BNベース複合材料とその誘電率：詳細な概要

窒化ホウ素は、次世代無線通信の進歩により大きな注目を集めています。 誘電率 そして、それに伴う損失の最小化により、高周波電子工学において優れた性能を発揮します。ここでは、 BN複合材料 そして誘電性能。

窒化ホウ素に関する一般的な理解

窒化ホウ素は、基本的に無色の無毒性の耐火物で、優れた耐熱性と低密度を特徴としています。ダイヤモンドやグラフェンに似た構造のため、「ホワイトグラフェン」という通称で知られています。窒化ホウ素の優れた特性は、電子機器やレーダー通信に最適です。無色の結晶または白色の粉末の形で存在します。

窒化ホウ素の特性

その名の通り、窒化ホウ素はホウ素と窒素原子をすべての必須構造に含んでいます。異なる格子構造が、異なる結晶構造を形成する理由です。 窒化ホウ素の特性H-BNはブランケット構造を示すため、この先進セラミックは絶縁体や潤滑剤として広く使用されています。

一方、立方晶窒化ホウ素（c-BN）はより硬く、ダイヤモンドのような構造を有しています。非常に高い耐酸化性を有しています。c-BNはダイヤモンドに次いで2番目に硬い物質です。ウルツ鉱型はBNの別の構造形態で、立方晶窒化ホウ素よりも硬いです。

窒化ホウ素は、他にも重要な特性を有しています。高い熱伝導率のため、主に電子機器の放熱部品に使用されています。酸、アルカリ、溶融物に対して不活性です。h-BNとc-BNの密度はそれぞれ約2.1 g/cm3と3.5 g/cm3です。

誘電率がかなり高いため、電気絶縁体として優れています。また、窒化ホウ素は2900℃以上の高い融点を持ち、極端な温度条件でも変化しません。

戦略的製造によって形成された窒化ホウ素複合材料

現代科学はいくつかの発明をもたらしました 窒化ホウ素複合材料例としては、ZS（窒化ホウ素）、ALN（窒化ホウ素）、BO（窒化ホウ素）などがあります。それぞれの複合材料は、その特性と機能に応じて、異なる用途向けに厳選されています。それぞれの複合材料の詳細な情報については、 窒化ホウ素複合材料 以下にその用途を示します。

ZS-BN複合材料

名前の通り、ZSBNは BN複合材料 炭化ケイ素（SiC）、ジルコニア、窒化ホウ素（BN）を組み合わせた複合材料です。ジルコニアとSiCの両方を添加することで、従来のBNの硬度と耐摩耗性が大幅に向上しました。ZSBNのさらなる利点は、化学的および熱的安定性であり、電子機器や高出力用途に最適です。ジルコニアとSiCからなるBN複合材料は、ヒートシンクとしても機能します。

BN-ALN複合材料

BN-ALNは BN複合材料 窒化ホウ素と窒化アルミニウムからなる複合材料です。この複合材料は、高い熱安定性、耐熱性、導電性を備えています。主に半導体関連部品の製造、絶縁部品、ギアやベアリングの製造に用いられています。機械的特性としては、極めて高い硬度と剛性を備えています。

BN-BO複合材料

BN-BO複合材料は、BNとホウ素酸化物を混合したものです。BN複合材料の主成分はBNで、材料の大部分は98%です。BN-BOは高い熱安定性、耐衝撃性、そして高い化学的安定性を備えています。高温に耐える材料の製造に使用され、ノズルなどの過酷な環境でも機能します。

窒化ホウ素セラミックのグレード

BN セラミック複合材の種類を以下に説明します。

窒化ホウ素の誘電率

誘電率 比誘電率としても知られ、電界における材料の挙動を決定するものです。 誘電率 電界を印加した物質がどの程度エネルギーを蓄えられるかを示す指標です。一般的に、 誘電率 窒化ホウ素の値は 3 ～ 5 の範囲にあります。この特性により、電子アプリケーションにおいてより優れた絶縁体として機能します。

誘電体とは何ですか?

あ 誘電体 熱伝導性が弱く、電力伝送を助ける自由に動く電子機器が欠けている。しかし、 誘電体 確かに電荷を蓄えることができ、それが電気絶縁体として機能するのに役立ちます。

BNは、 誘電体 コンデンサなどの電子部品では、電流に耐えられるため、窒化ホウ素が使用されています。また、高温環境にも耐えられる絶縁体でもあります。窒化ホウ素の構造は、様々な用途に影響を与えます。 誘電特性 一般的に、エンジニアはいくつかの技術を用いて、 誘電特性 窒化ホウ素を希望の用途に適合させます。

bn複合材料の誘電特性の調整

誘電特性の調整方法

説明したように 誘電特性 の BN複合材料 一般的に、その微細構造と組成に依存します。複合材料の本質的な微細組成において、BNの分散均一性は誘電損失を低減します。SiCやAlNなどの他のフィラーは、主格子における特性効果を高めます。主な調整要因は以下のとおりです。

• 複合材料中のナノシートの配向は、tan値の低減に役立ちます。これは形態の多様性に起因します。
• フィラーの構成は、熱伝導率と電気絶縁性を変化させるのに役立ちます。
• 界面の多孔性または欠陥を制御することで、分極と持続的な損失を最小限に抑えることができます。
• より優れた誘電率を持つBN複合材料は誘電率 定数 1.3～3.6程度と 誘電損失 0.01GHz以下程度

高周波システムと誘電体チューニング

• 低いtan値は、電子5G PCBの信号整合性を保証するのに有利である。
• 高い熱伝導率、少ない 誘電損失 優れた耐衝撃性は、無線またはレーダーベースの通信システムに役立ちます。
• 安定した 誘電率 電子機器の梱包においては、熱放散挙動が重要です。

誘電特性の調整による利点 – 構造的または形態的変化

• BN複合材料に使用されるフィラーは、BN複合材料の粒子サイズと形状を変えることができます。配向と形状を変えることで、熱の流れが改善され、 誘電損失.
• ネットワーク工学における連続熱経路を合成する方法は、BN複合材料の絶縁挙動に役立ちます。
• 材料の性能と安定性は、一般的に界面の空隙と不連続性を最小限に抑えることによって影響を受ける。

BN複合システムの誘電特性とトレードオフ

• BN-ALN複合材料は、約320 W/Mkの熱伝導率を保証し、 誘電率 値が4未満
• BN-SiCベースの複合材料は優れた絶縁性と優れた機械的強度を提供します
• BN-ジルコニア複合材料は優れた耐熱衝撃性を有し、また、 誘電特性 および関連するパフォーマンス
• ポリマーベースのBN複合材料に採用されている配向手法により、低誘電率が保証されます。異方性格子構造により、優れた熱伝導性が得られます。

結論

の発明 BN複合材料は セラミックの機能性が向上し、多くの用途に適合するようになりました。電子機器の用途に適合させるには、複合材料の基本的な特性を最適に調整することが不可欠です。誘電率の調整は、従来の複合材料の効率を向上させるための課題です。