ニュース | 厦門英诺华（イノファ）新材料有限公司

HTCCセラミックパッケージング技術：高電力・高周波アプリケーションの鍵

現代のエレクトロニクス業界では、HTCC、LTCC、MLCC という 3 種類のセラミックパッケージングとコンポーネント技術が共同で高性能電子システムの基盤を形成しています。

これらはすべて多層セラミック技術システムに属していますが、適用方向と性能の重点は異なります。

HTCC は高信頼性、高出力のパッケージングに使用され、LTCC は高周波、多機能回路の統合に優れ、MLCC は表面実装受動部品の中核タイプです。

これら 3 つの要素が共同して、現代の電子機器の高性能化と小型化の発展を支えています。

この記事では主に HTCC パッケージング技術について紹介します。

HTCC パッケージングは、一連の精密セラミック金属共焼成プロセスを通じて、アルミナまたは窒化アルミニウム磁器ウェハーとタングステン/モリブデン金属回路を組み合わせ、最終的に成形、印刷、共焼成、パッケージングなどの主要な手順を経て、高密度で信頼性の高い 3 次元セラミック回路構造を形成します。

主な手順は次のとおりです。

（１）セラミック基板の準備（テープキャスティング）：

セラミック粉末（アルミナなど）を有機バインダー、可塑剤、溶剤と混合し、均一なスラリーを形成します。その後、鋳造機を用いて一定の厚さの生の磁器シートに成形します。

このステップでは、乾燥条件とスラリー粘度を厳密に制御して、生のフィルムの均一な厚さと平坦な表面を確保し、その後の印刷とラミネートのための安定した基盤を提供する必要があります。

(2) 回路印刷：

スクリーン印刷工程により、生の磁器片の表面に導電線と貫通孔が形成されます。金属導体としてタングステン、モリブデン、またはそれらの合金を使用することで、その後の高温同時焼成工程に耐えることができます。

印刷後は通常、低温で乾燥および脱脂され、金属回路がしっかりと接着され、パターンが鮮明で、気泡や不純物がないことを確認します。

（３）層状化と積層：

印刷された多層プリフォームは正確に位置合わせされて重ね合わされ、熱プレスまたは静水圧プレス技術によって層間結合が実現され、3 次元相互接続構造が形成されます。

このステップの精度は、完成品のサイズ許容差と伝導の信頼性に直接影響します。

（４）高温共焼成：

還元雰囲気下で、セラミックスと金属導体を約 1600℃ の温度で焼結し、同期緻密化を実現して、堅牢な多層基板を形成します。

完成品は通常、約 15 ～ 20% の体積収縮を起こすため、設計段階でこの収縮の補正を考慮する必要があります。

（５）後処理技術：

焼結基板に対して、メタライズ、電気メッキ、切断、溶接、ピン取り付け、ガスシールなどの加工を行います。

一部のハイエンド HTCC 製品には、軍事、医療、高温電子アプリケーションの厳しい要件を満たすために、はんだプリコーティング、電極強化、レーザーマーキングなどの処理も施されます。

技術的な利点

· 優れた高温安定性

HTCC パッケージは、300 ～ 350°C の環境下で長期間安定して動作できます。

特別な設計により、400°C を超える短時間の極度高温にも耐えることができます。

セラミックフレームワークは高温でも構造の完全性と気密性を維持し、高温電子パッケージングを実現するために不可欠です。

· 優れた電気絶縁性

セラミックマトリックス自体は優れた絶縁材料であり、低い誘電率と低い誘電損失を特徴としており、高周波信号伝送の整合性を確保し、干渉を低減するのに役立ちます。

· 高い機械的強度と環境耐久性

構造は頑丈で、熱衝撃、機械的振動、腐食環境に耐えることができます。

通常のプラスチック包装に比べて信頼性がはるかに高く、産業や航空宇宙用途などの過酷な条件での使用に適しています。

· 高密度3次元統合をサポート

磁器タイルを複数層積み重ね、垂直相互接続を実現することで、複雑な 3 次元配線構造を実現し、多ピン、高周波、小型パッケージ設計をサポートします。

· 優れた熱管理性能

セラミック材料（特に窒化アルミニウム、AlN）は熱伝導率が高く、チップから発生した熱を効果的に伝達できるため、デバイスの電力密度と耐用年数が向上します。

応用分野

· 自動車用エレクトロニクス：エンジン制御モジュール（ECU）、圧力センサー、オンボード電源モジュールに適用され、エンジン室内の高温や振動に対応します。

· 産業・エネルギー：周波数変換器やインバータ電源などのコア電力変換機器にサービスを提供し、高温・高電力密度下での長期動作を保証します。

・高周波通信：5G基地局やレーダーシステム内のRF回路やフィルタキャリアとして、高周波信号の低損失伝送を実現します。

· センサー技術: さまざまな MEMS、ガス、赤外線、圧力センサー向けに、過酷な条件に適した頑丈で気密性のあるパッケージシェルを提供します。

· ハイエンド機器: 航空宇宙、軍事用電子機器、埋め込み型医療機器における信頼性の高い制御システムの主要なパッケージングソリューションです。

過酷な環境条件への対応から究極の性能達成まで、HTCC セラミックパッケージは、実績のある信頼性の高いソリューションを提供します。
高温、高周波、高電力、長期的な信頼性といった厳しい条件が求められるプロジェクトにおいて、HTCCはまさに鍵となるソリューションとなるでしょう。
INNOVACERAは、お客様にプロフェッショナルなHTCCセラミックパッケージソリューションを提供することに尽力しています。お気軽にお問い合わせください。

Calentador cerámico utilizado para vaporizador

Innovacera desarrolló un elemento calefactor cerámico para vaporizadores.
Los elementos calefactores más comunes en un vaporizador están hechos de metal, vidrio y cerámica. ¿Cuáles son sus diferencias? ¿Cuál es mejor para un vaporizador?

Los elementos calefactores metálicos conducen el calor rápidamente, por lo que se calientan rápidamente y se adaptan bien a los cambios de temperatura. Sin embargo, algunos elementos calefactores metálicos pueden infundir vapor con partículas metálicas. Inhalar estas partículas puede dañar los pulmones y ser peligroso. Por lo tanto, los elementos calefactores metálicos no son una buena opción para un vaporizador.
El vidrio no es una opción recomendada, ya que es demasiado delicado para un vaporizador portátil completo. Además, es mucho más caro que la cerámica y carece de beneficios adicionales.
Los elementos calefactores cerámicos se consideran de la más alta calidad para vaporizadores. En primer lugar, la cerámica se considera el método de calentamiento más seguro para vaporizadores, ya que no transporta partículas metálicas al vapor. Nuestro material calefactor cerámico cuenta con las certificaciones RoHS y Reach.

Ventajas del calentador cerámico:
1. Tamaño pequeño;
2. Velocidad de calentamiento rápida;
3. Rendimiento térmico más uniforme y eficiencia térmica;
4. Integración con termistor para un control preciso de la temperatura;
5. Seguridad
Tecnología del calentador MCH:

Design	Diameter/Length/Width	Tolerance	Thickness
Tube/Rod	D:2.5~12	D: Above 8mm±0.3mm
		Below8mm±0.2mm
		LAbove80±2.0mm
		Below80mm±1.0mm
Plate:Square	L:10~100	Above:70±2mm	0.5~2
		Below:70±1mm
Plate:Round	D:10~70	Above:30±2mm	0.5~2
		Below:30±1mm

Regular size and specification:

NO	Model	Size	Resistance	Voltage	Shape	Material
1	E0863TB	OD6.3ID5.28mm	0.25-0.4Ω	3.7V	Tube	95%Alumina
2	E1416TA	OD16ID14.414mm	0.45-0.65Ω	3.7V	Tube	95%Alumina
3	E13295TA	D2.95*13mm	0.25-0.4Ω	5V	Rod	95%Alumina
4	E13596TA	OD9.6ID813.5mm	0.45-0.6Ω	3.7V	Tube	95%Alumina
5	E112015TA	OD19.85ID13.311mm	0.4-0.6Ω	3.7V	Tube	95%Alumina
6	E131684FA	OD16ID713.8mm	0.4-0.6Ω	3.7V	Tube	95%Alumina
7	E141895TA	OD17.6ID16.614mm	0.5Ω	3.7V	Tube	95%Alumina
8	P1100TB	D11*0.8mm	0.5-0.7Ω	3.7V	Plate	95%Alumina

断熱板としてジルコニアセラミックスを選ぶ理由は何ですか?

ジルコニア（ZrO₂）セラミックスは、優れた断熱性能、高い機械的強度、そして高温下における卓越した安定性により、断熱板として広く使用されています。ジルコニアセラミックスの優れた断熱性能は、本質的に低い熱伝導率に由来し、熱伝達を効果的に低減します。そのため、ジルコニア断熱板は、信頼性の高い断熱材を必要とする様々な産業システムに広く採用されています。
主な特長と利点は以下のとおりです。

高速性能

ジルコニアセラミックスは、優れた耐寒性、低い弾性率、高い圧縮強度、低い熱伝導率、軽量、そして低い摩擦係数を特徴としています。これらの特性により、12,000～75,000rpmで動作する高速スピンドルをはじめとする高精度機器に使用できます。

耐高温性

ジルコニア断熱板は、500～600℃の領域で熱膨張が最小限に抑えられ、安定した性能を維持するため、大きな温度変化にさらされる用途に適しています。

耐食性

ジルコニアセラミックスは、その固有の化学的安定性により、強酸、強アルカリ、無機塩、有機塩、そして海水による腐食に耐性があります。そのため、電気めっき装置、電子機器、化学機械、造船、医療機器などに最適です。

耐磁性

ジルコニア絶縁板は非磁性で、粉塵を吸着しないため、早期摩耗、シャフトの剥離、動作音を低減します。脱磁装置、精密機器、その他非磁性部品を必要とする用途に適しています。

電気絶縁

高い電気抵抗率を持つジルコニアセラミックスは、シャフトへのアーク損傷を防ぎ、安定した絶縁性能が求められる電気機器に効果的に使用できます。

真空適合性

ジルコニアセラミックは自己潤滑性があり、オイルフリーであるため、真空環境において一般的なセラミックプレートが直面する潤滑の課題を克服し、真空システムや関連機器に最適です。

さらに、ジルコニアセラミック断熱板は優れた耐衝撃性と耐摩耗性を備えており、長寿命と全体的な耐久性に貢献します。弊社は幅広いジルコニア部品を製造しており、お客様は特定の性能と用途要件に基づいて製品をお選びいただけます。カスタマイズされた断熱ソリューションについては、お気軽にお問い合わせください。

厚膜・薄膜回路製造における問題点とセラミック基板の利点

電子機器製造における高性能・高信頼性の追求において、従来の基板材料はますます厳しさを増す要求に応えられなくなっています。熱伝導率の低さ、高温安定性の低さ、そして表面精度の不足は、厚膜・薄膜回路開発のボトルネックとなりつつあります。そのため、業界は、優れた絶縁性、効率的な放熱性、卓越した寸法安定性、そして理想的な表面平坦性を兼ね備え、精密回路の印刷・焼結プロセスを支える新たな基板材料を緊急に求めています。

基板用厚膜/フィルム回路のコア性能要件：

高性能エレクトロニクス分野において、厚膜回路と薄膜回路は極めて重要な微細加工技術です。それぞれの加工プロセスは異なりますが、回路を形成する基板材料には、多くの共通した厳しい要件が課せられます。

Metallized ceramic circuit board

厚膜回路は、導電性、抵抗性、または絶縁性のペーストをスクリーン印刷により基板表面に塗布し、高温焼結により固化させて回路パターンを形成することで形成されます。典型的な焼結温度は約850℃～900℃ですが、具体的な温度はスラリーの種類と基板によって異なります。このプロセスの核心は、基板が高温の熱衝撃に耐え、焼結プロセス中に極めて高い寸法安定性（反りや収縮なし）と化学的不活性を維持し、ペーストとの反応を防ぐこと、そして同時に、印刷に必要な平坦性と密着性を満たすことです。

薄膜回路は、真空コーティング、リソグラフィー、エッチングなどのプロセスを用いて、基板上にマイクロメートル、さらにはナノメートルレベルの微細配線を形成します。このため、回路の精密な形成を保証するために、基板表面の粗さは極めて低く（ほぼ原子レベルの滑らかさ）、製造工程中の欠陥や不純物の混入を防ぐため、微細構造の均一性と化学的純度に優れていなければなりません。

全体として、これら2つの技術の実装方法は異なりますが、いずれも基板材料に優れた熱安定性、精密な表面特性、卓越した寸法精度、そして安定した化学的特性が求められます。従来の有機基板や金属基板は、このようなハイエンド用途ではしばしば不十分です。しかし、セラミック基板は、これらの厳しい課題に対処するために設計された理想的な材料です。その独自の性能の組み合わせは、ベースキャリアにおける厚膜回路と薄膜回路の究極の要件を完璧に満たします。

ceramic substrates

セラミック基板の利点は、ハイエンド回路の問題点に直接対処します。

(1) 究極の熱安定性と寸法剛性

セラミック材料（Al₂O₃やAlNなど）は高い融点と優れた熱安定性を有し、厚膜焼結温度においても軟化、変形、収縮を起こしません。この「剛性」により、多層回路の精密な配置が確保され、焼結時の内部応力が低減し、長期信頼性が向上します。また、様々な材料の熱膨張係数を半導体や印刷ペーストと整合させることで、熱応力をさらに低減できます。

(2) 表面処理および精密加工性

薄膜回路の場合、セラミック基板は精密研磨によりナノメートルレベルの平坦度（Ra）を実現できるため、フォトリソグラフィーおよびコーティング工程の精度を確保できます。厚膜回路の場合、適度な表面粗さがペーストの密着性を高めます。セラミック基板は、表面処理によって様々なプロセス要件に柔軟に対応できます。

(3) 優れた化学純度と不活性

先端セラミック原料は、高純度、緻密な構造、そして高温・真空環境下における優れた化学的安定性を備えています。厚膜焼結においても、Ag/Ag-Pdペーストなどのペーストと反応しません。また、フィルム製造工程において、低揮発性不純物を低減することで、真空汚染や欠陥を最小限に抑え、最終製品の歩留まりを向上させることができます。

(4) 優れた熱管理能力

高い熱伝導率（AlNは150～200W/m·K）により、パワーデバイスから発生する熱を速やかに拡散させ、局所的な過熱を防ぎ、デバイスの信頼性と熱安定性を向上させます。

(5) 機械的強度と長期信頼性

高い硬度と高い曲げ強度により、セラミック基板は加工、輸送、長期使用中に破損する可能性が低くなります。また、温度サイクル耐性、耐湿熱性、耐腐食性にも優れているため、自動車、航空、産業用制御などの高信頼性が求められる用途に適しています。

全体的に、セラミック基板は熱、機械、化学、表面特性の面で総合的な利点を備えているため、厚膜および薄膜の精密回路をサポートするのに理想的なプラットフォームとなり、電子設計における高電力、高密度、高精度の要件も満たします。

当社は、厚膜・薄膜回路印刷におけるお客様の多様なアプリケーションをサポートするため、多様なセラミック基板材料を取り揃えております。お問い合わせはお気軽にご連絡ください。

電気自動車用駆動システムにおける窒化ケイ素セラミック基板の応用利点

新エネルギー車の電動駆動システム（モータードライバー／インバーター）において、IGBTパワーモジュールまたはパワー半導体モジュールは中核部品である。これらはバッテリーからの直流（DC）を交流（AC）に変換してモーターを駆動すると同時に、高電流・高電圧・頻繁な熱サイクルに耐える役割を担う。窒化ケイ素（Si3N4）セラミック基板は、高い熱安定性、高い機械的強度、優れた電気絶縁性を備えており、これらのパワーモジュールにとって不可欠な基材となっています。

通常、モジュール内部の支持体および放熱基板として使用され、IGBTやダイオードチップを直接支持します。モジュールパッケージ内の銅リード線やメタライゼーション層と組み合わさり、「絶縁性と高導電性を兼ね備えた」コア構造を形成します。これにより、高電力密度かつ過酷な環境下においても電動駆動システムの安定した動作を保証します。

機能と役割：

(1)放熱

パワーモジュールが動作する際、大量の熱を発生します。窒化ケイ素基板は高い熱伝導率により、熱を素早くヒートシンクや冷却システムへ伝導し、チップの過熱を防ぎ、モジュールの安定性を高めます。

窒化ケイ素の熱伝導率（80-90 W/(m·K)）は最高値ではないが、高い熱伝導性と機械的強度の特性を兼ね備えているため、電動駆動システムの激しい温度変動や強い振動環境に対応する理想的なソリューションとなります。

(2) 電気絶縁

パワーモジュール内部のIGBTチップは、外部金属構造体から電気的に絶縁されると同時に、熱伝導性を確保する必要がある。窒化ケイ素基板は高い電気絶縁性と適度な熱伝導性を有し、この設計における「熱伝導性絶縁」要件を満たす。

これがセラミック基板（窒化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムを含む）の根本的な価値です。

これらはパワーモジュールの電気絶縁フレームワークを形成し、数百ボルトから数千ボルトに及ぶ動作電圧をモジュール内に確実に封じ込め、接地された筐体や冷却システムから絶縁することで、システムの基本的な安全性を保証します。

(3) 構造的サポート

パワーモジュールの内部チップ、パッド、金属層はすべて安定して支持される必要があリます。窒化ケイ素基板は高い機械的強度と熱応力に対する耐性を提供し、高温熱サイクル下でのモジュールの反りや割れを防止します。

これが窒化ケイ素を他のセラミック材料と区別する重要な要素です。その曲げ強度と破壊靭性は窒化アルミニウムの2倍以上です。車両の頻繁な加速・減速による激しい温度変動中、モジュール内の異なる材料（チップ、はんだ、基板、銅層）は繰り返し熱膨張と収縮を経験します。窒化ケイ素の優れた構造強度はこの応力に耐え、自身の破損や接続界面の故障を防ぎ、物理構造の長期安定性を確保します。

(4) 信頼性の向上

電気自動車は頻繁な始動・制動操作を受け、パワーモジュールは多数の熱サイクルに耐える必要があります。窒化ケイ素基板は優れた耐熱衝撃性を有し、モジュールの寿命と車両全体の信頼性を大幅に向上させることができます。

「耐熱衝撃性」は上記3つの利点が複合的に作用した究極の現れです。優れた熱伝導性により温度変化が速く内部温度差が小さいこと、高い強度によりそれによって生じる巨大な応力に耐えられることが理由であります。業界データによれば、窒化ケイ素基板を採用したパワーモジュールは、従来のアルミナや窒化アルミニウム基板と比較して、温度サイクル寿命が約1桁長く達成可能であり、これにより高い耐久性と信頼性を実現します。これは電動駆動システムおよび車両全体の保証期間と耐久性を直接決定する要素となります。

応用分野

·メタライズドSi₃N₄基板

窒化ケイ素基板の表面は、溶接や電気接続に使用できる金属回路を形成するために、メタライゼーション処理（従来のMo/Mn法、または現在の主流である活性金属ろう付け/AMB技術など）を施す必要があります。この構造により、SiCまたはIGBTパワーチップを直接支持し、パワーモジュール内の電気的相互接続の中核を形成することが可能となる。特にAMB技術は、銅層の接合強度が高く熱伝導性に優れるため、高電力密度・長寿命・高信頼性という自動車グレードパワーモジュールの厳しい要求を満たす最適なソリューションとして採用が進んでいる。

Si₃N₄基板（活性金属はんだ付け後）

·EVパワーモジュールへの直接統合

新エネルギー車の電動駆動システムにおいて、絶縁・放熱・構造支持の「三役」を担う窒化ケイ素基板は、メインインバーターのパワーモジュール内に直接封入される。パワーチップを上下方向に固定し、熱伝導材を介してモジュールの液体冷却放熱システムと密接に結合することで、チップの高効率な熱伝導を実現。この設計により、頻繁な加速・制動による激しい熱サイクル下でも、電動駆動システムは安定した出力電力と信頼性の高い長期性能を維持できる。

当社は、標準製品から完全カスタマイズソリューションまで、窒化ケイ素（Si₃N₄）基板のフルラインナップを提供しています。お問い合わせは sales@innovacera.com までご連絡ください。

革新が熱エネルギー革命を牽引：窒化ケイ素ホットサーフェス点火装置が効率的な点火技術の先駆けとなる

産業用熱エネルギー応用分野および家庭用ガス機器において、点火システムは起動効率・安全性・寿命を直接左右する中核起動部品です。優れた耐熱性・耐食性を備えた窒化ケイ素ホットサーフェス点火装置は、従来の点火部品に取って代わりつつあり、ハイエンド点火シナリオにおける最適なソリューションとして採用が進んでいます。

窒化ケイ素製高温表面点火装置の研究開発・製造に専念する企業として、当社は本技術が産業の高度化に果たす重要性を深く認識しております。本稿ではボイラー分野における技術原理、適用シナリオ、中核的優位性、比較優位性を分析し、業界パートナーの皆様にこの革新的製品への理解を深めていただくことを目的とします。

1. 窒化ケイ素ホットサーフェス点火装置とは何か

窒化ケイ素ホットサーフェス点火装置は、窒化ケイ素セラミックス（Si₃N₄）を中核構造体および発熱マトリクスとして利用し、耐熱性発熱体（タングステン線やモリブデン線など）を組み合わせた新型点火装置です。

その中核となる作動原理は高温表面点火です。通電すると内部発熱体が急速に加熱され、その熱が窒化ケイ素セラミック表面へ伝達されます。セラミック表面温度が燃料の着火温度（燃料の種類により通常300～800℃）に達すると、接触したガスを瞬時に点火できるため、高電圧スパーク点火が不要となります。

構造組成

窒化ケイ素製高温表面点火装置は主に三つの構成要素から成る：

窒化ケイ素セラミック基板：

コアキャリアとして機能し、高強度、優れた耐熱衝撃性、高絶縁性、1300℃を超える長期高温性能を提供し、ひび割れや漏洩の危険を防止します。

耐熱性発熱体：

セラミックマトリックス内に埋め込まれた高融点金属または合金製で、長時間の使用中も溶融することなく、必要な点火温度に素早く到達します。

電極とリード線：

電流を導き、発熱体との安定した接続を維持します。外層は通常、回路の安全性を確保するため耐熱性絶縁材で被覆されています。

従来の火花点火方式と比較して、窒化ケイ素ホットサーフェス点火装置は、湿度、油分汚染、環境干渉の影響を受けず、より安定かつ信頼性の高い点火を実現します。

2. 適用シナリオ

窒化ケイ素製高温表面点火装置は、耐熱性、耐食性、安定した点火性能という主要特性を備え、産業・家庭・商業分野を問わず現代の熱エネルギー設備における「始動の核」となっています。

2.1 産業用熱エネルギー設備

産業用ボイラーおよび炉：

ガスボイラー、オイルボイラー、熱風炉、セラミック窯などを含みます。これらは高温・高粉塵・腐食性環境下での安定した点火を必要とします。窒化ケイ素セラミックスの耐食性が、長期にわたる信頼性の高い運転を保証します。

工業用バーナー：

冶金加熱炉や化学反応器など、頻繁かつ迅速な点火が求められる用途で使用されます。窒化ケイ素点火装置の「瞬時点火・瞬時加熱」機能により、起動効率が大幅に向上します。

2.2 家庭用ガス機器

ガス給湯器および壁掛けボイラー：

従来の点火電極はスケール付着やガス不純物による点火不良を起こしやすいです。窒化ケイ素点火装置は表面が滑らかでスケール防止特性を持つため、寿命を延ばしメンテナンス頻度を低減します。

ガスコンロおよびビルトインコンロ：

直火下での使用に耐えます。窒化ケイ素セラミックスの高温耐性により、長時間の熱による変形や損傷を防ぎます。さらに、調理器具からの油の滴下による点火信頼性の低下もありません。

2.3 商業用熱エネルギー設備

業務用厨房機器：

大型ガスフライパン、蒸し器、オーブンなど、高温環境下で頻繁に使用される機器です。窒化ケイ素点火装置は高負荷作業に最適であり、メンテナンスによる稼働停止時間を最小限に抑えます。

業務用暖房設備：

ホテルやショッピングセンターに設置される大型ガス暖房ボイラーは、低温環境下でも確実に点火する必要があります。窒化ケイ素点火装置は-40℃から1300℃の範囲で安定動作し、冬季の厳しい条件下でも点火不良を発生させません。

3. 事例研究：産業用ボイラーのアップグレード

ある化学プラントでは、従来の点火電極を窒化ケイ素製ホットサーフェス点火装置に置き換えた結果、以下の改善がもたらされた：

スタートアップの成功率が85%から100%に向上しました。

点火部品の交換頻度が4ヶ月に1回から2年に1回に延長されました

年間約12時間の保守停止時間が削減されました。

運用・保守コストが40％以上削減されました。

さらに、このスイッチは従来の点火電極における腐食や漏洩に伴う安全上の危険を完全に排除しました。

4. 結論

材料革新から技術実装まで、窒化ケイ素製ホットサーフェス点火装置は優れた性能により点火システムの基準を再定義し、産業用ボイラー、家庭用ガス機器、商業用熱エネルギー設備向けに効率的で信頼性が高く安全な点火ソリューションを提供します。

窒化ケイ素製ホットサーフェス点火装置の研究開発・製造に専念する企業として、当社は材料加工技術と製品設計の継続的な進化を図り、高品質な製品を提供します。これによりパートナー企業のコスト削減、効率向上、産業の高度化・転換を支援し、熱エネルギー応用分野における技術革新を共に推進してまいります。

詳細については、sales@innovacera.com までお問い合わせください。

粉末冶金のさまざまなプロセスにおける窒化ホウ素セラミックおよびジルコニアセラミックノズルの使用

粉末冶金 (PM) プロセスでは、金属材料の種類に応じて、窒化ホウ素およびジルコニアセラミックノズルが使用されます。

セラミックノズルの主な特徴

耐高温性: 溶融金属やプラズマ炎による 1500 °C を超える温度に耐えます。

耐摩耗性: 長期運転でも粉末やガス流による侵食に耐えます。

化学的不活性: 活性金属やガスと反応しません。

粉末冶金のさまざまな段階での応用

ステージ	プロセス	ノズルの機能	セラミックノズル	代表的な金属
粉末調製	ガスアトマイズ	高圧不活性ガス（窒素やアルゴンなど）を溶融金属流に吹き付けて微粉末を形成します。セラミックノズルが流量と粒子サイズを制御します。	窒化ホウ素とジルコニア	チタンやニッケル基合金などの高純度または反応性の高い金属。
粉末調製	水アトマイズ	セラミックノズルは耐腐食性と精密な流量制御を実現します。	ジルコニア	鉄系粉末などの低コスト粉末を調製するための高圧水アトマイズに使用されます。
粉末溶射または堆積	溶射	コーティングまたはプリフォームの準備（例：プラズマ溶射、HVOF）において、セラミックノズルが金属粉末を基材に噴射し、緻密なコーティングを形成します。	窒化ホウ素およびジルコニア	あらゆる金属粉末に適用可能。
粉体輸送および処理	流動床または空気輸送	セラミックノズルは、ガス流量を制御し、粉体を均一に分散または輸送し、凝集や目詰まりを防ぐために使用されます。	窒化ホウ素およびジルコニア	タングステン、モリブデン、鉄、コバルト、ニッケル、アルミニウム、チタン、タンタル、およびその他の活性金属粉体。
焼結後の処理	冷却または雰囲気制御	セラミックノズルは、不活性ガス（水素、窒素など）または冷却媒体を噴霧することで炉内の雰囲気を制御し、部品の冷却を促進して酸化を防止します。	窒化ホウ素およびジルコニア	高速度鋼、チタン合金、アモルファス／金属ガラス粉末などの高性能金属粉末。
3Dプリンティング（例：バインダージェッティング）	–	セラミックノズルは、バインダーや金属スラリーを正確に噴射するために使用されます。	窒化ホウ素とジルコニア	粉末冶金積層造形アプリケーション。
脱脂または洗浄	–	セラミックノズルは、成形体から一時的なバインダーや残留粉末を除去するために使用されます。	ジルコニア	チタンおよびその合金、ニッケル基超合金、アルミニウム合金、コバルトクロム合金、高融点金属（タングステン、タンタル、モリブデン）、貴金属（金、銀、白金）、および高エントロピー合金。

表1：窒化ホウ素セラミックノズルの特性

特性	単位	BMA	BSC	BMZ	BSN
メイン構成	–	BN + Zr + Al	BN + SiC	BN + ZrO₂	BN + Si₃N₄
色	–	ホワイトグラファイト	グレイッシュグリーン	ホワイトグラファイト	ダークグレー
密度	g/cm³	2.25–2.35	2.4–2.5	2.8–2.9	2.2–2.3
３点曲げ	MPa	65	80	90	150
圧縮強度	MPa	145	175	220	380
熱伝導率	W/m·K	35	45	30	40
熱伝導率(20–1000 °C)	10⁻⁶/K	2.0	2.8	3.5	2.8
最高使用温度（大気/不活性ガス/高真空）	°C	900 / 1750 / 1750	900 / 1800 / 1800	900 / 1800 / 1800	900 / 1800 / 1800
室温電気抵抗率	Ω·cm	>10¹³	>10¹²	>10¹²	>10¹³
代表的な用途	–	粉末冶金、金属鋳造、高温炉部品、るつぼ、貴合金および特殊合金の鋳造鋳型、高温支持体、および溶融金属用のノズルまたは輸送管。

表2：ジルコニアセラミックノズルインジケーター

インジケーター	項目	単位	MSZ-H	MSZ-L	カスタム
メイン構成	ZrO₂	%	≥95	≥95	60–95
	Al₂O₃	%	≤0.2	≤0.2	0.2–20
	SiO₂	%	≤0.4	≤0.4	0.2–1
	MgO	%	≤2.9	≤2.9	MgO / Y₂O₃
	Fe₂O₃	%	≤0.1	≤0.1	0.1–0.3
	TiO₂	%	≤0.1	≤0.1	0.1–1.0
物理的特性	色	–	黄色	黄色	黄色 / 白
	密度	g/cm³	≤5.2	5.4～5.6	4.6～5.6
	気孔率	%	≤18.5	≤8	1～18.5
安定剤、粒子組成、多孔度は、特定の動作環境に応じてカスタマイズできます。

ムライトヒーター部品の主な利点

ムライトは、その優れた耐熱性（1800℃以上の温度に耐える）から、一般的に高温材料として使用されます。急激な温度変化にも割れることなく耐え、過酷な条件下でも高い構造強度を維持します。

主な用途

高性能耐火物：
金属、ガラス、セラミックスの製造に使用される高温工業炉の内張り材として使用されます。

高温部品：
炉室、支持部、放熱管、その他優れた耐熱性が求められる部品に最適な材料です。

ヒーターコンポーネントの主な利点

優れた高温性能：
極めて高温下でも構造強度と形状安定性を維持し、優れた変形耐性を発揮します。

耐久性と耐用年数の向上：
優れた耐熱衝撃性により、ひび割れのリスクが大幅に低減し、部品の耐用年数が延長されます。

最適化されたエネルギー効率：
均一な熱分布と効率的な熱伝導を促進し、全体的なエネルギーコストを効果的に削減します。

優れた耐薬品性：
優れた耐腐食性を備え、多様な炉内雰囲気下でも信頼性の高い性能を発揮します。

当社ムライトプレート

当社は、高品質のムライトプレートの一貫した製造を専門としています。標準寸法を幅広く取り揃えているほか、ご提供いただいた図面に基づいたカスタム仕様のお問い合わせも歓迎いたします。

利用可能な寸法

寸法 (mm)	図面リファレンス
Φ77.00 × Φ11.00 × 10.00
Φ49.00 × Φ10.00 × 10.00
Φ85.00 × Φ10.00 × 10.00
Φ90.00 × Φ12.00 × 10.00
Φ85.00 × Φ12.00 × 10.00
Φ90.00 × Φ11.00 × 10.00
Φ55.00 × Φ8.00 × 10.00

ガラス炉用高ジルコニアセラミック耐火部品

炉の寿命が長くなることは、ガラス製造コストの削減に直結します。溶融鋳造高ジルコニアはガラス炉に最適な材料の一つと考えられていますが、納期の長さと高価格が大量導入の妨げとなっています。さらに、耐熱衝撃性の低さと業界全体の品質管理上の問題により、性能とアプリケーション結果に大きなばらつきが生じています。

大型で密度5.0 g/cm³の溶融高ジルコニア煉瓦（シリコンおよびナトリウム不純物を含まない）の新シリーズは、ガラス炉耐火物用途における一般的な課題に効果的に対応します。これらの煉瓦は、最高2000℃までの長期運転温度に耐えることができ、ナトリウム、ホウ素、鉛、フッ素、その他のガラス成分を含む環境、および高い電気抵抗が求められる領域において優れた性能を発揮します。

1550℃を超える運転条件下では、従来の炉材の3倍以上の寿命を誇ります。溶融ガラスの腐食・浸食に対する高い耐性と優れた再加熱能力により、ガラス炉の耐用年数を延ばし、運転コストを削減し、炭素排出量を最小限に抑えます。

当社は、ガラス製造における特定の用途と温度環境向けに設計された 3 種類の高ジルコニアレンガ (MZ-A60、MZ-A80、MZ-A90) を発売しました。

$MZ-A90 Long service life refractory brick-$

製品タイプ

1. MZ-A60

温度範囲: 1500℃以下

アプリケーション環境: 動的および熱勾配の範囲が大きく、熱安定性に対する要件が高い主要部品に適しています。

主な用途: 太陽光発電用ロールリップレンガ、ランナーサガーレンガ、フローノズルレンガ、撹拌棒、撹拌パドル、パンチ。

2. MZ-A80

温度範囲: 1550 °C – 2000 °C

主な用途: 長寿命ガラス炉のタンク壁、ランナー、フローポート、回転バレル、高温補修レンガ結合セクション。

3. MZ-A90

温度範囲: 1450 °C – 2000 °C

特性: 高抵抗率(1400℃/Q.Mにおける抵抗値680)。

主な用途: プールの壁、ランナー、電極穴、プールの底。

商品		値
商品		MZ-A60	MZ-A80	MZ-A90
Chemical Indicators	ZrO₂+ HfO₂ /%	≥60	≥78	≥88
	Al₂O₃/%	≥35	≥15	≥0.5
	SiO₂/%	≤0.5	≤0.5	≤9
	Na₂O/%	≤0.2	≤0.2	≤0.2
室温曲げ強度 / MPa		≥200	≥300	≥350
静的ガラス液体浸食抵抗 / (mm/24h) (ホウケイ酸ガラス、1600℃ × 48h)		0.07	0.04	0.03
クリープ速度 (1600℃ × 50h) /%		-0.258	-0.165	-0.215
気泡析出速度 (ホウケイ酸ガラス、1300℃)/%		≤0.7	≤0	≤0
気泡析出率（ホウケイ酸ガラス、1500℃）/%		≤1.5	≤0.1	≤0.1
かさ密度（g·cm^-3）		≥4.0	≥5.0	≥4.8
見かけ気孔率 /%		≤18	≤8	≤10
1100℃水冷		≥25	≥3	≥3

高温マグネシウム・ジルコニウムタンディッシュノズル（耐火物ノズル）の応用

当社は、太陽光発電用ロールリップレンガ、ランナーサガーレンガ、フローノズル、撹拌棒、撹拌パドル、パンチなど、高性能耐火材料の新シリーズを導入しました。

これらのうち、タンディッシュノズル (注入ノズル、冶金ノズル、耐火ノズルとも呼ばれる) は、連続鋳造プロセスにおける過酷な条件向けに設計された重要なコンポーネントです。

$High-Temperature Magnesium-Zirconium - Tundish Nozzle(Refractory Nozzle)$

1. 主な特徴

広いダイナミック範囲と温度勾配範囲
熱安定性に対する高い要件

これらの特性により、ノズルは製鋼中の変動する熱応力や機械的応力下でも確実に機能することができます。

2. 仕組み – 制御フローゲートウェイ

本質的には、タンディッシュノズルは高温精密バルブのように機能し、溶鋼の流れを正確に制御するように設計されています。

スライディングノズルシステムと連動して、2枚のスライドプレートを変位させることで溶鋼流路を開閉または調整します。この機構により、溶鋼の流れの開始、停止、速度を正確に制御でき、一貫した鋳造品質とプロセス安定性を確保します。

3. 材料

ノズルは、優れた熱特性と機械特性で知られる高温マグネシウム-ジルコニウム (Mg-Zr) 複合耐火材料で作られています。

4. 特徴

極めて高い耐熱性（最高使用温度：1500℃）

優れた耐熱衝撃性：急激な温度変化による割れを防止

高い機械的強度：溶鋼の浸食下でも長期耐久性を確保

優れた寸法安定性：高温下でも過度の膨張や収縮を起こさず、安定した体積を維持

5. 材料特性の比較

項目	試験条件	焼結ジルコニア-ムライト	電融αβ	ZA60 (ジルコニア-アルミナ複合材料)
気泡析出率 (%)	1300 °C × 10 h (一般的なソーダライムガラス)	26	1	0.6
線膨張率 (%)	1200 °C	0.91	0.95	0.8
耐熱衝撃性 (回)	1100 °C 水冷	>30	–	–
密度 (g/cm³)	–	2.7	3.5	4
気孔率（％）	–	16	2	19
静的侵食率	1300 °C × 36 h (一般的なソーダ石灰ガラス)	1.7	0.02	0.02

6. テクニカル指標

インジケーター	アイテム	単位	MSZ-H	MSZ-L	カスタム
主な構成	ZrO₂	%	≥95	≥95	60–95
	Al₂O₃	%	≤0.2	≤0.2	0.2–20
	SiO₂	%	≤0.4	≤0.4	0.2–1
	MgO	%	≤2.9	≤2.9	MgO/Y₂O₃
	Fe₂O₃	%	≤0.1	≤0.1	0.1–0.3
	TiO₂	%	≤0.1	≤0.1	0.1–1.0
物理的特性	Color	–	イエロー	イエロー	イエロー/ホワイト
	密度	g/cm³	≤5.2	5.4–5.6	4.6–5.6
	気孔率	%	≤18.5	≤8	1–18.5

注: 安定剤、粒子の組み合わせ、多孔性は、お客様の特定の用途と動作環境に応じてカスタマイズできます。

7. カスタマイズと可用性

参考写真をご用意しております。標準仕様をご提供するほか、多様なアプリケーション要件に合わせてカスタム設計も承っております。

結論として、弊社のマグネシウム-ジルコニウム製タンディッシュノズルは、10年にわたる材料革新とエンジニアリングの改良の結晶です。過酷な冶金条件下で優れた性能を発揮するように設計されており、優れた耐熱性、耐腐食性、耐摩耗性を備えています。

世界中に顧客基盤があり、連続鋳造システムで実証された信頼性を備えたこの製品は、高度な製鉄業務のための信頼できるソリューションとして位置づけられています。

弊社の製品にご興味がございましたら、またはカスタマイズされたソリューションをご希望の場合は、お気軽にお問い合わせください。