放熱・高熱伝導材料 熱 書籍
 
No.1556
 
 
 

★「CPU」から 「家電」 「ディスプレイ」 「LED照明」 「EV・HEV」 に至るまで、
 幅広い範囲の電子部品における放熱部材の開発と応用技術

★小型・軽量、高性能・高信頼のキーマテリアルであるポリマー系複合材料の高熱伝導化技術
   −均一分散が困難な高熱伝導性フィラーをいかに分散・高充填させるのか

放熱・高熱伝導材料、部品
       開発
特性および熱対策技術

〜高熱伝導性フィラー・高熱伝導性プラスチック・
TIM・封止材・基板・車載用パワーデバイス・LED照明〜

■発 刊 2010年4月30日    ■体 裁 B5判 402頁(上製本)   ■定 価 80,000円(税抜)

※書籍絶版 オンデマンド版 30,000円(税抜)   (上製本ではありません)

■ 本書のポイント
≪高熱伝導性フィラー材料技術≫
高熱伝導性フィラーの特性と選択および分散・高充填技術
高い放熱効果が見込まれる窒化物フィラー。しかしプラスチックへの
均一分散が極めて困難なこれらのフィラーをいかに分散させるか
高熱伝導性ポリマー系複合材料の開発と最新技術
ポリマーへのカーボンナノチューブの分散・充填技術の最新の技術動向

≪TIM(Thermal Interface Material)材料技術≫
・放熱・高熱伝導シート、グリース、接着剤、フェーズチェンジ材の開発、特性と最適なTIMの選択
・液晶ポリマー、PPSの特性と熱伝導性フィラーの選択および高熱伝導性化技術
・高熱伝導性グラファイトシートの特性とヒートスポット緩和効果
・黒鉛粒子配向制御によるフレキシブル高熱伝導シート〜高熱伝導性と柔軟性の両立〜
・自動車用放熱材料の特性と放熱技術
・熱伝導性ナイロン樹脂の開発とフィラーの選択、配合技術および用途

≪封止材料、基板、パッケージにおける放熱材料と放熱技術≫
・半導体封止材料の高熱伝導化〜各種フィラーの特性と最新放熱技術
・可溶性LCP/フィラーコンポジットの高熱伝導化と放熱基板への応用
・液晶性エポキシ樹脂による高熱伝導積層板の開発とパワーエレクトロニクスへの応用
・液状エポキシ樹脂の高熱伝導材料と成形条件のポイント
・ナノレベルで高次構造を制御した高熱伝導エポキシ樹脂と高放熱コンポジット材料

≪車載用パワーデバイスにおける放熱材料と放熱技術≫
・車載用高放熱エポキシ樹脂プリント配線板と大電流化への対応
・ハイブリッド車、電気自動車用放熱材料の高放熱化/低熱抵抗化
・SiCパワーデバイスに対応する耐熱材料、放熱材料の開発と特性
・車載用パワーデバイス用の高熱伝導性パッケージ、基板材料の開発

≪LEDにおける放熱材料と放熱技術≫
・発熱を放散しきれず高輝度化が困難になりつつあるLED
・高い熱伝導率のLED用プラスチック基板の開発
・AlNセラミックス放熱基板とLEDパッケージング技術
・高出力LED用セラミックパッケージと放熱設計

■ 執筆者(敬称略)

福田金属箔紛工業(株)
住友化学(株)
(独)産業技術総合研究所
(株)KRI
大阪大学
大阪市工業研究所
富山県立大学
信越化学工業(株)
コスモ石油ルブリカンツ(株)
古河電気工業(株)
九州大学
大阪市工業研究所
(株)中越黒鉛工業所
ポリプラスチックス(株)
関西大学
東レ・ダウコーニング(株)

吉武 正義
藤原 進治
渡利 広司
林 裕之
宮本 欽生
水内 潔
真田 和昭
遠藤 晃洋
渡辺 佳久
加納 義久
富村 寿夫
上利 泰幸
神島聡介
宮下 貴之
原田 美由紀
中吉 和己

ユニチカ(株)
日立化成工業(株)
(株)カネカ
電気化学工業(株)
日立化成工業(株)
住友大阪セメント
住友化学(株)
日本シイエムケイ(株)
(株)トクヤマ
新神戸電機(株)
関東学院大学
名古屋大学
(株)住友金属エレクトロデバイス
三菱電機(株)
NEC(株)

古川 幹夫
山本 礼
西川 泰司
西 泰久
竹澤 由高
小堺 規行
岡本 敏
長塩 修
東 正信
辻 雅仁
渡辺 充広
乗松 航
日高 明弘
千葉 博
位地 正年

■ 目  次

第1章 高熱伝導性フィラーの開発と特性および分散・充填技術

第1節 金属系(銀・銅)フィラーによる高熱伝導化と表面改質技術
  1. 金属系フィラーの種類
    1.1金属粉
    1.2金属フレーク
    1.3金属ファイバー
  2.高熱伝導性フィラー
    2.1銀系フィラー
     2.1.1粒状銀粉
     2.1.2片状銀粉
     2.1.3球状銀粉
     2.2.1片状銅粉
     2.2.2球状銅粉
     2.2.4銅超微粒子
  3.表面改質技術
  4.金属フィラー分散複合材料の熱伝導性
  5.物理化学特性
  6.取り扱い上の注意事項
    6.1銀粉
    6.2銅粉
    6.3その他の金属粉

第2節 熱伝導性アルミナフィラーの特性と高熱伝導化技術
  1.アルミナの特性とその製造方法
  1.1 アルミナの特性
  1.2 アルミナの製造方法
   1.1.1 バイヤー法(バイヤーアルミナ)1)
   1.1.2 アルミニウムアルコキシド法(高純度アルミナ)
   1.1.3 In-situ Chemical Vapor Deposition法
  2. アルミナフィラー添加による有機高分子の高熱伝導化技術
  2.1 熱伝導のメカニズム
  2.2 樹脂-セラミック複合体による高熱伝導化
   2.2.1 熱伝導の理論モデル
   2.2.2 フィラーの高充填化
  2.3 アルミナフィラー添加によるエポキシ樹脂の高熱伝導性化
  3. おわりに


第3節 窒化アルミニウムフィラーの開発と放熱材料への応用

  1.AlNフィラー/ポリマー材の熱伝導率    
  2.AlNフィラーの熱伝導率の制御因子
  3.市販AlNフィラーの評価
  4.AlNフィラーの最近の研究開発状況
  5.フィラー熱伝導率の実測値


第4節 窒化ケイ素の高熱伝導化
 
1.熱の伝わり
  2.窒化ケイ素の焼成 
  3.窒化ケイ素の高熱伝導率化


第5節 窒化アルミニウムセラミックスの一方向成長と高熱伝導フィラー材への応用
 
1.AlN微粉末の一方向成長
  1.1 燃焼合成法
  1.2 AlNの一方向成長制御
 2.AlNの一方向成長機構
 3.一方向制御AlNフィラー/樹脂複合材の特性


第6節 ダイヤモンド粒子分散型金属基複合材料の熱的特性
 1.ダイヤモンドとグラファイト
 2.物性によるダイヤモンドの分類
 3.ダイヤモンドの熱伝導率と窒素含有量
 4.ダイヤモンド粉末を熱伝導性フィラーとして用いた金属基複合材料
 5.放電プラズマ焼結法(SPS)で成形するメリット
 6.ダイヤモンド粒子分散型銅基複合材料
  6.1 固相状態でのSPS成形
  6.2 成形条件による相対密度の変化
  6.3 組織
  6.4 成形条件と熱伝導率の関係
 7. ダイヤモンド粒子分散型Al基複合材料
  7.1 固-液共存状態でのSPS成形
  7.2 SPS成形中の複合材料の緻密化
  7.3 ダイヤモンド粒子体積分率と相対密度との関係
  7.4 組織観察
  7.5 熱伝導率
  7.6 熱膨張係数


第7節 カーボンナノチューブの分散・高充填技術と放熱材料への応用
 1.カーボンナノチューブの分散・充填技術
  1.1  カーボンナノチューブの特徴
  1.2  ポリマーへのカーボンナノチューブの分散手法
  1.3  カーボンナノチューブの表面改質技術
 2. 放熱性向上のための材料設計・特性評価技術
  2.1  従来のフィラーを用いたポリマー系複合材料の熱伝導率評価式
  2.2  CNT を用いたポリマー系ナノ複合材料の熱伝導率予測式
  2.3 従来のフィラーとCNT の複合による高熱伝導性ポリマー系複合材料の微視構造設計

第2章 放熱・高熱伝導性樹脂の開発と特性および選択、応用技術

1節 シリコーン系放熱グリース・シート材料の設計とその特性
 1. 放熱材料
  1.1 放熱材料とは
  1.2 放熱材料の種類・用途
  1.3 放熱材料の熱特性
  1.4 熱抵抗低減のための方法
   1.4.1 放熱材料の高熱伝導化
   1.4.2 放熱材料の薄膜化
   1.4.3 接触熱抵抗の低減
 2. 放熱材料におけるシリコーンの優位性
 3. シリコーン系放熱グリース
  3.1 放熱グリースの性状と使用法
  3.2 放熱グリースの高熱伝導化/低熱抵抗化
  3.3 高信頼性放熱グリース
  3.4 放熱ゲル(キュアラブルグリース)
 4. シリコーン系放熱シート
  4.1 放熱ゴムシート
  4.2 放熱フェイズチェンジマテリアル
  4.3 放熱両面粘着テープ


第2節 高熱伝導性 非シリコーングリースの開発
 1.熱伝導グリースの特徴
  1.1 熱伝導グリースの課題
  1.2 熱抵抗の経時変化の考え方
  1.3 非シリコーン系熱伝導グリースのニーズ
 2.非シリコーン系熱伝導グリース
  1.1 組成
  1.2 分散媒
  1.3 充填剤
  1.4  シリコーン系熱伝導グリースの特長
  1.5  高熱伝導&薄膜塗布性
  1.6  安全性・環境性能
  1.7  リペア性
  1.8  材料適合性


第3節 アクリルゴムを主体とした熱伝導性粘着シートの特性と応用技術
  1.熱伝導性粘着シート  
  2.電磁波吸収シート


第4節 シリコーングリスの熱伝導率に及ぼすカーボンナノ物質添加の影響
  1.測定原理
  2.測定装置および方法
  3.シリコーングリスとカーボンナノ物質 
  4.測定結果


第5節 黒鉛粉添加によるプラスチックの高熱伝導化
 1.プラスチックの高熱伝導化技術の現状 
 2.プラスチックの複合化による熱伝導率に及ぼす影響
  2.1 有効熱伝導率に与える影響
  2.2 粒子径や粒子の形状
  2.3 充填材の配向の影響
 3.黒鉛粉の物性とその特徴   
 4.黒鉛粉を利用した高熱伝導化
  4.1 分散方法の工夫
  4.2  球状黒鉛の利用
 5.黒鉛粉によるプラスチックの高熱伝導化技術の今後の展望


第6節 LCP、PPSを用いた高熱伝導性樹脂材料の設計ポイントと応用
 1.ベクトラR、フォートロンRの特徴
  1.1 ベクトラRの特徴
  1.2 フォートロンRの特徴
 2.材料設計理論:各種物質の熱伝導率/複合材料の熱伝導性理論
  2.1 熱伝導性の理論値と実測値
  2.2 熱伝導性フィラーの選択
 3.ベクトラR、フォートロンRを用いた高熱伝導性樹脂材料
  3.1 熱伝導率測定方法1.1 導電性の高熱伝導性樹脂材料
  3.2 絶縁性の高熱伝導性樹脂材料
  3.3 LCPを用いた絶縁性の高熱伝導性樹脂材料
  3.4 PPSを用いた絶縁性の高熱伝導性樹脂材料
  3.5 摩耗特性 1.1 放熱性


第8節 自動車用シリコーン放熱材料(グリース、ゲル、接着剤、パッド)と放熱技術

 1.車載エレクトロニクス実装の現状と展望
  1.1 自動車用制御システムの動向とエレクトロニクス実装技術
  1.2 小型高密度に対応する実装技術/大電流に対応する実装技術
  1.3 車載エレクトロニクス実装の今後の展望
 2.シリコーンの特長と硬化システム
 3.シリコーン放熱材料の設計・技術とその評価
  3.1 放熱材料の設計
  3.2 定常法による熱特性の評価
 4.次世代パワーデバイスへの対応
  4.1 SiCデバイスの特長と課題
  4.2 C化がもたらすインパクトと望まれる周辺材料


第9節 高熱伝導性樹脂〜熱伝導性フィラー配合ナイロン樹脂〜の特性とその応用
 1.熱伝導性樹脂のマーケット  
 2.熱伝導性フィラー 
 3.熱伝導について
  3.1 熱伝導の発現機構
  3.2 熱伝導の異方性
  3.3 熱伝導の観察
 4. 開発した熱伝導性樹脂の特性について
  4.1 開発のコンセプト
  4.2 溶融粘度
  4.3 射出成形性
  4.4 吸水性
  4.5 機械物性
  4.6 耐熱性
  4.7 燃焼性
  4.8 寸法安定性
  4.9 耐薬品性
  4.10 その他特性
 5.  開発した熱伝導性樹脂の適用検討について


第10節 黒鉛粒子配向制御によるフレキシブル高熱伝導シート
 1.従来の熱伝導材の問題点    
 2.高熱伝導性と柔軟性の両立
 3.熱伝導粒子の配向と熱伝導性の関係  
 4.絶縁性伝導材


第11節 高熱伝導性グラファイトシートの特性と応用

 1.グラファイトの特徴
 2.高熱伝導性グラファイトシート(GS)の作製と物性
 3.グラファイト複合シート 
 4.高熱伝導性グラファイトシートの特性
   4.1 グラファイトシートと他材料との比較
   4.2 グラファイトシートのサイズの影響
 5 グラファイトシートのアプリケーションへの応用例
   5.1 液晶ディスプレイにおけるヒートスポット緩和効果
   5.2 携帯電話におけるヒートスポット緩和効果

第3章 パッケージング材料・部品の開発と応用技術
       〜封止・基板・ヒートシンクなど〜

第1節 各種セラミックスフィラーによる半導体封止材料の高熱伝導化
 1.半導体封止材用フィラーの種類   
 2.フィラー充填材料の熱伝導率
 3.フィラー高充填技術 
  3.1 粒度分布の適正化
  3.2 添加用超微粉の適正化
  3.3 粒子形状の適正化
 4.シリカ(SiO2)フィラー   
 5.アルミナ(Al2O3)フィラー  
 6.窒化ホウ素(BN)フィラー 
 7.窒化ケイ素(Si3N4)フィラー  
 8.窒化アルミニウム(AlN)フィラー


第2節 エポキシ樹脂自身の高熱伝導化と高放熱コンポジット材料への応用
 1.コンポジット材料の高熱伝導化手法
  1.1 高熱伝導性フィラーを高充填する手法
  1.2 高次構造制御による樹脂自身の高熱伝導化手法
 2.高次構造を制御した高熱伝導エポキシ樹脂 
 3.高放熱コンポジット材料への応用
  3.1 高熱伝導成形材/高熱伝導絶縁シート
  3.2 高熱伝導積層板


第3節 封止・接着用-高熱伝導電気絶縁性-液状エポキシ樹脂 
                             “リコ・ジーマ・イナス”の開発とその特性

 1.設計思想 フィラーの選定
  1.1 バインダの選定
  1.2 フィラーの混合分散
 2.成形条件と成形粘度  
 3.特性値  
 4.接着強さ


第4節 液晶ポリマーの熱伝導特性とプリント配線板への応用
 1.LCPの熱伝導特性
  1.1 LCPの熱伝導性のポテンシャル
  1.2 LCP/
  1.3 フィラーコンポジットの高熱伝導化の可能性
 2.可溶性LCP
  2.1 可溶性LCPの開発背景
  2.2 可溶性LCPを用いたプリント配線板の特徴
  2.3 導体金属箔との密着性
  2.4 熱膨張係数
  2.5 耐加水分解性
  2.6 その他の特徴
 3..可溶性LCPを生かした高熱伝導プリント配線板


第5節 車載用プリント配線板の高放熱性及び大電流化への対応
 1.放熱機能における重要要素
  1.1 放熱用金属板
  1.2 放熱経路
  1.3 高熱伝導絶縁樹脂
  1.4 バイアホール(銅めっき)ダイレクト放熱
 2.放熱用プリント配線板 
  2.1 メタルベース基板
  2.2 タルコアプリント配線板
  2.3 銅コア1枚タイプ
  2.4 銅コア2枚タイプ
  2.5 銅コアプリント配線板の信頼性
  2.6 ダイレクト放熱メタルベースプリント配線板
 3大電流対応厚銅プリント配線板  
  3.1 外層厚銅両面プリント配線板
  3.2 製造上の重要要素技術
  3.3 内層厚銅多層プリント配線板  
  3.4 内層厚銅ビルドアッププリント配線板


第6節 窒化アルミニウムセラミックスの放熱基板への応用
 1.高純度AlN粉末 AlN粉末の製造方法
  1.1 AlN粉末の物性
 2 AlN焼結体
  2.1 AlN焼結体の製造方法
  2.2 高熱伝導化技術
  2.3 AlN焼結体の物性
  2.4 複雑形状成型技術
 3 メタライズ技術:薄膜法
  3.1 コファイヤ法
  3.2 ポストファイヤ法
 4 パッケージング技術:放熱積層技術/
  4.1 AlNパッケージの放熱特性


第7節 高熱伝導積層板の開発
 1. 大電流用高熱伝導積層板への要求
 2. エポキシ樹脂の高熱伝導化
  2.1 エポキシ樹脂の高熱伝導化の意義/
  2.2 エポキシ樹脂の熱伝導率の向上の方策
  2.3 液晶性エポキシ樹脂の特徴
 3. 液晶エポキシ樹脂の配向制御
  3.1 液晶性熱硬化樹脂の液晶相と熱伝導率/
  3.2 樹脂の液晶相と熱伝導率の関係/
  3.3 複合樹脂の熱伝導率


第8節 アルマイト層を利用した高熱伝導性プリント配線板
 1.検討方法
  1.1 素材の選定
  1.2 耐クラック性評価/
  1.3 アルマイト膜の絶縁信頼性の検討
  1.4 クラック処理と再アルマイト処理の検討/
  1.5 パターン形成および信頼性評価/
  1.6 熱伝導性評価
 2. 結果及び考察
  2.1 クラック性評価
  2.2 絶縁信頼性評価
  2.3 問題点の解決
  2.4 再アルマイト処理
  2.5 導体層形成および信頼性評価/
  2.6 熱伝導性評価
 3.アルミニウム表面処理加工による放熱性向上化
  3.1 アルミニウムの表面改質/
  3.2 表面改質後の方熱性評価


第9節 カーボンナノチューブ/SiC複合材料の放熱応用

 1.カーボンナノチューブとその特徴/
   1.1 従来の放熱構造の問題点とCNTの適用
 2.SiC表面分解法によるCNT/SiC複合材料の作製方法とその特徴
 3.CNT/SiC複合材料の放熱特性


第10節 セラミックパッケージからみた高出力LEDの放熱設計
 1.LEDチップの熱問題  
 2.高出力LED用セラミックパッケージについて
  (1)パッケージの役割 
  (2)セラミックパッケージの利点
    @材料  
    Aパッケージ構造 a.基板 b.リフレクター c.外部端子 d.次世代LED 対応用 
   高密度フリップ・マルチチップセラミックスパッケージ
 3.LEDランプの放熱設計
  (1)パッケージや実装基板の役割
  (2)LEDチップ接合剤の役割
 4.放熱設計の効果 
  (1)放熱特性について
  (2)放熱性評価 
  (3)光学特性への影響
 5.今後の放熱設計とパッケージ構造


第11節 ロータス型ポーラス銅を使用した高性能ヒートシンクの開発
 1.マイクロチャンネルヒートシンクの種類
  1.1 溝型マイクロチャンネル
  1.2 ポーラス金属を利用したヒートシンク
 2.ロータス型ポーラス銅ヒートシンクの放熱特性
  2.1 ロータス金属の特徴
  2.2 ロータス銅の気孔径分布 
  2.3 ロータス銅ヒートシンクの放熱特性


第12節 高熱伝導性バイオプラスチックの開発

 1.ポリ乳酸中での炭素繊維の架橋化による高熱伝導化
 2.新規ポリ乳酸複合材の熱伝導性への炭素繊維のサイズの影響
 3.機械的特性の改善効果  
 4.実用化技術の開発

放熱 熱伝導