窒化アルミニウムフィラー

トクヤマの独自技術により合成された新しい窒化アルミニウムフィラーは、高熱伝導性、絶縁性のみならず優れた流動性持ち、樹脂への高充填が達成され、高熱伝導向上に貢献します。

窒化アルミニウムフィラー

窒化アルミニウムの性質と応用分野

窒化アルミニウムは高い熱伝導性と絶縁性を併せ持つ無機材料です。シリコン半導体と同程度の熱膨張係数を持ち、半導体製造プロセスで使用されるハロゲンガスプラズマに対する耐性があります。その特性を生かして、パワー半導体や高出力LED用絶縁放熱基板、シリコンウエハー前工程で使用される半導体製造装置用の部材に用いられています。従来の放熱フィラーに比べて約9倍の熱伝導性を持つことから、樹脂の熱伝導率を向上させる高放熱フィラーとして期待されています。

各種セラミックス材料の特性

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  AlN Al2O3 BN Si3N4 SiC
密度
(g/cm3
3.3 3.9 2.3 3.2 3.2
熱伝導率
(W/m・k)
170 20 60 90 270
熱膨張係数
(10-6K)
4.4 7.3 2.8 3.0 3.7
曲げ強度
(MPa)
500 450 40 800 450
破壊靭性
(MPa・m1/2
2 4 - 6 4
誘電率
(-)
8.8 8.5 4.5 9.0 40
誘電損失
(×10-4@1MHz)
3 3 9 3 500
体積低効率
(Ω・cm)
>1014 >1014 >1014 1014 102
絶縁耐圧
(kV・mm-1
20 20 20 10 <1

窒化アルミニウムフィラーのグレードと粉体特性

樹脂へ高充填するためには種々の粒径を持つ窒化アルミニウムフィラーが必要です。一般的には大・中・小の3種類程度の粒子を程よい配合でブレンドして充填することが効果的です。また、一番大きなフィラーは、樹脂の厚みによって決まります。当社では、さまざまな大きさを持つ窒化アルミニウムフィラーを開発しています。お客さまのニーズに応じて配合提案を行っています。

窒化アルミニウムフィラーを充填した樹脂の熱伝導特性

エポキシ樹脂に窒化アルミニウムフィラーを充填したとき、フィラーの充填量を増加させることで熱伝導率は大きく向上します。数種類の窒化アルミニウムフィラーをブレンドして、80vol%充填したときの熱伝導率は12W/mKとなり、エポキシ樹脂の約60倍の熱伝導率を発現します。

窒化アルミニウムフィラーをエポキシ樹脂に充填したときの熱伝導率

窒化アルミニウムフィラーをエポキシ樹脂に充填したときの熱伝導率

窒化アルミニウムフィラーを充填した樹脂の流動性と柔らかさ

トクヤマが新規に開発した窒化アルミニウムフィラーはその粒子形態、表面の滑らかさ、独立単分散していることから従来の窒化アルミニウムフィラーよりも粘度が低減します。その結果、混ぜやすく高充填することが可能となるだけでなく、窒化アルミニウムフィラーを高充填した時のシリコーン樹脂の柔らかさを改善することが可能となります。さらに、お客さまのご要望に対応して樹脂との混ぜやすさを向上させる表面処理グレードも開発しています。

窒化アルミニウムフィラーの粘度比較

窒化アルミニウムフィラーの粘度比較

窒化アルミニウムフィラーをシリコーン樹脂へ84vol%添加した時の柔らかさ

窒化アルミニウムフィラーをシリコーン樹脂へ84vol%添加した時の柔らかさ

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