タングステンスラリーの微細度が65％向上—3ロールミルにより、粒子サイズを20μmから7μmへと削減
スラリーは、主に3つの成分から構成されています：タングステン粉末、無機バインダー相、および有機キャリアです。その中でも、タングステン粉末は機能相として働き、優れた熱伝導性と電気伝導性を提供します。また、この粉末は低熱膨張係数を有しており、酸化アルミナセラミック基板との適合性を精密に調整可能であるため、メタライゼーションプロセス中の応力を効果的に抑制し、高信頼性の密封接合を実現する基盤となります。
タングステンスラリーの主要な商業的価値：
電子情報産業
タングステンスラリーは、ロジックチップ、DRAM、3D NANDなど、電子部品の製造において広く使用されています。特に電極や回路パターンの形成に不可欠な役割を果たし、高精度かつ高性能な回路パターンの実現を可能にしています。これにより、現代の電子デバイスが求める高い集積度、高速性、高密度、信頼性、さらには小型化というニーズに応えています。
例えば、多層アルミナセラミック回路基板においては、タングステンスラリーが高温同時焼成との高い互換性を実現し、優れた密着性を発揮します。また、良好な流動性、チキソトロピー特性、高解像度、低シート抵抗といった重要な特性を備えており、これらすべてが電子製品の総合的な性能向上に不可欠です。
2. 航空宇宙産業
タングステンスラリーは、燃焼室やノズルなど、航空宇宙エンジン用の高温部品の製造に使用されています。その優れた耐高温性と耐腐食性により、極限条件下でもこれらの部品の信頼性と安定性が確保されます。これにより、エンジン性能の向上と寿命延長が直接的に促進され、運用コストの削減および飛行安全性の向上に重要な役割を果たしています。
3. 自動車製造
自動車産業が電動化、知能化、コネクティビティへと進化する中、タングステンスラリーはパワーモジュールやセンサーなど、自動車用電子部品の製造において活用されています。これにより、車両の性能向上と安全性の強化を実現するとともに、自動車部品の小型化および軽量化設計を可能にしています。
粒子サイズが材料性能に与える影響
電気的特性への影響
より細かいタングステンスラリーは、材料の抵抗率を低下させ、電気伝導性を向上させるのに役立ちます。粒子が小さいほど、タングステン結晶間の接触点が増え、電子のスムーズな伝達が可能になります。そのため、高い導電性が求められる電子部品においては、タングステンスラリーの粒子サイズを適切に管理することが、電気的性能基準を満たすために不可欠です。
2. 燃焼性能への影響
タングステンスラリーの粒子サイズが大きすぎると、焼結過程でタングステン粒子が完全に緻密化しない可能性があります。その結果、最終材料の孔隙率が増加し、密度が低下するため、強度や硬度などの機械的特性に悪影響を及ぼすことがあります。例えば、セラミックメタライゼーションプロセスにおいては、基準以下のタングステンスラリーの細かさが原因で、焼結されたセラミック基板の歩留まりが著しく低下することがあります。
3. 機械的特性への影響
タングステンスラリーの適切な粒子サイズは、材料の靭性および耐疲労性を向上させることができます。粒子サイズ分布が細かく均一である場合、内部応力集中点が減少します。その結果、材料は外部応力をより効果的に分散でき、機械的性能が向上するとともに、亀裂や破壊が生じる可能性が低くなります。
4. 印刷性能への影響
電子部品の製造に用いられるスクリーン印刷などのプロセスにおいて、タングステンスラリーの粒子サイズは、印刷されたラインの解像度と品質に直接影響を与えます。より微細で均一に分散したタングステン粒子を使用することで、より精密な印刷パターンが可能となり、結果として、より鮮明かつシャープなラインが得られます。これは、高精度の電子回路を製造する上で極めて重要です。
上記の問題に対処するため、当社ではZYTR-80E Plus三転子ミルを用いてこれらの材料を均一に分散させています。ZYE三転子ミルは、水平方向に配置された3本のローラーが互いに密着しながら、それぞれ異なる方向および速度で回転することにより生じるせん断力によって研磨と分散を実現します。
ZEY社の精密なローラー間隙制御により、当ミルは材料の表面形態を損なうことなく効果的なデアグロメレーションを可能にし、均一な分散を実現するとともに、材料の構造的完全性を保持します。
タングステンスラリー分散計画
顧客名： （機密）
実験装置 ZYTR-80E Plus 三ロールミル（ジルコニアローラー）、セラミックメタルブレード、微細度ゲージ
素材： タングステンペースト
目的： 三ロールミルによる粉砕により、材料の均一な分散を実現します。
手順：
1. 事前に混合された材料の小試料を採取し、研磨度ゲージ（グラインドメーター）を用いて初期の細かさを測定しました。
2. 該材料はZYTR-80E Plus 三ロールミルを用いて一回通過で処理され、最小出力ギャップは1ミクロンに設定されました。その結果得られたスラリーは、目視でもより細かく光沢感が増し、運転中もミルから安定して排出されました。
4. 研磨された材料の少量を再度グラインドメーターで試験しました。研磨後、グラインドメーターの測定結果によると、材料中に7ミクロンを超える粒子は一切存在しませんでした。
実験データ：
結果分析
プレミックス材料をグラインドメーターで観察したところ、約20 µmサイズの凝集体が存在することが確認されました。しかし、3ロールミルによる分散処理後、顕微鏡観察によりシステム内の粒子がすべて7 µm未満であることが明らかになりました。この結果は、3ロールミルによる優れた脱凝集効果を示しており、最終材料の分散品質および均一性が大幅に向上していることを裏付けています。
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