窒化ケイ素セラミック基板は、高性能・高安定性のセラミック基板材料の一種で、主にシリコンと窒素元素に少量の酸化物と希土類元素を添加して合成した窒化ケイ素粉末を焼結したものです。高硬度、高強度、低熱膨張係数、高温での低クリープ、優れた耐酸化性、高い熱腐食性能、低摩擦係数などの利点を有し、総合的な性能を備えた最高の構造用セラミック材料の一つです。
材料 : Si3N4
密度 : 2.8
色 : ブラック / ブルー / ホワイト
硬度(モース硬度) : 9
最高動作温度 : 1650
▼性能特性
✔ 高硬度:窒化ケイ素セラミックの硬度はHRC90度と高く、優れた耐摩耗性を示します。 |
✔ 耐高温性 :融点は1900℃と高く、高温でも高い圧縮強度を維持できます。 |
✔ 化学的安定性 : 優れた化学的安定性を持ち、様々な化学環境において優れた性能を維持できます |
✔ 低熱膨張係数 :同じ温度変化で、窒化ケイ素セラミックス内部に発生する熱応力は比較的小さく、強い熱負荷耐性を示します。 |
✔ 自己潤滑性 : 窒化ケイ素セラミックは自己潤滑性があり、摩擦を低減する必要がある用途に適しています。 |
▼性能特性
1. 高い熱伝導率:窒化ケイ素セラミック基板の熱伝導率は、従来のセラミック材料の数倍、さらには多くの金属材料よりも高い。この高い熱伝導率により、窒化ケイ素セラミック基板は優れた放熱性能を有し、高出力電子機器において重要な役割を果たすことができる。
2. 優れた高温安定性 :窒化ケイ素セラミック基板は熱膨張係数が小さく、寸法安定性に優れています。同時に、窒化ケイ素セラミック基板の熱安定性も非常に優れており、高温環境での長期使用にも耐え、変形や割れが発生しにくいです。そのため、窒化ケイ素セラミック基板は、耐高温電子機器、高温化学反応器などの高温分野で広く使用されています。
3. 優れた化学的安定性 :窒化ケイ素セラミック基板は優れた化学的安定性を備えており、ほとんどの酸、アルカリ、その他の腐食性物質の影響を受けません。さらに、窒化ケイ素セラミック基板は優れた耐酸化性も備えており、酸化環境下でも長期間使用できます。
4. 高強度・高硬度:窒化ケイ素セラミック基板の曲げ強度は600~700MPaに達し、曲げ強度は700MPa、破壊靭性は6.5MPa·m1/2です。これらの高い強度と硬度により、窒化ケイ素セラミック基板は様々な用途で優れた性能を発揮します。
5. 優れた絶縁性と耐電気破壊性 : 窒化ケイ素セラミック基板は優れた絶縁性を備えており、高周波伝送線路やその他の電子部品に適しています。
6. 優れた高周波特性:窒化ケイ素セラミック基板は誘電率と誘電損失が低く、高周波回路に適しています。
7. 滑らかな表面と均一な厚さ :窒化ケイ素セラミック基板の表面は滑らかで均一な厚さで、基板の表面に回路を印刷するのに便利であり、プリント回路の均一な厚さを保証します。
▼応用分野
1. 機械分野:窒化ケイ素セラミックスは、機械分野でバルブ、パイプ、グレーディングホイール、セラミックカッター、ベアリングボールなどの製造に広く使用されています。 低密度、耐高温性、自己潤滑性、耐腐食性があるため、高速工作機械のスピンドル高速ベアリング、航空宇宙エンジン、風力タービンベアリング、自動車エンジンベアリングなどの機器に広く使用されています。
2. 半導体分野:窒化ケイ素セラミックは優れた熱伝導性と高い熱伝導率を有し、半導体パッケージング分野に最適な材料です。窒化ケイ素基板は集積回路において優れた性能を発揮し、高い熱伝導率、高い曲げ強度、良好な熱整合を備えており、高性能パワーモジュールに適しています。
3. バイオセラミック分野:新世代のバイオセラミック材料として、窒化ケイ素セラミックは優れた放射線画像性能、抗感染性能、生体適合性を備えており、生体センサー、脊椎、整形外科、歯科インプラントに広く使用されています。
4. 電波透過材料分野:窒化ケイ素セラミックスおよびその複合材料は、耐熱性、電波透過性、軸受け性などの優れた性能を備えており、レドームやアンテナウィンドウなどの高性能電波透過材料の製造に使用されます。
窒化ケイ素セラミックスの応用例
5. ベアリング:窒化ケイ素セラミックベアリングボールは、低密度、耐摩耗性、耐高温性、耐腐食性、自己潤滑性などの特性を備えており、高速工作機械スピンドルの高速ベアリング、航空宇宙エンジンベアリングなどの高速回転体に特に適しています。
6. 基板:半導体分野では、窒化シリコン基板は、その高い熱伝導率、高い曲げ強度、優れた熱整合により、高性能パワーモジュールのパッケージングに広く使用されています。
7. インプラント:窒化ケイ素セラミックは、生体適合性と抗感染性に優れており、バイオメディカル分野で脊椎椎間固定装置、整形外科用インプラント、歯科用インプラントなどの製造に使用されています。
透明材料: シリコン窒化物セラミックとその複合材料は、優れた透明性能と耐高温性を備えたレドームとアンテナ ウィンドウの製造に使用されます。
▼Si3N4窒化ケイ素セラミックの技術的特性