アルミナの熱伝導率とは： アルミナ（酸化アルミニウム, Al₂O₃）の熱伝導率は結晶構造や純度によって大きく異なり、一般的に 約20～35 W/m·K（室温, 焼結体）です。高純度のα-アルミナ単結晶では最大30 W/m·K以上に達し、セラミックスや放熱基板に広く利用されています。
アルミナの基本情報
アルミナは酸化アルミニウム（Al₂O₃）の通称で、工業的には白色アルミナ（WFA）と褐色アルミナ（BFA）に分類されます。硬度・耐摩耗性だけでなく、熱特性に優れるため、電子材料や耐火材の基盤素材として利用されています。
結晶構造と熱伝導率の関係
| 結晶型 | 特徴 | 熱伝導率（室温） |
|---|---|---|
| α-アルミナ | 六方晶（安定型） | 25–35 W/m·K |
| γ-アルミナ | 立方晶（比表面積大, 不安定型） | 1–10 W/m·K |
| 多結晶焼結体 | 粒界散乱あり | 15–25 W/m·K |
代表的な熱伝導率データ
- 高純度単結晶 α-アルミナ（サファイア）：30–35 W/m·K
- 焼結体（95–99%純度）：18–25 W/m·K
- 多孔質アルミナ：5–15 W/m·K
熱伝導率に影響する要因
- 純度： 不純物が多いほど熱伝導率は低下。
- 結晶構造： α相 ＞ γ相。
- 粒度と焼結密度： 緻密化が進むと伝導率上昇。
- 温度依存性： 高温ではフォノン散乱により低下。
応用分野（放熱・耐火材）
- 電子基板： アルミナ基板はSiCやGaN半導体の放熱に使用。
- LEDパッケージ： 高熱伝導性を利用した放熱部材。
- 耐火材： 高温炉の内張り材、耐火ブロック。
- 研磨材： 高温下でも安定した特性を保持。
参考文献・規格
- JIS R 6121: アルミナ研削材規格
- ASM Handbook: Properties and Selection of Ceramics
- Springer: "Alumina: Fundamentals and Applications"
- MatWeb Material Property Database (Alumina)
