するのを防ぎます。
良好な化学的安定性：強酸を除くほとんどの化学薬品に耐性があり、湿気のある環境でも酸化や劣化しにくいです。腐食性環境下でも良好な性能を維持できます。

製造プロセス

一般的に、高純度のAlNセラミック粉末に少量の焼結助剤を均一に混合し、等方圧成形によってグリーンボディーを形成します。その後、グリーンボディーを窒素または不活性雰囲気中で焼結および熱間等方圧成形（HIP）処理を行い、緻密化します。最後に、グリーンボディーは精密な機械加工および表面研磨を施します。

応用分野

～に 半導体分野では、放熱基板、キャリアボード、静電チャックなどの部品の製造に頻繁に使用されます。3Dプリンティング技術を用いることで、基板内部に複雑な放熱チャンネルを設計でき、ハイエンドチップの放熱要件を満たすことが可能です。

新エネルギー分野では、バッテリー用ヒートシンクや絶縁ブラケットなどの製造に使用できます。これにより、バッテリー運転中に発生する熱を迅速に放散できるだけでなく、セル間の電気的絶縁も実現でき、バッテリーパックの安全性と耐用年数の向上に寄与します。

5G通信分野において：アンテナカバー、フィルター、RFデバイスのハウジングなどの製造に使用されます。低誘電率および低損失特性により、高周波信号の減衰を低減し、通信品質を向上させることができます。また、比較的軽量であるため、機器の軽量化要件を満たします。

航空宇宙分野において：耐高温性の基板やセンサーのハウジングなどを製造するために使用できます。-180℃から1200℃までの極端な温度環境でも構造精度と性能の安定性を維持でき、装置の正常な動作を保証します。

一般的なタイプ

窒化アルミニウムセラミック基板：最も一般的な窒化アルミニウム部品の一つで、優れた熱伝導性と絶縁性を備えており、電子デバイスの放熱や回路パッケージングに広く使用されています。

窒化アルミニウムセラミックヒートシンク：通常は3D印刷などのプロセスで製造され、実際のニーズに応じて異なる形状や構造に設計することで放熱効率を高めることができます。主に電気自動車のバッテリーパックや高出力電子デバイスなどの放熱用途に使用されます。

窒化アルミニウムセラミックアンテナラドーム：低誘電率および低損失の特性を持ち、高周波信号の良好な透過性を確保するとともに、内部のアンテナを外部環境の影響から保護します。5G通信、衛星通信などの分野に応用されています。

なぜ窒化アルミニウムセラミックスはこれほど高価なのでしょうか？

1. 窒化アルミニウムは自然界に存在しないため、化学的増幅と合成によって生産されています。
2. 粉末は複数回の精製工程を経る必要があり、高純度が要求されます。
3. 精密加工プロセスにはダイヤモンドグラインディングツールと精密工作機械が必要です。セラミックスは硬度が高いため、加工速度が遅くなります。

窒化アルミニウムセラミック部品の価格をどのように低下させることができますか？

回答：製品価格を下げる方法はいくつかあります。
1. 受注数量を増やすことができます。
2. 製品の精度要求を緩和する。
3. または製品構造を変更して成形、焼結および加工を容易にし、歩留まりを向上させる。
4. アルミナなど価格の低い材料を選定する。

技術仕様