アルミナ：2つの人気市場における主要素材
アルミナは、アルミニウム材料の原料として、また化学工業や機械といった伝統産業の補助材料として、長きにわたり国民経済において重要な役割を果たしてきました。現在、通信、新エネルギー、半導体といった新興産業の継続的な出現と急速な発展に伴い、高性能新素材への需要もますます高まっており、一部のハイエンドアルミナ製品が飛躍的に成長しています。特に、2兆円規模の新エネルギー市場と半導体市場において、アルミナは重要な基礎材料となっています。
▶2つの人気市場
①半導体市場
人工知能、5G通信、モノのインターネット、クラウドコンピューティング、自動車エレクトロニクス、ロボット、ドローンなどの応用分野の市場が継続的に成長しており、半導体産業市場は活況を呈しています。
複数の市場調査機関のデータによると、半導体市場規模は2024年に大幅な成長を遂げる見込みです。例えば、世界半導体市場統計（WSTS）のデータによると、2024年の世界半導体市場規模は前年比19%増加しました。その中でも、中国の半導体市場規模は20%増加し、世界市場の30%を占めています。WSTSは、2025年には世界市場が11.2%成長すると予測し、2030年までに業界売上高目標である1兆米ドルを達成すると指摘しています。
②新しいエネルギー市場
世界的なエネルギー危機と環境汚染に対処し、エネルギーの低炭素化を推進し、新エネルギー産業の持続可能かつ健全な発展を促進するため、世界各国は新エネルギー分野の発展を支援する政策を導入している。
新エネルギー車については、2021年以降、中国の新エネルギー車産業は右肩上がりの発展傾向を示し、年間生産台数と販売台数の伸びは4年連続で30%を超えています。2024年には、新エネルギー車の年間生産台数と販売台数が初めて1,000万台を超え、それぞれ1,288.8万台と1,286.6万台に達し、前年比でそれぞれ34.4%と35.5%増加しました。新車販売台数全体に占める新エネルギー車の割合は40.9%に達し、2023年と比較して9.3ポイント増加しました。一部の機関は、中国の新エネルギー車市場規模が2025年に2兆3,100億元に達すると予測しています。
▶半導体産業におけるアルミナの用途
アルミナセラミック高硬度、高機械的強度、超耐摩耗性、耐高温性、高抵抗率、良好な電気絶縁性などの優れた特性を有し、真空や高温といった特殊環境下における半導体製造の複雑な性能要件を満たすことができ、半導体製造ラインにおいてかけがえのない重要な役割を果たしています。その用途はほぼすべての半導体製造装置に及び、半導体製造装置の主要部品となっています。
アルミナセラミック部品は用途により、主に円環・円筒型、気流ガイド型、モジュール型などに分けられます。
円形リングと円筒型
エッチング工程では、プラズマエッチング中のウェハの汚染を低減するために、エッチングチャンバーおよびチャンバーの内張りの保護材料として、高純度アルミナコーティングまたは耐腐食性の強いアルミナセラミックが選択されます。
気流誘導タイプ
プラズマ洗浄プロセスでは、反応性の高いフッ素や塩素などのハロゲン元素を含む腐食性ガスが使用されます。ガスノズルは通常、アルミナセラミックスで作られており、高いプラズマ耐性、絶縁耐力、プロセスガスや副生成物に対する強い耐腐食性などの特性が求められます。同時に、ガス流量を正確に制御するために、精密な内部細孔構造を備えています。
モジュールタイプ
物理蒸着法（PVD）、化学蒸着法（CVD）、化学機械研磨法（CMP）などの高度な技術を用いた堆積プロセスでは、静電チャック、セラミックヒーター、研磨テーブル、研磨プレート、チャンバー、その他の加工部品にもアルミナセラミック製の部品が使用されています。
▶新エネルギー産業におけるアルミナの応用
☛カソード材料
リチウムイオン電池の正極材料において、アルミナの表面コーティングにより、正極材料の容量保持率、長サイクル性能、熱安定性が効果的に向上します。
☛陽極材料
アルミナはセパレータだけでなく、負極表面にもコーティングできます。アルミナコーティングは、負極界面の安定性を向上させ、活性リチウムの損失を低減し、リチウムイオン電池の充電保持能力とサイクル特性を向上させます。
☛電解質
研究により、一定量のアルミナ粉末を電解質に添加すると、電解質の導電性が効果的に向上し、電荷移動抵抗が減少し、リチウムイオン電池の電気化学性能が向上することが判明しました。
▶まとめ
上記の紹介以外にも、新エネルギー産業と半導体産業におけるアルミナの応用範囲は多岐にわたります。例えば、新エネルギー車のリレー、ヒューズ、シーリングリングなどのセラミック部品が挙げられます。新エネルギー産業と半導体産業は、共に熱管理の課題に直面しています。アルミナは放熱基板として熱管理に貢献するだけでなく、熱伝導性フィラーとして熱伝導性ペースト、熱伝導性ゲルなどの放熱材料にもよく使用され、重要な役割を果たしています。つまり、アルミナ材料は、新エネルギー産業と半導体産業という二つの人気市場において、幅広い応用の可能性を秘めているのです。