最先端研究

炭化ケイ素の耐熱性について

炭化ケイ素(SiC)は、ダイヤモンド、炭化ホウ素に次いで硬い物質で、耐熱性、耐摩耗性が高くなっ
ています。その性質を活かした製品としては、メカニカルシール等の摺動部品があります。また、ヤング
率の高さと熱膨張係数の低さを活かして、光学部品や基板などの高精度を必要とする部品にも使
われています。そして、緻密性の高い焼結体の特性により、鏡面加工が可能になっています。耐熱
性に優れ、1400度以上の高温や衝撃にも耐えられる上に、耐薬品性など科学的安定性にも非
常に優れているわけです。

 

炭化ケイ素を用いた製品には、精密部品以外にも、大型製品や板厚製品などがあり、専門技術
を持った会社も存在します。其処では、高純度の炭化ケイ素も製造しており、半導体製造装置
用の部品に採用されています。さらには、LED製造装置などのチャンバー内部品、エッチング装置用
基板トレー、焼成用治具などにも採用されています。今後は、薄型製品化の可能性を活かして、
トレーやセッターにも用途が拡大すると予想されます。例えば、電子基板用の焼成炉セッターなど
対応することができ。高純度Sicは、重金属を極力減らした素材になっており、純度が同じで各
金属元が減少しています。

 

Sicは、炭素とケイ素の割合が1対1で、地球上には天然で存在しません。但し、地上に落下した
隕石の中に、これまでほんのわずか確認されています。通常、「ダイヤモンドの弟分」と呼ばれ、
ダイヤモンドとシリコンの中間的な硬さを持っています。炭化ケイ素よりも加工がしやすい素材として
は、低熱伝導率のアルミナがあり、さらに高破壊靭性の素材としてはジルコニアがあります。
体積抵抗率が殆どなく、しかも導電性の高い素材としては導電性コルシードがあります。また、
常圧焼結したα型の炭化ケイ素セラミックスは、耐食性や剛性、そして熱伝導性に優れているの
で、メカニカルシールの他、ポンプの部品、半導体製造装置の構成部品に採用されています。