窒化アルミニウム（AlN）セラミック構造部品 は、高純度窒化アルミニウム粉末を高度なセラミック成形と焼結工程を経て作製された高性能精密部品です。超高熱伝導性、優れた電気絶縁性、良好な機械的強度、熱安定性により、電子放熱、パワーエレクトロニクス、半導体製造、レーザー技術などの分野で広く使用されており、特に熱管理が厳しく要求される高密度集積システムに適しています。
芯材の利点
窒化アルミニウム（AlN）の特性
超高熱伝導率： 熱伝導率は180-230W/(m - K)（金属アルミニウムに近い）に達し、これは酸化アルミニウムの5-8倍で、局所的なホットスポットを効果的に放散する。
優れた電気絶縁性： 体積抵抗率>10 ¹⁴Ω・cm、絶縁破壊強度>15 kV/mm、高電圧・高電界環境に適しています。
熱膨張率が低い： シリコンとの相溶性に優れ（CTE≈4.2ppm/℃）、熱応力による界面破壊を回避。
高温安定性： 長期使用温度>800 ℃、短期許容温度1200 ℃以上、真空または不活性雰囲気下で安定した性能。
高い機械的強度： 曲げ強さ≥350 MPa、硬度HV≈1200、複雑な構造物の加工に適している。
素材の比較優位性
パフォーマンス指標窒化アルミニウム(AlN)、酸化アルミニウム(Al ₂ O3)、酸化ベリリウム(BeO)、金属銅(Cu)
熱伝導率 (W/(m - K))180~230 20~40 300~350 401
優れた電気絶縁性 (体積抵抗率>10 ¹⁴) 優れた (体積抵抗率>10 ¹²) 優れた (体積抵抗率>10 ¹³) 導電性
密度 (g/cm ³) 3.26 3.9~4.0 2.85 8.96
有毒、無毒、猛毒、無毒
処理コストは、比較的高い、低い、極めて高い（毒性の高い物質には特別な保護が必要）、低い（二次処理が必要）。
製品設計とプロセス
構造設計
熱シミュレーションの最適化 有限要素解析（FEA）により放熱歯、流路、その他の構造を設計し、熱伝達効率を最大化する。
精密成形： は、複雑な幾何学形状（微細な穴の配列や不規則な溝など）の設計をサポートし、効果的な放熱面積を拡大します。
メタライゼーション加工： 表面を金、銀、銅でメッキしたり、モリブデンシートで溶接したりすることで、セラミックスと金属の高信頼性接続を実現できる。
製造工程
粉末加工：高純度AlN粉末（純度99.5%以上、D50<1μm）を焼結助剤と混合して造粒する。成形技術：射出成形、乾式圧縮成形またはゲル射出成形、精度は±0.01mm。焼結工程：常圧焼結（1800～1900℃）または熱間プレス焼結（HPS）、密度は99%以上。後加工：主な性能パラメータ パラメータ・カテゴリの詳細指標 熱伝導率 180-230 W/(m - K) (25 ℃)、温度の上昇に伴い徐々に低下 (800 ℃では依然 100 W/(m - K))
電気絶縁体積抵抗>10 ¹⁴Ω・cm (25 ℃)、誘電率≈8.5 (1MHz)
熱膨張係数（CTE）は4.0～4.5ppm/℃（25～800℃）で、Si（4.2ppm/℃）やGaAs（5.8ppm/℃）と高い互換性がある。
曲げ強さ ≥ 350 MPa（25℃）, ≥ 200 MPa（800）
破壊靭性3.5～4.0 MPa - m ¹/²の場合
作業温度の長期使用: ≤ 800 ℃; 短期限界: 1200 ℃ （不活性雰囲気）
寸法精度 射出成形：±0.01mm、ドライプレス成形：±0.02mm
表面粗さ：研削後Ra≦0.2μm、研磨後Ra≦0.05μm
代表的なアプリケーション・シナリオ
電子放熱分野
高出力LEDヒートシンク： 従来の金属製ヒートシンクを置き換え、放熱効率を30%以上改善し、LEDの寿命を延ばす。
IGBTモジュール基板： は、SiC/GaNデバイスの高温問題を解決し、熱抵抗を0.2K/W以下に低減する。
5G基地局フィルター： 高い熱伝導率と低損失特性を持ち、高周波とハイパワーのシナリオに適している。
半導体製造装置
静電チャック（ESC）： 回路の短絡を防ぐ高い絶縁性、ウェハープロセスの歩留まりを向上させる均一な熱分布。
真空チャンバーの部品： 放射線やプラズマによる腐食に強く、エッチング装置やPVD装置に適している。
レーザーとオプトエレクトロニクス
レーザーヒートシンク： ポンプ光の熱を効率的に伝導し、レーザー出力を安定させる。
光学部品ブラケット： 低熱膨張は光路の安定性を保証し、高精度レーザーシステムに適しています。
新エネルギー車
車の充電モジュールの放熱： 800Vの高電圧プラットフォームの熱管理の課題に対応するため、40%の体積を削減した。
バッテリーモジュール端板： 断熱性、熱伝導性、軽量化の3つを一体化した設計で、バッテリーの安全性を高めている。
カスタマイズ・サービス
材料の改質：耐熱衝撃性や潤滑性を向上させるために、SiCやBNなどの第二相を添加すること。
構造設計：熱機械結合シミュレーションに基づき、トポロジー最適化ソリューションを提供します。
金属化プロセス：異なる溶接プロセスに適応するAu/Ag/Cuメタライゼーション・システムを開発する。
コーティングサービス：表面の疎水性や耐摩耗性を高めるためのDLC、SiO₂、その他のコーティングの成膜。
精密高熱伝導絶縁窒化アルミニウム構造部品 は、電子デバイス、半導体製造、新エネルギー、その他の分野に、究極の熱管理性能と材料の信頼性を備えた画期的なソリューションを提供します。放熱効率の向上、装置容積の最適化、システム安定性の向上など、従来の材料では実現できなかったメリットを発揮します。詳細な技術情報、サンプルテスト、カスタマイズ設計が必要な場合は、お気軽にお問い合わせください！
