高熱伝導材料の設計と複合化技術

第1部 高熱伝導材料への活用に向けた樹脂とフィラーの複合化技術

(2019年9月24日 10:00〜11:30)

　熱伝導フィラーおよび高熱伝導材料の概要説明と設計方法を中心に、近年注目が集まっている高熱伝導材料について、高熱伝導フィラーの特徴や性質の理解および熱伝導率向上に影響する樹脂の選定とその複合化について解説します。

1. 高熱伝導材料の概要
   1. 高熱伝導材料の位置づけ
   2. 高熱伝導性コンポジット材料の必要性
   3. 各種材料の熱伝導率
   4. 熱伝導のメカニズム
2. 高熱伝導化の理論
   1. フィラー最密充填理論と充填性
   2. フィラー充填系の熱伝導率予測:予測式と精度
   3. 放熱の考え方と熱伝導率測定法:熱伝導率測定法の違いと特徴
   4. 樹脂の高熱伝導化:樹脂の種類と高熱伝導化のアプローチ
3. 高熱伝導材料設計の要点
   1. 高熱伝導材料に必要な要素
   2. 熱伝導率以外の要素:絶縁性、熱膨張率等
4. 高熱伝導化のためのフィラーの活用方法
   1. 主な絶縁系無機フィラー:窒化ホウ素、窒化アルミ、アルミナ等
   2. 高熱伝導材におけるフィラーの選択基準
   3. 窒化ホウ素を用いた材料の高熱伝導化
   4. 酸化グラフェンによる窒化ホウ素の表面改質
• 質疑応答

第2部 窒化アルミニウムの特性と熱伝導率の向上への応用

(2019年9月24日 12:10〜13:40)

　窒化アルミニウム (AlN) は高熱伝導性、電気絶縁性、低熱膨張性などの観点からから高熱伝導性セラミックスフィラーとして有望である。AlNフィラーはエポキシ樹脂やシリコーン樹脂へ添加することにより、絶縁性を維持したまま、その熱伝導率を向上させることが可能であり、高熱伝導性フィラーとして期待されている。本講演では、AlNの基本的性質、AlNフィラーの製造方法とその特徴及びAlNフィラー応用技術について概説する。

1. AlNの性質
   1. AlNの基本特性
   2. AlNの結晶学的データ
   3. AlNの特性物性
2. AlN粉末の製法と特徴
   1. AlN粉末の製造方法
   2. AlN粉末の形態と粒度分布
   3. AlN粉末の物性比較
3. 高熱伝導性AlNフィラーの開発
   1. 放熱材料のニーズと市場動向
   2. 各種フィラーの物性
   3. 高放熱樹脂材料とフィラーへの要求特性
   4. AlNフィラーの技術開発動向
   5. AlNフィラーを充填した放熱樹脂の評価
4. まとめ
   1. AlNフィラーの展開
   2. まとめ
• 質疑応答

第3部 エポキシ樹脂/窒化物フィラーの配向制御による高熱伝導化とパワーモジュールへの応用

(2019年9月24日 13:50〜15:20)

　近年、電子機器の小型化、高出力化に伴い半導体素子の発熱が増大する傾向にあります。半導体素子は、高温になると効率が低下するだけでなく誤動作や故障の原因となるため、発生した熱量を効率的に機器の外部に逃がす放熱性の高い絶縁材料が求められている。 　本講演では、樹脂と無機フィラーとの複合材料における高熱伝導化技術を紹介するとともに、電子機器の中で特に高い放熱性が要求されるパワーモジュールへの応用例について紹介する。高熱伝導化技術については、エポキシ樹脂と窒化ホウ素 (h – BN) フィラー複合材料におけるフィラーの配向制御について紹介する。

1. 電子機器の構造と高熱伝導樹脂材料のニーズ – パワーモジュール適用例を中心に -
2. 高熱伝導複合材料の基礎と応用
   1. 樹脂/無機フィラー複合材料の熱伝導率
   2. モールド型パワーモジュールへの応用
3. 複合材料の熱伝導率向上技術
   1. 高熱伝導フィラー (BN) の高充填化
   2. 高熱伝導フィラー (BN) の配向制御
   3. マトリクス樹脂の高熱伝導化
4. 高熱伝導絶縁シート適用パワーモジュールの放熱性の向上
5. 高耐熱・高熱伝導絶縁シートの開発
• 質疑応答

第4部 樹脂複合材料におけるフィラー分布と熱伝導率の測定

(2019年9月24日 15:30〜17:00)

　高熱伝導化と他の物性の両立のため、熱伝導材料にも複合材料が多く用いられるようになりました。それらの材料は、熱伝導率の測定に一定の注意が必要となります。また、高熱伝導化のためのフィラーや繊維の分布や配向は均一であるとは限らず、むしろ製造方法や加工方法によって不均一である場合がほとんどです。 　本講座では、複合材料の熱伝導率測定法や、熱を利用したフィラー分布及び繊維配向の評価方法を学習します。

1. 背景
   1. 熱移動の三態 (伝導・対流・放射)
   2. 熱問題の解決方法
2. 熱伝導率とは何か?
   1. こんな材料が増えている!
   2. 熱物性値 (熱伝導率・熱拡散率・熱浸透率) の関係式
3. 熱伝導率の各種測定方法
   1. 定常法と非定常法
   2. 周期加熱法と熱拡散長
   3. 測定方法を分類する
   4. 各種の測定方法
   5. 各種測定装置の守備範囲の目安
4. シート状材料や異方性材料の測定
   1. シート状材料や異方性材料に適した測定方法
   2. 異方性測定が重要な理由
   3. 熱伝導率測定事例
   4. 熱伝導率分布測定事例
5. 測定方法によって測定結果が変わる?!
   1. 考えられる4つの原因
   2. フラッシュ法と周期加熱放射測温法の比較
6. 微小領域の測定
   1. 薄膜・微小領域に適した測定方法
   2. 測定事例
7. 繊維の配向評価方法その他の測定方法
   1. 熱伝導率測定法を応用した繊維配向評価方法
   2. 測定事例
• 質疑応答