熱分解窒化ホウ素（PBN）｜材料特性・製品種類・用途解説
高純度CVDセラミックスの特長と、半導体・結晶成長・真空蒸着分野での用途
熱分解窒化ホウ素（Pyrolytic Boron Nitride：PBN） は、化学気相成長法（CVD法）によって形成される 高純度の窒化ホウ素セラミックスです。 ホットプレス法で製造される窒化ホウ素（HPBN）とは 製造方法や材料構造が異なり、 高純度、電気絶縁性、熱的異方性といった特性を備えています。
PBNは、半導体結晶成長、分子線エピタキシー（MBE）、 真空蒸着、OLED製造など、 工程内への不純物混入を抑える必要がある用途で使用されています。 本ページでは、PBNの材料特性と代表的な物性値、 主な製品形状・用途、HPBNとの違いについてご紹介します。
02. PBNの材料特性・物性値
PBNは、CVD法によって形成される緻密な材料で、 層状結晶構造に由来する異方性を持っています。 高純度と電気絶縁性が求められる 半導体製造工程や高純度材料を扱う 真空プロセスなどで使用されています。
高純度
CVD法によって高純度化が可能で、 グレードによっては純度99.999%以上の製品もあります。
電気絶縁性
高い体積抵抗率と絶縁破壊強度を備え、 真空装置や高温環境で使用される 絶縁部材として採用されています。
熱的異方性
層状の結晶構造により、 a軸方向とc軸方向では熱伝導率が異なります。 製品の選定や部品設計では、 成膜方向を含めた確認が必要です。
代表的な物性値
| 項目 | 単位 | 代表値 |
|---|---|---|
| 純度 | % | ≥99.999 |
| 見掛密度 | g/cm³ | 1.95～2.21 |
| 体積抵抗率 | Ω·cm | 3.11 × 1011 |
| 曲げ強度（c軸平行方向） | MPa | 243.63 |
| 熱伝導率（200℃、a軸方向） | W/(m·K) | 60.0 |
| 熱伝導率（200℃、c軸方向） | W/(m·K) | 2.60 |
| 絶縁破壊強度（室温） | kV/mm | 56.0 |
※ 上記はPBN材料の参考データであり、 製品の規格値または保証値ではありません。 実際の特性は、製造条件、成膜方向、測定方法、 製品形状などによって異なります。
03. PBN製品の種類
PBN製品には、結晶成長用るつぼ、 蒸発源用るつぼ、絶縁部材、 コーティング製品などがあります。 使用する装置や工程によって、 必要となる形状、寸法、肉厚、純度などの仕様が異なります。
LEC・VGF用PBNるつぼ
GaAsなどの化合物半導体単結晶を成長させる工程で使用されます。 LEC法やVGF法など、 結晶成長方式に応じた形状と寸法の選定が必要です。
MBE用PBNるつぼ
分子線エピタキシー（MBE）装置の エフュージョンセル内で、 蒸発源材料を保持する容器として使用されます。
OLED蒸着用PBNるつぼ
OLED製造などの真空蒸着工程において、 一部の有機材料を加熱・蒸発させるための 蒸発源容器として使用されます。
PBN成形品・コーティング製品
PBNディスク、リング、絶縁部材のほか、 PBNコーティング黒鉛や PBN/PG複合ヒーターなどがあります。
04. PBNの主な用途
半導体単結晶成長
GaAsなどの化合物半導体の結晶成長工程で、 溶融材料を保持する高純度るつぼとして使用されます。
分子線エピタキシー（MBE）
半導体薄膜のエピタキシャル成長工程で、 蒸発源材料を保持する エフュージョンセル用部材として使用されます。
真空蒸着・OLED製造
真空蒸着装置の蒸発源容器や関連部材として、 高い材料純度が求められる工程で使用されます。
05. HPBNとPBNの違い
窒化ホウ素セラミックスには、 ホットプレス法で製造されるHPBNと、 CVD法で製造されるPBNがあります。 製造方法や材料構造、加工性、 主な用途が異なるため、 使用条件に応じた材質選定が必要です。
| 比較項目 | HPBN | PBN |
|---|---|---|
| 製造方法 | ホットプレス焼結 | CVD法 |
| 純度 | グレードによって異なる | 高純度化が可能 |
| 加工性 | 機械加工が容易 | 成膜形状・加工条件に制約 |
| 材料構造 | 焼結体 | 配向性を持つ層状構造 |
| 主な用途 | 絶縁部品・高温治具 | 半導体・結晶成長・真空蒸着 |
※ 材料を選定する際は、使用温度、雰囲気、 接触材料、要求純度、部品形状などをご確認ください。
06. PBN製品の選定・調達相談
PBN製品を選定する際は、 用途、使用温度、接触材料、 装置仕様、製品寸法などの確認が必要です。 以下の情報をご提示いただければ、 製造・供給パートナーと対応可能な仕様を確認します。
結晶成長、MBE、真空蒸着など。
使用温度、真空度、接触材料など。
形状、外径、内径、肉厚、公差など。
試作・評価用数量、継続調達数量など。
OneCera Materialsの調達サポート
OneCera Materials株式会社は、 先端セラミックスや機能性材料を取り扱う専門商社です。 海外の製造・供給パートナーと連携し、 PBN製品の仕様確認、特注形状への対応可否、 品質関連資料、お見積もり、納期、 納入条件などを確認してご案内します。
日本国内の窓口として、 試作・評価用部材から継続調達まで、 用途と要求仕様に応じた製品選定をサポートします。
※ 製作可否、価格、納期、提供可能な品質資料は、 製品仕様および製造条件によって異なります。
