ニュース | 厦門英诺华（イノファ）新材料有限公司

炭化ケイ素セラミックスの特性と応用

炭化ケイ素セラミックスは、炭化ケイ素（SiC）を主成分とするセラミックス材料で、高い曲げ強度、優れた耐酸化性、良好な耐食性、高い耐摩耗性、低い摩擦係数など、優れた常温機械特性および高温機械特性を有します。高温強度は1600℃まで維持でき、これは既知のセラミック材料の中で最も優れた高温強度です。

silicon carbide ceramic parts

炭化ケイ素セラミックスの特性と応用につぃて、簡単に紹介させていただきます。

（1）性能

炭化ケイ素セラミックスは、炭化物の中で最も優れた耐酸化性を持つが、1000～1140℃の間では、SiCは空気中でより速い速度で酸化し、溶融アルカリ金属によって分解される可能性があります。

炭化ケイ素セラミックスは化学的に安定で、機械的に強く、熱衝撃に強いです。

炭化ケイ素の体積抵抗率は1000~1500℃の範囲ではあまり変化しないので、抵抗発熱体材料として使用できます。炭化ケイ素の発熱抵抗体自体は、サーミスタまたは半導体抵抗器とも呼ばれ、異なる種類の炭化ケイ素サーミスタの抵抗率は温度によって変化します。

（2）用途

炭化ケイ素セラミックスは、様々な産業分野で広く使用されています：

工業	工作環境	用途	メリット
石油工業	高温、高油圧、研磨	ノズル、ベアリング、シール、バルブ	耐磨
化学工業	強酸性、強塩基性	シール、ベアリング、ポンプ部品、熱交換器	耐摩耗性、耐腐食性、気密性
化学工業	高温酸化	ガス化パイプ、熱電対スリーブ	耐高温耐腐食性
自動車と航空機	エンジン燃焼	バーナー部品、ターボチャージャー・ローター	低摩擦、高強度、低慣性荷重
自動車と航空機	エンジンオイル	バルブシリーズ構成部品	低摩擦・耐摩耗性
機械、鉱業	研磨	ホウ砂ノズル、ライナー、ポンプ部品	耐磨
製紙産業	パルプ、廃棄物液	シール、ハウジング、ベアリング、成形プレート	耐摩耗性、耐食性、低摩擦性
溶鋼の熱処理	高温气体	熱電対スリーブ、ラジアントチューブ、熱交換器、燃焼エレメント	耐摩耗性、耐腐食性、気密性

custom SIC ceramic components

当社は長年にわたり、お客様にセラミック材料のソリューションを提供することを専門としています。カスタム炭化ケイ素セラミック部品に限らず、ご必要な場合お気軽にお問い合わせください。

MCH Heater With PT1000 Temperature Sensor Integrated for Soldering Iron Tool

In the world of soldering, the tools we use are crucial to achieving precise and efficient results. One key component that contributes significantly to the performance of soldering irons is the heating element. Modern soldering irons often use advanced heating technologies like MCH (Metal Ceramic Heaters.) to ensure quick heat-up times, temperature stability, and energy efficiency. Let’s explore what MCH heaters are and how they enhance soldering iron tools.

What is an MCH Heater?

MCH heaters are a type of ceramic heating element used in various applications, including soldering irons. It refers to a ceramic heating element in which a meta tungsten or molybdenum manganese paste is printed on a ceramic casting body and laminated by hot pressing and then co-fired at 1600°C, in a hydrogen atmosphere to co-sinter ceramic and metal. This ceramic composition allows MCH heaters to exhibit exceptional thermal properties and durability.

The key advantage of MCH heaters lies in their rapid response to changes in electrical input, enabling precise control over the temperature of the soldering iron tip. Unlike traditional heating elements such as copper or nickel-based coils, MCH heaters distribute heat more uniformly and efficiently, resulting in improved thermal conductivity and energy conservation.

Benefits of MCH Heaters for Soldering Irons

Fast Heat-Up Time: MCH heaters heat up quickly due to their low thermal mass, reducing the wait time before you can start soldering.

Temperature Stability: These heaters offer excellent temperature control and stability, maintaining consistent heat levels even during prolonged use.

Energy Efficiency: MCH heaters are highly efficient in converting electrical energy into heat, minimizing energy wastage, and reducing operational costs.

Uniform Heating: The uniform heat distribution across the ceramic surface ensures that the soldering tip reaches and maintains the desired temperature evenly.

Compact Design: MCH heaters are compact and lightweight, contributing to the overall ergonomic design of modern soldering irons.

How MCH Heaters Work in Soldering Iron Tools

In a soldering iron equipped with an MCH heater, electrical current flows through the ceramic heating element. The ceramic material rapidly heats up and transfers this heat to the soldering tip, typically made of copper or another conductive material. The MCH heater’s efficient heat transfer mechanism ensures that the soldering tip reaches the desired temperature swiftly and maintains it consistently.

The temperature of the MCH heater can be controlled using a thermostat or electronic control system integrated into the soldering iron. This allows users to set precise temperature levels suitable for different soldering tasks, from delicate electronics work to heavy-duty soldering jobs.

A PT1000 temperature sensor could also be integrated into the MCH heater to help test the temperature and make the design more compact. See below the drawing and picture of the heater.

Conclusion

MCH heaters have revolutionized the performance of soldering irons by offering rapid heating, precise temperature control, and energy efficiency. These advanced heating elements enable soldering professionals and hobbyists to work more accurately and effectively. As technology continues to evolve, we can expect further enhancements in soldering tools driven by innovations in heating technologies like MCH.

If you have any questions about the MCH heater, welcome to contact us at sales@innovacera.com.

窒化ホウ素セラミックによるPVDコーティング技術の革新

窒化ホウ素セラミック（BN） は、様々な用途に使用され、先端材料における多用途で高性能な化合物として際立っています。低熱膨張、優れた耐熱性、卓越した電気絶縁性、溶融金属に対する高い耐湿性といった特性から、窒化ホウ素は電子機器、高温炉建設、セラミック製造、半導体産業、航空宇宙産業など、様々な産業に利用され、現在では物理蒸着（PVD）コーティング技術の分野にも進出しています。

PVDコーティングは、真空環境下で材料を蒸発・凝縮させることで、様々な基板上に薄膜またはコーティングを形成するプロセスです。この技術は自動車産業や光学産業で広く採用されており、金属、セラミックス、その他の材料の薄膜を表面に堆積させることで、耐摩耗性、耐腐食性、美観などの特性を向上させています。

窒化ホウ素セラミックは、PVDコーティングの分野において画期的な材料として登場し、従来のコーティング材料に比べていくつかの利点を備えています。
高い熱安定性
化学的不活性
優れた潤滑性
均一なコーティング成膜

安全性と環境持続可能性の向上：健康や環境へのリスクをもたらす可能性のある従来のコーティング材料とは異なり、BNセラミックは無毒性で環境に優しい材料です。PVDコーティング装置にBNセラミックを使用することで、オペレーターの作業環境がより安全になり、コーティングプロセスによる環境への影響が軽減されます。さらに、BNセラミック部品の耐久性と長寿命により、メンテナンスや交換の頻度が低減され、PVDコーティング工程の持続可能性がさらに向上します。

窒化ホウ素セラミックは、PVDコーティング技術における大きな進歩を象徴する材料であり、比類のない熱安定性、化学的不活性、潤滑性、そしてコーティング均一性を提供します。PVDコーティング装置に窒化ホウ素セラミック部品を使用することで、メーカーは運用効率の向上、コーティング品質の向上、そしてプロセスの安全性と持続可能性の確保を実現できます。様々な業界で高性能薄膜の需要が拡大する中、窒化ホウ素セラミックはPVDコーティング技術の未来を形作る上で極めて重要な役割を果たすと期待されています。

Metalized Terminal Bushing Ceramics メタライズドターミナルブッシングセラミックス

高品質のセラミック絶縁体にMo/Mn メタライゼーションを施し、メッキ処理を施すことで、メタライゼーション後に表面に錫コーティングを施し、ロウ付けやはんだ付けによる金属部品への接着性を高め、濡れ性を向上させます。

金属化端子ブッシングは、セラミックと金属の接合プロセスにおいて広く利用されています。

高電圧真空装置

半導体製造装置

電力装置

医療分析装置

宇宙・原子力発電装置

密閉シールされた端子ブッシングまたはカスタマイズされた金属化セラミックは、ろう付けまたははんだ付けとともにセラミックと金属のシールに適用できます。

ほとんどの電気・電子機器では、高周波の電磁ノイズが避けられず発生し、重要な動作における信号や電力の伝送品質を低下させます。そのため、EMIフィルタは、電力線や信号線への電磁ノイズの影響を軽減するために開発されました。

EMI フィルターとは何ですか？

EMIフィルターは、電子機器に使用される高品質のマイクロ波周波数フィルターです。携帯電話、Wi-Fiルーター、基地局、その他の無線機器など、磁束を誘導する機器やその他の電磁干渉（EMI）の発生源から発生する電磁干渉（EMI）を低減することを目的としています。これらのノイズ信号が機器に侵入するのを防ぎ、製品内部の繊細な回路への干渉による損傷を防ぐことがその目的です。同時に、高電圧機器の保護にも役立ちます。

端子ブッシングの機能は何ですか？

セラミック端子ブッシングは、耐放射線性、高周波耐性、耐高電圧性、絶縁性など、優れた電気特性を備えており、高電圧用途に最適な材料です。セラミック表面には金属層が施され、EMIフィルターで封止されているため、金属との接着性も優れています。

当社は、一連の端子ブッシングとカスタム金属化形状を提供し、金属化を適用し、ろう付け/はんだ付け操作によって、セラミック対金属のソリューションをお客様に提供します。

窒化ホウ素セラミックノズル 3Dプリント用金属噴霧粉末ノズル

近年、粉末冶金（MIM）と3Dプリンティング（AM）の急速な発展により、複雑な部品の製造における応用がますます広がっています。金属3Dプリンティング技術の原料は、真球度が高く粒度分布が狭い金属粉末です。この粉末製造法では、金属合金を溶融し、窒化ホウ素ノズルから吐出します。ノズル出口では、高圧空気流を用いて金属液体を霧化し、冷却しながら球状粒子へと変化させます。

3Dプリントと射出成形の違いは、3Dプリントは金型を必要とせず、複雑な部品の製造に適していることです。同時に、金型の制約や補助機能がないため、生産プロセスは印刷装置と粉末原料の性能に大きく依存します。BNノズルは、完成品の品質を決定する重要な部品です。従来の真鍮製ノズルと比較して、窒化ホウ素は耐高温性、耐熱衝撃性、仕上げ性、金属液体腐食に対する耐性があり、高い温度勾配に耐え、金属の急速凝固を促進します。さらに、異なる配合の複合窒化ホウ素セラミックは、高温耐久性、耐衝撃性、導電性、抵抗性などのさまざまな特性を提供し、顧客にカスタマイズされたソリューションを提供します。

要約すると、窒化ホウ素は安定性、耐高温性、精密加工能力に優れているため、高品質の金属粉末を製造し、精密な印刷を実現するのに最適です。

セラミックから金属への技術革新とは

モリブデン/マンガンメタライゼーションは、セラミックと金属のろう付けアセンブリの技術を開発し、高い機械的強度と優れた電気絶縁性を提供します。当初は真空電子機器に使用され、徐々に半導体、集積回路、電気光源、高エネルギー物理学、航空宇宙、化学工業、冶金、計測機器および機械製造などの産業分野に応用されました。

したがって、良好な真空ろう付けを行うには、材料の選択方法がますます重要になります。ここでは、主にセラミックと金属のろう付けに使用される3種類の材料について説明します。

セラミック

Al2O3
BeO
BN
AlN

メタラ

コバール合金
OFC
ステンレススチール
軟鋼

半田

Ag
Ag-Cu
Cu
AU-Cu
Au-Ni

セラミック材料には高温安定性と優れた熱膨張係数が求められます。当社では主にAl2O3を使用しています。セラミックは直接濡れることがないため、溶融金属層や接着剤の密着性が低下します。また、セラミックと金属の熱膨張係数（CTE）の違いも問題となります。こうした課題を打開するのが、はんだ付けまたはろう付けプロセスです。

Mo/Mn メタライゼーションおよびめっきまたは活性ろう付けによってセラミック部品に金属層を塗布し、その後、セラミック部品と金属部品は、さまざまな動作温度でのさまざまな用途に合わせてさまざまなはんだを使用して、フィラー金属（はんだ）の溶融とそれに続く凝固によって接合されます。

セラミック対金属の利点は何ですか？

先進セラミック材料は、高融点、耐高温性、耐腐食性、耐摩耗性などの優れた特性を備えているだけでなく、耐放射線性、耐高周波性、耐高電圧性、絶縁性などの優れた電気特性も備えています。科学技術の急速な発展に伴い、工学構造分野への応用では、先進セラミック材料と金属材料を組み合わせることが多くなりました。これにより、2つの材料の利点が互いに補完し合い、セラミックスの最高の性能が発揮されます。セラミックと金属のろう付けの組み合わせを実現することで、溶接継手の性能が向上し、より高温で過酷な環境でも動作できるようになり、より幅広い応用の可能性が広がります。

電子工学分野における窒化ホウ素の用途は何ですか?

高温電子パッケージ

窒化ホウ素は優れた熱伝導性と電気絶縁性を備え、高温環境下でも安定して動作するため、高温電子パッケージング分野で広く使用されています。窒化ホウ素は、セラミック基板、チップキャリア、ヒートシンクなどのデバイスの封止材料として使用でき、電子機器の信頼性と安定性を向上させます。

パワーエレクトロニクスの放熱

パワーエレクトロニクス分野において、高出力密度のパワーエレクトロニクスデバイスは大量の熱を発生するため、デバイスの信頼性を確保するために効果的な放熱ソリューションが求められています。窒化ホウ素は高い熱伝導率と優れた熱安定性を有し、パワーエレクトロニクスデバイスの放熱材料として使用され、熱を効果的に伝達・放散することで、デバイスの信頼性と寿命を向上させます。

マイクロ波誘電体セラミックス：

窒化ホウ素セラミック は優れた誘電特性と高温安定性を有し、マイクロ波誘電体セラミック材料として使用できます。この材料は、フィルタ、共振器、アンテナなどの高周波マイクロ波デバイスの製造に使用でき、通信、レーダー、ナビゲーションの分野で幅広い用途に使用されています。

軽量複合材料

窒化ホウ素部品 は軽量、高強度、優れた耐食性を備えており、他の材料と複合することで軽量複合材料を作製できます。この材料は、優れた機械的特性と軽量化効果を有し、航空宇宙、自動車、船舶などの分野の構造部品や機能部品の製造に使用できます。

電子機器の絶縁材料

窒化ホウ素は高い電気絶縁性と安定した化学的性質を有しており、電子機器の絶縁材料として使用することができます。例えば、高電圧コンデンサ、絶縁体、電線・ケーブルなどの製造に利用することで、機器の電気性能と信頼性を向上させることができます。

高エネルギー線検出器

窒化ホウ素はエネルギー吸収密度が高く、検出性能に優れているため、高エネルギー線検出器の製造に使用できます。この検出器は、原子核物理学実験、医療画像診断などの分野で使用され、高精度・高感度の測定を提供します。

半導体製造

半導体製造分野では、窒化ホウ素セラミックはエッチング剤や薄膜堆積の原料として用いられます。半導体デバイスの製造プロセスでは、窒化ホウ素はデバイスの損傷や汚染を防ぐ保護層の役割を果たします。さらに、窒化ホウ素は電子ビーム蒸着源として、様々な薄膜材料の製造に用いられます。

ナノエレクトロニクス

ナノエレクトロニクス分野において、窒化ホウ素は優れたナノスケール加工性能と安定した物理化学的特性を有しており、様々なナノ電子デバイスの製造に用いられています。例えば、窒化ホウ素は電界効果トランジスタのチャネル材料やナノ集積回路の配線材料として利用され、デバイスの性能と信頼性を向上させることができます。

マグネシウム安定化ジルコニアセラミックス（MSZ）

-現代技術の独自の利点

先進セラミック材料であるマグネシウム安定化ジルコニアセラミック（MSZ）は、高融点、高硬度、優れた耐摩耗性、高靭性、良好な熱安定性、耐腐食性、高強度といった特性を有しています。航空宇宙、エネルギー、医療機器、エレクトロニクス分野など、幅広い応用が期待されており、現代科学技術の発展に新たな可能性をもたらします。

ジルコニアセラミックスの基本特性

ジルコニアセラミックは、高融点、高硬度、優れた耐摩耗性を備えたセラミック材料です。以下の基本特性を備えています。

1) 高融点：ジルコニアセラミックの融点は2700℃と高く、高温環境下でも優れた安定性を発揮します。

2) 高硬度：ジルコニアセラミックは非常に高い硬度を有し、傷や摩耗に強く、長期にわたる安定性を維持します。

3) 優れた耐摩耗性：ジルコニアセラミックは優れた耐摩耗性を有し、様々な過酷な環境下でも優れた性能を発揮します。

マグネシウム安定化ジルコニアセラミックス（MSZ）の利点

マグネシウム安定化ジルコニアセラミックス（MSZ）は、ジルコニアセラミックスをベースに、適量のマグネシウム安定剤を添加することで性能がさらに向上しています。マグネシウム安定化ジルコニアセラミックス（MSZ）には、以下の利点があります。

高靭性
良好な熱安定性
優れた耐食性
高強度

現代科学技術分野におけるマグネシウム安定化ジルコニアセラミックス（MSZ）の応用

マグネシウム安定化ジルコニアセラミックス（MSZ）の様々な分野における用途は以下のとおりです。

1) 航空宇宙

2) エネルギー

3) 医療機器

4) エレクトロニクス

マグネシウム安定化ジルコニアセラミックス（MSZ）の材料特性

項目	性質	単位	値
	色		アイボリー / グレーホワイト
機械的性質	密度	g/cm3	5.70-5.75
	ビッカース硬度	Gpa	11-12
	３点曲げ強度	Mpa	500
	破壊靭性 KIC	Mpa•m1/2	6-10
熱特性	熱伝導率	W/mK	2-3
	熱膨張係数	1×106/℃	10
	熱衝撃温度	℃	350
	最高使用温度	℃	1000

Machinable Aluminum Nitride BAN

BAN combines Aluminum Nitride with Boron Nitride, a hybrid machinable Aluminum Nitride ceramic with excellent thermal conductivity, high strength, and resistance to thermal shock. Innovacera provides BAN, and it has very similar properties to SHAPAL material. SHAPAL is a trademark of Tokuyama Corporation.

These ceramics are used in various industries, including electronics, semiconductor manufacturing, aerospace, automotive and medical. BAN ceramics have properties that make them suitable for applications such as heat sinks, heater substrates, semiconductor processing components, and optical equipment.

Material Advantages:

High mechanical strength.
High thermal conductivity.
Low thermal expansion.
Low dielectric loss.
Excellent electrical insulation.
High corrosion resistance–non-wetted by molten metals.
Excellent Machinabilit–BAN can be machined to high-precision complex shapes.
It has excellent sealing ability to vacuum and hasn’t given off much gas.
High-frequency wave properties, allow visible infra-red light to pass through easily.

Material Properties:

Properties	Units	BAN
Main Composition	/	BN+ALN
Color	/	Greyish- Green
Density	g/cm3	2.8~2.9
Three-Point Bending Strength	MPa	90
Compressive Strength	MPa	220
Thermal Conductivity	W/m·k	85
Thermal Expansion Coefficient (20-1000℃)	10-6/K	2.8
Max Using Temperature	In Atmosphere ℃	900
	In Inactive Gas ℃	1750
	In High Vacuum ℃	1750

Applications

Heat sinks
Vacuum components
Components where low dielectric constant and dissipation factor are required
Parts and components where a low coefficient of thermal expansion is required
Electronic components where electrical insulation and heat dissipation are required
Electric propulsion discharge channels for Hall Effect Thrusters

INNOVACERA provides a series of Boron Nitride composites, we provide our customers with a lot of solutions. If you’re looking for a high thermal conductivity and high strength solution for your application, please get in touch with us to learn more about our full range of products and how we can help you meet your thermal management needs.

貫通セラミックビア（TCV）接続技術の紹介

TCV（セラミックビア貫通）相互接続技術は、高密度3次元パッケージングの革新的なアプローチです。従来のセラミック基板のメタライゼーション方式では、穴の中に液体が残留したり、接着力が弱かったり、銅の充填が不完全だったりするなどの課題に直面することがよくあります。しかし、TCV技術では、セラミックビアに銅ペーストを充填する方法を採用しており、プロセスが簡単で、充填が完全で、接着力が強く、コストが低いという利点があります。

当社は、マイクロナノ複合材料からなる焼結銅ペーストを採用し、優れた導電性と信頼性を実現しています。高温バインダーと特殊フィラーを配合することで、銅ビアとインターフェースの熱膨張係数をさらに調整し、信頼性の高い銅ビア接続を実現します

TCVプロセスフローチャート

プロセス特性:

– 幅広い深さ対直径比に対応し、ペーストの優れた流動性により、ホール壁への完全な密着を実現します。

– ドライプロセスのため、銅めっき時の薬品残留がありません。

– 印刷のみですべてのホールを完全に充填できるため、高いプロセス効率を実現します。

– 熱膨張係数を調整できるため、高い信頼性を実現します。

– 高効率、高品質、低コストの真空充填プロセスを実現します。

– 純銅に近い電気抵抗率で、大電流を効率的に伝導します。

– 低熱膨張係数と界面層により、高い信頼性を実現したスルーホール銅です。

プロセスの利点:

1. 誘電率が小さく、優れた高周波特性により、信号遅延時間を短縮します。

2. 熱膨張係数はシリコンに近いため、無機基板材料は一般的に有機基板材料よりも低いです。

3. 耐熱性に優れているため、無機基板材料は有機基板材料よりもガラス転移温度が高いため、熱衝撃やサイクル試験による損傷を受けにくくなります。

4. 熱伝導率が高く、高密度実装時に発生する熱を効率的に放散できます。

5. 機械的強度が高く、寸法安定性に優れているため、高い部品実装精度を確保できます。

6. 化学的安定性が高く、加工時の酸、アルカリ、有機溶剤による腐食に強く、変色、膨潤などの特性変化がありません。

7. 優れた絶縁性能により、高い信頼性を確保します。

処理能力:

基板	酸化アルミナ	窒化アルミナ
熱膨張係数	6.8 ppm/K	4.7 ppm/K
熱伝導率	23 W/m·K	170 W/m·K
寸法	<182 x 182 mm	<120 x 120 mm
厚み	0.25 – 1 mm	0.15 – 0.63 mm
穴径	>60 μm	>60 μm
深度対直径比	<10:1	<10:1
穴の間隔	>0.1 mm	>0.1 mm

応用分野:

– 高出力電力エレクトロニクスモジュール、高周波スイッチング電源用太陽電池パネル部品、ソリッドステートリレー。

– 車載エレクトロニクス、レーザー、CMOSイメージセンサー。

– 高出力LED照明製品。

– 通信アンテナ、自動車用点火システム。

上記の材料にご興味をお持ちでしたら、お気軽に+86-592 5589730までお電話いただくか、sales@innovacera.comまでメールでお問い合わせください。詳しいお話やご連絡をお待ちしております。