产业技术综合研究所（AIST）协同材料研究中心[主任：神崎修三]滑动材料团队[组长：平尾清]与上智大学研究组[组长：板谷清助理教授]合作。通过致力于提高氮化硅陶瓷的热导率，并将构成陶瓷的晶粒内的杂质氧降至极低水平，我们成功开发了具有150 W/(mK)高各向同性热导率的氮化硅陶瓷。该值是目前已报道的氮化硅陶瓷导热系数的世界最高值，几乎可以与传统上用作IC封装等散热材料的高导热氮化铝相媲美。此外，与氮化铝相比，氮化硅的强度和韧性是氮化铝的两倍以上。因此，所开发的材料可以做得更小、更轻，有望作为兼具优异机械性能和高导热率的散热材料具有广泛的应用。
氮化硅陶瓷被称为兼具高强度和韧性的优异结构陶瓷，其用途正在扩大，作为涡轮增压器、滚动滚子、滚动轴承等汽车部件等结构部件。这些用途集中于氮化硅陶瓷优异的机械性能。另一方面，纯氮化硅晶体预计具有超过200 W/(mK)的高导热率（与金属铝相当），作为散热材料被寄予厚望。产业技术综合研究所的协同材料研究中心（前身为经济产业省名古屋产业技术综合研究所的协同研究小组，今年4月独立）作为经济产业省的大型国家项目“协同研究开发”的一部分，已经开发出了一种通过使氮化硅颗粒沿一个方向取向而在取向方向上具有超过120W/(mK)的功率的材料。陶瓷。”然而，这种取向材料虽然具有优异的强度和韧性，但其垂直于晶粒取向方向的导热系数较低，约为60W/(mK)，且工艺复杂、成本较高，作为散热材料考虑量产时仍存在问题。为此，我们中心一直致力于开发具有高各向同性导热率的氮化硅陶瓷。
协同材料研究中心滑动材料团队（组长Kiyoshi Hirao）与上智大学助理教授Seiji Itaya研究组合作开发的高导热氮化硅陶瓷是氮化硅镁（MgSiN）。2)的氮化物作为致密化的烧结助剂。添加有该氮化物助剂的混合粉末在1700～1900℃左右的温度下进行烧成并固化。传统的氮化硅陶瓷仅使用氧化物作为烧结助剂，这会增加陶瓷晶粒内部溶解的氧量，从而降低热导率。通过使用氮化物作为烧结助剂的一部分，可以将晶粒内的杂质氧降至极低水平，因此，我们成功开发了具有150 W/(mK)高各向同性导热率的氮化硅陶瓷。该值是目前报道的氮化硅陶瓷导热系数的最高值，与传统IC封装散热材料高导热氮化铝的导热系数几乎相同。另一方面，氮化硅的强度和韧性大约是氮化铝的两倍。因此，可以减小尺寸和重量，新开发的氮化硅陶瓷有望作为兼具优异机械性能和高导热率的散热材料具有广泛的应用。