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窒化アルミニウム (AlN)

電気絶縁性と熱性能を必要とする、3D プリントされた電子部品、光学部品、および熱管理部品向けの高い熱伝導率を持つセラミック。

窒化アルミニウム (AlN) は、優れた熱伝導率、高い電気絶縁性、低い熱膨張率を提供する高性能セラミックです。コンパクトで高温の環境下で動作するマイクロエレクトロニクス、パワーエレクトロニクス、および熱管理システムに最適です。

先進的なセラミック 3D プリンティングにより、AlN は複雑な形状や内部チャネルを持つヒートシンク、基板、絶縁治具の迅速な製造を可能にします。積層造形は、電子機器のパッケージングにおいて、卓越した設計の柔軟性、金型コストの削減、および優れた熱信頼性を提供します。

窒化アルミニウム類似グレード表

AlN は通常、槽光重合 (VPP) およびバインダージェッティングによって 3D プリントされ、その後、無酸素雰囲気中で脱脂および焼結されます。これらのプロセスにより、微細な特徴と複雑な内部構造を持つ熱伝導性セラミック部品の生産が可能になります。

技術	精度	表面品質	機械的特性	適用適性
槽光重合 (VPP)	±0.05–0.2 mm	優れている	非常に良い	熱基板、センサー治具
バインダージェッティング	±0.1–0.3 mm	良好	中程度	熱拡散板、パワーハウジング

VPP は、表面品質と微細な形状が重要となる LED サブマウント、マイクロチャネルクーラー、セラミック PCB などの高精度な AlN 用途に最適です。

バインダージェッティング は、形状の複雑さよりも熱性能が求められるパワーエレクトロニクスモジュールやパッケージ部品など、より大型の放熱構造に適しています。

AlN は酸化および加水分解に敏感です。表面劣化を防ぐため、印刷および後処理は制御された雰囲気（窒素または不活性ガス、相対湿度 < 30%）で行う必要があります。

焼結中の収縮（15–22%）には、正確な CAD 補正が必要です。最適化された脱脂および焼結スケジュールにより、最終部品の完全性と熱伝導率が確保されます。

気孔率は熱性能に影響を与えます。高固形分含有量のスラリーと調整された焼結プロファイルを使用することで、98% 以上の密度を実現し、160 W/(m·K) を超える熱伝導率を達成可能です。

電子インターフェースにおける表面仕上げは重要です。研磨およびCNC 加工により、最適な熱接触と部品組立のために Ra を<1.0 µm まで低減できます。

窒化アルミニウムの 3D プリンティングは以下の分野で使用されています：

あるパワーモジュールプロジェクトでは、VPP でプリントされた AlN 基板が 160 W/(m·K) の熱伝導率と±0.1 mm 未満の寸法公差を実現し、アルミナベースの設計と比較してパッケージサイズを 25% 削減し、熱管理を改善しました。