熱設計・熱問題への対策と熱伝導性材料技術

2014年3月18日 電子機器における正しい熱設計・熱問題への対策ノウハウ

(2014年3月18日(火) 10:30～16:30)

　電子機器はファンレス、密閉化が進むとともに、熱源であるデバイスの小型化が進んでいる。こうした機器ではLEDや携帯機器、ECUに見るように伝導冷却を主体とした放熱構造が有効になる。しかしながら、熱をうまく伝え (サーマルインターフェース) 、うまく拡散する (ヒートスプレッド) 構造を採らない限り、熱源の温度は下がらない。そのためには放熱材料を活用しつつ、効率的な熱設計を進める必要がある。放熱材料の活用方法と放熱材に求められる要件について解説する。

1. 最近の電子機器の最新動向 (モバイルからEVまで)
   1. 電子機器の実装技術の発達と熱問題の深刻化
   2. 熱によって発生する不具合とその分類
2. 熱設計のための伝熱の基礎
   1. 熱移動の基礎式
   2. 熱伝導のメカニズム
   3. 対流のメカニズム
   4. 放射のメカニズム
3. エレクトロニクス機器の放熱経路と熱対策
   1. 一般電子機器の放熱経路
   2. 筐体伝導型放熱機器の放熱経路
   3. 通風型機器の放熱経路
   4. 熱抵抗低減策と熱対策マップ
4. 電子デバイスの低熱抵抗化と放熱材料
   1. 半導体部品パッケージの構造と熱抵抗
   2. パッケージの低熱抵抗化手段
5. プリント基板の低熱抵抗化と放熱材料
   1. 重要性が増す基板の熱設計
   2. 等価熱伝導率
   3. 基材の種類と基板の放熱性能
   4. 高輝度LED用高放熱基板の試験方法
6. 高放熱材料 (TIM)
   1. 接触熱抵抗とは
   2. TIMの種類と特徴
   3. TIMの選定と使い方、要求される特性
7. ヒートスプレッダ
   1. ヒートスプレッダが必要な理由
   2. 主なヒートスプレッダの材料と特性・課題
   3. 高熱伝導樹脂とその課題
8. 高放射材料・塗料
   1. さまざまな高放射材料
   2. 高放射材料使用上の注意点
• 質疑応答・名刺交換

2014年3月24日 樹脂の高熱伝導化・放熱材料の開発と熱伝導性フィラーの使いこなし方

第1部 エポキシ樹脂における分子デザインと高熱伝導化・耐熱性向上

(2014年3月24日 10:30〜12:10)

　本講座においては電気電子材用向けエポキシ樹脂が必要とされる機能の一般的な耐熱性と熱伝導性の向上技術の紹介とその課題を解説したうえで、それぞれ相反関係にある機能を両立する分子デザインとその合成技術について解説する。 　基礎物性理論と硬化物データを関連付けながら、これら分子デザインを応用した最新の特殊エポキシ樹脂およびエポキシ樹脂硬化剤を紹介する。

1. はじめに
   1. DICエポキシ事業の説明
   2. 代表的な既存エポキシ樹脂
2. 各種電気電子材料の技術動向
   1. 半導体パッケージ
   2. 高周波基板
   3. パワー半導体デバイス
3. エポキシ樹脂の一般的な耐熱性向上技術の紹介とその課題
   1. 官能基濃度の影響
   2. 官能基数の影響
   3. 骨格の剛直性の影響
   4. 硬化速度の影響
   5. 耐熱性に相反する重要特性
4. エポキシ樹脂の高熱伝導向上技術と課題
   1. 高分子材料の熱伝導
   2. 分子デザインと高熱伝導化
   3. 開発事例と課題
5. 相反関係にある機能を両立する分子デザインとその合成技術
6. 相反関係にある機能を両立する分子デザインを応用した 最新の特殊エポキシ樹脂・エポキシ樹脂硬化剤の紹介
• 質疑応答・名刺交換

第2部 電気絶縁性熱伝導性材料の最適設定とフィラー選定

(2014年3月24日 13:00～14:40)

　絶縁系で2～最大18W/m・Kの高熱伝導を発揮する熱可塑性成形材料<ジーマ・イナス>に用いたフィラー型熱伝導構造は様々なバインダ・システムに応用できる。フィラー技術から出発して各種の絶縁系 高熱伝導材料を開発する材料設計思想について、熱可塑系の実用事例を始め、封止・接着用液状エポキシの2液型で最大7.3W/m・K、1液型で最大4.0W/m・Kという最高レベルの絶縁系熱伝導材料<リコ・ジーマ・イナス>の特性を中心に紹介する。

1. フィラー技術で展開
2. 熱伝導材のトレンド
3. カスタムな事例
   1. 熱伝導は一般並みで軽くするという考え方
   2. 球を仕込んで15W/mkまで上げるという考え方
4. 材料設計思想
   1. 多重的粒度構成術
   2. 電気絶縁系高熱伝導材料開発のポイント
5. 熱可塑タイプの量産事例
6. 各タイプの成形条件例
   • 熱可塑性
   • シリコーン
   • 熱硬化性
   • 熱硬化液状
7. 最新の高熱伝導液状樹脂
   1. 液型と2液型
   2. 2液型の使用法
   3. 1液型の使用法
   4. 物性
   5. 温度と粘度
   6. 接着強さ
   7. 温度別可使時間
8. 今後の開発の方向性
9. 最新の高Tg技術
• 質疑応答・名刺交換

第3部 窒化アルミニウム・窒化ホウ素系熱伝導性フィラーの特性と使いこなし方

(2014年3月24日 14:50〜16:30)

　高熱伝導率フィラーでありながら、ハンドリンが難しい窒化アルミニウム・窒化ホウ素フィラーの特性、ポリマーと親和性、ポリマーとの複合化技術を紹介します。

1. サーマルマネージメントの重要性
2. 高熱伝導率無機/ポリマー複合体の熱伝導率 (現状)
3. プロセスの各因子とフィラーとの関係
4. なぜ窒化物フィラーが良いのか?
5. 窒化物フィラーの官能基を有効に活用した無機/ポリマー複合体の開発
6. 高熱伝導AlNフィラーの開発
7. フィラー1個の熱伝導率評価技術の開発
8. 高熱伝導AlNフィラーとポリマーとの複合化
9. 今後の方向性
• 質疑応答・名刺交換