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BN(Boron Nitride) 질화붕소 기계가공 세라믹 — 주문제작
15개 등급 | M26·AX05·PCBN 시리즈 | 반도체 식각·Hall thruster·고온 절연
Boron Nitride (BN) 특징
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Boron Nitride (BN, 질화붕소)는 고체 및 분말 형태로 제공되는 첨단 합성 세라믹 소재입니다.
독특한 특성인 높은 열용량과 우수한 열 전도성, 가공 용이성, 윤활성, 낮은 유전상수 및 우수한 유전 강도는 붕소질화물을 정말 탁월한 소재로 만듭니다.
고체 형태의 BN은 종종 "백색 흑연"이라고 불리며 그래핏의 미세구조와 유사한 특징을 가지고 있습니다. 그러나 그라파이트(흑연)와 달리 우수한 전기 절연체로서 더 높은 산화 온도를 가지고 있습니다.
높은 열 전도성과 우수한 열 충격 저항성을 제공하며 거의 모든 형태로 근사한 허용 오차 내에서 쉽게 가공할 수 있습니다. 가공 후에는 추가적인 열 처리나 소성 공정 없이 사용할 준비가 되어 있습니다.
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주요 장점
- 우수한 열충격 저항성
- 높은 전기 절연성
- 낮은 밀도
- 높은 열전도율
- 우수한 플라즈마 저항성
- 소수성 (Grade M26) — 습기 완전 내성
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반도체 식각 장비용 BN 등급 선정 가이드
플라즈마 환경용 추천 등급
1순위: Grade M26 (Composite) ⭐⭐⭐
- 조성: 60% BN + 40% SiO₂
- 검증 실적: Hall thruster 방전 챔버 소재로 검증
- 플라즈마 특성: 균일한 플라즈마 식각 특성, 낮은 스퍼터링 수율
- 2차 전자 방출: 적절한 2차 전자 방출 특성으로 플라즈마 안정성 우수
- 내습성: 소수성(Hydrophobic) — 습기에 완전 내성
- 신뢰성: MIL-I-10A 규격 L542 시험 통과 (48시간 수침 후 고주파 시험)
- 경제성: 성능과 가격의 균형이 우수
- 적용: 반도체 식각 장비, Hall thruster, 플라즈마 방전 챔버
2순위: Grade AX05 (Ultra High Purity) ⭐⭐
- 순도: >99.7%, 바인더 없음
- 장점: 최고순도로 오염 최소화, 초고온 적용 가능 (2000°C)
- 단점: 높은 가격
- 적용: 고순도 요구 공정, 초고온 환경
3순위: Grade HP (High Performance) ⭐
- 바인더: Calcium borate glass
- 장점: 경제적, 우수한 가공성, 범용적 사용
- 단점: M26 대비 플라즈마 검증 실적 부족
- 적용: 일반 고온 용도, 범용 절연 부품
비추천: Grade A (Legacy)
- 이유: B₂O₃ 바인더 사용으로 습기에 약함, 부식 가능성
- 플라즈마 환경 부적합
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핫프레스 BN vs 열분해 PBN 비교
▼ 핫프레스 BN(HBN) vs 열분해 PBN 특성 비교
| 특성 |
핫프레스 BN (HBN) |
열분해 PBN |
| 제조 방법 | h-BN 분말을 고온·고압 소결 (소결조제: B₂O₃, CaO 등) | 화학기상증착 (CVD) (BCl₃ + NH₃ 기상 반응) |
| 미세구조 | 다결정 구조 — 등방성 | 주상정 구조 — 이방성 |
| 밀도 | 이론밀도 대비 97~99.5% | 초고밀도 |
| 순도 | ≤99.9% | >99.995% |
| 가공성 | 우수 (복잡한 형상 제작 용이) | 제한적 |
| 플라즈마 저항성 | 균일한 마모 특성
등방성 스퍼터 침식률 (0.1~0.3 mm/1000시간) | 층간 박리 위험 (layer-by-layer delamination) |
| 진공 아웃가싱 | ~10⁻⁸ Torr·L/(s·cm²) | <5×10⁻¹¹ Torr·L/(s·cm²) |
| 가격 | 경제적 | 고가 |
| 반도체 식각 장비 추천 | ⭐ 추천 — 균일한 플라즈마 침식, 양산 적합 | △ 특수 용도만 (초고순도 요구 시) |
순수 등급 (Pure Grades) BN 물성
▼ 순수 등급 BN 물성 비교 (∥: 평행방향, ⊥: 수직방향)
| 항목 |
단위 |
PCBN1000 |
PCBN3000 |
PCBN6000 |
PCBN11000 |
Grade AX05 |
| 기계적 특성 |
| Compressive Strength (압축강도) | MPa | 40∥ / 40⊥ | 24∥ / — | — | 22∥ / 23⊥ | 25∥ |
| Density (밀도) | g/cm³ | 1.9 | 1.9 | 1.6 | 1.9 | 1.9 |
| Flexural Strength @25°C (굽힘강도) | MPa | 52∥ / 60⊥ | 21∥ / 20⊥ | 28 | 10∥ / 8⊥ | 22∥ / 21⊥ |
| Young's Modulus (탄성계수) | GPa | — | 17∥ / 73⊥ | 12 | 23∥ / 20⊥ | 17∥ / 71⊥ |
| 열적 특성 |
| Thermal Conductivity (열전도율) | W/m·K | 21∥ / 21⊥ | 73∥ / 128⊥ | 60 | 20∥ / 30⊥ | 78∥ / 130⊥ |
| CTE @25°C–400°C (열팽창계수) | 10⁻⁶/K | — | -2.3∥ / -0.7⊥ | -0.6 | 1.0∥ / 0.5⊥ | -2.3∥ / -0.7⊥ |
| CTE @400°C–800°C | 10⁻⁶/K | — | -2.5∥ / 1.1⊥ | — | — | -2.5∥ / 1.1⊥ |
| CTE @800°C–1200°C | 10⁻⁶/K | — | 1.6∥ / 0.4⊥ | — | — | 1.6∥ / 0.4⊥ |
| Max Temp (Air) (대기중 최고온도) | °C | 850 | 850 | 850 | 900 | 850 |
| Max Temp (Inert) (불활성가스중) | °C | 2000 | 2000 | 2100 | 2000 | 2000 |
| 전기적 특성 |
| Dielectric Constant @1MHz (유전상수) | — | — | 4.0∥ / 4.0⊥ | 2.7 | 4.0 | 4.0∥ / 4.0⊥ |
| Dissipation Factor @1MHz (손실계수) | — | — | 1.2E-3∥ / 3.0E-3⊥ | 1.0E-3 | — | 1.2E-3∥ / 3.0E-3⊥ |
| Dielectric Strength DC (절연내력) | kV/mm | >70 | >75 | >40 | 63 | 79 |
| Volume Resistivity @25°C (체적저항률) | Ω·cm | >10¹⁴∥ / >10¹⁴⊥ | >10¹³∥ / >10¹⁴⊥ | 10¹⁵ | >10¹² | >10¹³∥ / >10¹⁴⊥ |
바인더/복합 등급 (Binder/Composite Grades) BN 물성
▼ 바인더/복합 등급 BN 물성 비교 (M26 열 강조)
| 항목 |
단위 |
PCBN2000 |
PCBN4000 |
PCBN5000 |
PCBN9000 |
Grade A |
Grade HP |
Grade M26 ⭐ |
| 기계적 특성 |
| Compressive Strength (압축강도) | MPa | 312∥ / 312⊥ | 95∥ / — | — | 52∥ / 60⊥ | 143∥ / 186⊥ | 96∥ | — |
| Density (밀도) | g/cm³ | 2.1 | 1.85~2.05 | 2.0 | 1.9 | 2.0 | 2.0 | 2.1 |
| Flexural Strength @25°C (굽힘강도) | MPa | >49∥ / >49⊥ | 58∥ / 44⊥ | 61∥ / 33⊥ | 40∥ / 35⊥ | 94∥ / 65⊥ | 59∥ / 45⊥ | 62∥ / 34⊥ |
| Young's Modulus (탄성계수) | GPa | — | 39∥ / 58⊥ | — | 30∥ / 15⊥ | 47∥ / 74⊥ | 40∥ / 60⊥ | — |
| 열적 특성 |
| Thermal Conductivity (열전도율) | W/m·K | — | 27∥ / 29⊥ | 11∥ / 26⊥ | 33∥ / 35⊥ | 30∥ / 34⊥ | 27∥ / 29⊥ | 11∥ / 29⊥ |
| CTE @25°C–400°C (열팽창계수) | 10⁻⁶/K | — | 0.6∥ / 0.4⊥ | 3.0∥ / 0.4⊥ | 4.0∥ / 3.0⊥ | 3.0∥ / 3.0⊥ | 0.6∥ / 0.4⊥ | 3.0∥ / 0.4⊥ |
| CTE @400°C–800°C | 10⁻⁶/K | — | 1.1∥ / 0.8⊥ | 5.6∥ / 4.3⊥ | — | 2.0∥ / 1.4⊥ | 1.1∥ / 0.8⊥ | 2.5∥ / 0.1⊥ |
| CTE @800°C–1200°C | 10⁻⁶/K | — | 1.5∥ / 0.9⊥ | 7.2∥ / 5.2⊥ | — | 1.9∥ / 1.8⊥ | 1.5∥ / 0.9⊥ | 3.0∥ / 0.1⊥ |
| Max Temp (Air) | °C | 850 | 850 | 1000 | 900 | 850 | 850 | 1000+ |
| Max Temp (Inert) | °C | 1000 | 1200 | 1000 | 1500 | 1200 | 1150 | 1000+ |
| 전기적 특성 |
| Dielectric Constant @1MHz (유전상수) | — | — | 4.3∥ / 4.0⊥ | 4.5∥ / 3.8⊥ | 4.0 | 4.6∥ / 4.2⊥ | 4.3∥ / 4.0⊥ | 4.5∥ / 3.8⊥ |
| Dissipation Factor @1MHz (손실계수) | — | — | 1.5E-3∥ / 2.1E-3⊥ | 1.7E-3∥ / 6.7E-3⊥ | — | 1.2E-3∥ / 3.4E-3⊥ | 1.5E-3∥ / 2.1E-3⊥ | 1.7E-3∥ / 6.7E-3⊥ |
| Dielectric Strength DC (절연내력) | kV/mm | — | >10 | 66 | 100 | 88 | 10 | 66 |
| Volume Resistivity @25°C (체적저항률) | Ω·cm | — | >10¹³∥ / >10¹³⊥ | 10¹³∥ / >10¹⁴⊥ | >10¹²∥ / >10¹²⊥ | >10¹³∥ / >10¹⁴⊥ | 10¹³∥ / >10¹³⊥ | >10¹³∥ / >10¹⁴⊥ |
| 플라즈마 환경 적합성 | — | — | ○ | ○ | ○ | ✗ | ○ | ⭐⭐⭐ |
기계 등급 (Mechanical Grades) BN 물성
▼ 기계 등급 BN 물성 비교
| 항목 |
단위 |
PCBN7000 |
PCBN8000 |
Grade ZSBN |
| 기계적 특성 |
| Compressive Strength (압축강도) | MPa | 170∥ / 170⊥ | 270∥ / 315⊥ | 219∥ / 254⊥ |
| Density (밀도) | g/cm³ | 2.9 | 2.3 | 2.9 |
| Flexural Strength @25°C (굽힘강도) | MPa | 120∥ / 70⊥ | 120∥ / 95⊥ | 144∥ / 107⊥ |
| Young's Modulus (탄성계수) | GPa | 60∥ / 30⊥ | 45∥ / 30⊥ | 71∥ / 71⊥ |
| 열적 특성 |
| Thermal Conductivity (열전도율) | W/m·K | 28∥ / 38⊥ | 27∥ / 45⊥ | 24∥ / 34⊥ |
| CTE @25°C–400°C | 10⁻⁶/K | 8.0∥ / 4.0⊥ | 4.0∥ / 2.5⊥ | 4.1∥ / 3.4⊥ |
| Max Temp (Air) | °C | 900 | 900 | 850 |
| Max Temp (Inert) | °C | 1800 | 1800 | 1600 |
| 전기적 특성 |
| Dielectric Constant @1MHz | — | 6.8 | 2.7 | 18∥ / 19⊥ |
| Dielectric Strength DC (절연내력) | kV/mm | 86 | 100 | 3.5 |
| Volume Resistivity @25°C | Ω·cm | >10¹²∥ / >10¹²⊥ | >10¹⁵∥ / >10¹⁵⊥ | >10¹³∥ / >10¹²⊥ |
BN 세라믹 적용 분야
반도체 제조 분야
- 플라즈마 식각 장비 부품 (M26 추천)
- 웨이퍼 캐리어
- 히터 및 서셉터
- 진공 증착 장비 부품
우주항공 분야
- Hall thruster 방전 챔버 (M26 검증)
- 고온 절연 부품
- 열 관리 소재
일반 산업 분야
- 열처리 고정구 (Heat Treatment Fixtures)
- 브레이크 링 (Break Rings)
- 고온 밸브 (High Temperature Valves)
- 레이저 노즐 (Laser Nozzles)
- 데크 플레이트 (Deck Plates)
- 고전압 절연체 (High Voltage Insulators)
- 금속 용해 및 주조용 도가니
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BN 등급별 사용환경 및 추천 용도
순수 등급 (Pure Grades) 사용 환경
| 등급 |
주요 특징 |
추천 사용 환경 |
적합도 |
| PCBN1000 | 등방성, 균형잡힌 물성 | 일반 고온 절연 부품 / 열처리 지그 / 범용 세라믹 부품 | ★★★ |
| PCBN3000 | 높은 열전도율 (73~128W/m·K) | 열 관리 부품 / 방열 기판 / 고출력 LED 히트싱크 / 전력반도체 방열판 | ★★★★ |
| PCBN6000 | 저밀도 (1.6g/cm³) / 고온 안정성 | 경량화 부품 / 고온 단열재 / 우주항공 부품 / 불활성 가스 환경 (~2100°C) | ★★★ |
| PCBN11000 | 대기 900°C / 불활성 2000°C | 고온 로 부품 / 진공로 내부 부품 | ★★★ |
| Grade AX05 | 초고순도 (>99.7%) / 무바인더 | 반도체 고순도 공정 / 단결정 성장용 crucible / 초고온 용융금속 접촉 / 오염 제로 요구 환경 | ★★★★★ |
바인더/복합 등급 (Binder/Composite Grades) 사용 환경
| 등급 |
주요 특징 |
추천 사용 환경 |
적합도 |
| PCBN2000 | 초고강도 (압축 312MPa) | 고하중 구조 부품 / 기계 가공용 지그 | ★★★ |
| PCBN4000 | 균형잡힌 물성 / 불활성 1200°C | 범용 고온 부품 / 열처리 고정구 / 고온 전기 절연체 | ★★★ |
| PCBN5000 | 대기 1000°C / 높은 굽힘강도 | 초고온 대기 환경 / 로내 고정구 / 고온 구조 부품 | ★★★★ |
| PCBN9000 | 불활성 1500°C / 높은 열전도율 | 초고온 진공/불활성 환경 / 고온로 내부 부품 | ★★★★ |
| Grade A | B₂O₃ 바인더 / 습기에 취약 | ※ 사용 비추천 — 레거시 등급, 습기 환경 부적합 | ✗ |
| Grade HP | 칼슘붕산염 바인더 / 내습성 / 경제적 | 범용 고온 부품 / 경제적 솔루션 / 대량 생산 부품 / 열처리 고정구 | ★★★★ |
| Grade M26 ⭐최고추천 | 60% BN + 40% SiO₂ / 소수성 / 플라즈마 검증 | 반도체 플라즈마 식각 장비 ⭐⭐⭐
Hall thruster 방전 챔버 (검증됨)
이온빔 노출 부품 / 습기 완전 내성 / MIL-I-10A 신뢰성 | ★★★★★ |
기계 등급 (Mechanical Grades) 사용 환경
| 등급 |
주요 특징 |
추천 사용 환경 |
적합도 |
| PCBN7000 | 고밀도 (2.9g/cm³) / 불활성 1800°C | 고하중 고온 부품 / 내마모 부품 / 고온 베어링 / 슬라이딩 부품 | ★★★★ |
| PCBN8000 | 초고강도 (압축 270~315MPa) / 불활성 1800°C | 극한 하중 환경 / 고온 구조 부품 / 고순도 요구 (>10¹⁵Ω·cm) | ★★★★★ |
| Grade ZSBN | ZrO₂ 안정화 / 최고 굽힘강도 (144MPa) | 연속 주조 브레이크 링 / 용융금속 접촉 부품 / 고온 내마모 부품 | ★★★★ |
용도별 BN 등급 빠른 선택 가이드
▼ 사용 목적별 BN 등급 1순위·2순위 추천
| 사용 목적 |
1순위 추천 |
2순위 대안 |
| 반도체 플라즈마 식각 장비 | M26 ⭐ (Hall thruster 검증, 소수성) | AX05 (고순도) / HP (경제적) |
| 초고순도 요구 공정 | AX05 (>99.7%) | PCBN3000 |
| 열 관리 / 방열 | PCBN3000 (열전도율 73~128W/m·K) | AX05 / PCBN9000 |
| 초고온 대기 환경 (900~1000°C) | PCBN5000 (대기 1000°C) | PCBN11000 |
| 초고온 진공/불활성 (1500~2100°C) | PCBN6000 (2100°C) / PCBN9000 (1500°C) | PCBN7000/8000 (1800°C) |
| 고하중 기계 부품 | PCBN8000 (압축강도 270~315MPa) | PCBN2000 / PCBN7000 |
| 용융금속 접촉 (주조) | ZSBN (ZrO₂ 안정화) | AX05 / PCBN8000 |
| 경제적 범용 고온 부품 | HP (성능/가격 균형) | PCBN4000 / PCBN1000 |
| 경량화 요구 부품 | PCBN6000 (밀도 1.6g/cm³) | PCBN1000 |
| 내마모 / 슬라이딩 부품 | PCBN7000 | ZSBN / PCBN8000 |
| 습한 환경 사용 | M26 (소수성) / HP (내습성) | 순수 등급 (바인더 없음) |
| 습기 노출 환경 | Grade A 사용 금지 (B₂O₃ 바인더 부식) |
산업 분야별 추천 BN 등급
▼ 산업별 BN 등급 추천 및 주요 용도
| 산업 분야 |
추천 등급 |
주요 용도 |
| 반도체 제조 | M26, AX05 | 플라즈마 식각 챔버, 웨이퍼 캐리어, 히터, 서셉터, 진공 증착 부품 |
| 우주항공 | M26, PCBN6000, AX05 | Hall thruster, 추진 시스템, 경량 고온 부품, 열 차폐 |
| 금속 주조 | ZSBN, AX05, PCBN8000 | 브레이크 링, 도가니, 용융금속 접촉 부품 |
| 전력전자 | PCBN3000, AX05 | 파워모듈 방열기판, 고전압 절연체, LED 히트싱크 |
| 열처리 산업 | HP, PCBN5000, PCBN4000 | 로내 고정구, 지그, 받침대, 절연 부품 |
| 유리/세라믹 제조 | AX05, PCBN9000 | 용융 도가니, 고온 몰드 |
| 화학 공정 | HP, M26 | 반응기 내부 부품, 고온 밸브 시트, 씰 |
| 연구/분석 장비 | AX05, PCBN3000 | 고순도 crucible, 분석기 부품, 진공 챔버 |
💡 선택 팁:
· 순도가 최우선이면 → AX05
· 플라즈마 환경이면 → M26
· 방열이 중요하면 → PCBN3000
· 기계적 강도가 필요하면 → PCBN8000, ZSBN
· 경제성이 중요하면 → HP
· 습한 환경이면 → M26, HP (Grade A 피하기)
· 초고온 진공이면 → PCBN6000, PCBN9000, PCBN7000/8000
※ 주의사항
- 제시된 값은 테스트 샘플에서 얻은 평균 및 일반적인 값입니다.
- 세라믹 부품 설계 시 참고용으로만 제공되며 어떠한 방식으로도 보증되지 않습니다.
- 실제 값은 부품의 형상과 크기에 따라 달라질 수 있습니다.
- ∥ 표시는 평행 방향, ⊥ 표시는 수직 방향 물성을 의미합니다.
※ 평가 샘플 및 기술 지원
- 반도체 식각 장비용 평가 샘플 제공 가능 (M26, AX05, HP 등)
- 플라즈마 환경 적합성 검토 및 기술 자료 제공
- 문의: cerapoxy@gmail.com / 02-2104-6614
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