放熱 TIM 書籍 
 
No.2321
次世代パワーデバイスに向けた 高耐熱・高放熱材料の開発と熱対策
熱、排熱利用に向けた材料・熱変換技術の開発と活用事例

◎200℃以上の温度への対応 ◎窒化物フィラーの使い方 ◎「絶縁性」と「放熱性」の両立

⇒次世代パワーデバイス、半導体、車載機器、バッテリ、モータに向けた最新技術を一挙掲載!    

TIM(サーマルインターフェースマテリアル)

高熱伝導化技術と開発事例

発 刊 : 2026年1月末日  体 裁 : A4判 約500頁   定 価:88,000円(税込)  ISBN:978-4-86798-129-0


 
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■ 本書ではこんな情報を掲載しています

・高熱伝導性フィラーの扱い方、樹脂との複合化技術

・各種高熱伝導性フィラーの熱伝導特性、機能特性を詳解

・高熱伝導性フィラーの表面処理、表面改質のポイントは?

・高熱伝導性フィラーの分散制御、安定化技術

・分散安定化に向けたシミュレーション技術と分散性の評価

・フィラーの配向制御技術とその効果

・フィラー最密充填、低フィラー高熱伝導といった設計手法
 
・パワー半導体等次世代デバイスに対応する高熱伝導樹脂の開発

・次世代パワー半導体、車載機器等を利用する際の温度特性

・求められる対応部材の高熱伝導特性とは?

・高熱伝導フィラーとして注目される窒化物フィラーの特性は?

・窒化物フィラーの剥離、表面処理、充填技術、異方性制御技術

・柔軟性放熱材料、熱界面材料、放熱シートの開発

・放熱材料のシート化技術、柔軟性材料への放熱性付与技術

・実装時の密着・粘接着性の向上

・熱膨張、反りへの対策、低応力設計、機械的信頼性の向上

 

■ 主な執筆者(敬称略) 

筑波大学 岩室 憲幸  セトラスホールディングス(株) 小野 真司
名古屋大学 山本 真義 京都大学 伊藤 峻一郎
(有)アイパック 越部 茂 京都大学 田中 一生
車載エレクトロニクス実装研究所 三宅 敏広 (株)ジェイアール総研サービス 上條 弘貴
モリモトラボ 森本 雅之 三菱電機(株) 三村 研史
神上コーポレーション(株) 鈴木 崇司 薩摩総研(株) 古川 正和
デルタテックラボラトリ P 弘嗣 (株)レゾナック 杉原 佑介
図研テック(株) 藤田 哲也 静岡大学 井上 翼
NBリサーチ 野村 和宏 (株)カネカ 西川 泰司
大阪ガスケミカル(株) 小西 孝治 熊本大学 高藤 誠
ダウ・東レ(株) 島 涼登 熊本大学 杷野 菜奈美
(株)レゾナック 竹澤 由高 (株)KRI 林 裕之
新潟大学 櫻井 篤 熊本県産業技術センター 永岡 昭二
宇都宮大学 佐藤 正秀 熊本県産業技術センター 堀川 真希
富山県立大学 納所 泰華 京都大学 寺門 信明
(国研)産業技術総合研究所 佐藤 公泰 横浜国立大学 太田 裕貴
富山県立大学 棚橋 満 (株)メイコー 高木 剛
広島大学 佐々木 元 (株)サーモグラフィティクス 竹馬 克洋
広島大学 杉尾 健次郎 KOA(株) 平沢 浩一
香川大学  楠瀬 尚史 (株)エスケーファイン 浅野 忠克
早稲田大学 荒尾 与史彦 松尾産業(株) 西岡 恒雄
富山県立大学 真田 和昭 (株)ベテル 羽鳥 仁人
長野県工業技術総合センター 村野 耕平 (株)アドバンスドナレッジ研究所 大串 哲朗
(公財)名古屋産業科学研究所 福森 健三 群馬大学 井上 雅博
(国研)産業技術総合研究所 松本 尚之 群馬大学 福島 孝典
大阪ガス(株) 阪本 浩規 サイエンスエッジ(株) 内山 知也
堺化学工業(株) 末田 学 (株)リガク 有井 忠

■ 目  次

第1章 半導体、電子機器、モータ、バッテリの熱設計と放熱対応

第2章 放熱樹脂設計に向けたベース樹脂の高熱伝導化技術

第3章 放熱性フィラーの表面処理、分散、配向制御と樹脂とのコンパウンド技術

第4章 放熱シートの設計と放熱性向上技術

第5章 封止、基板材料向け高熱伝導樹脂材料の開発

第6章 放熱性の測定、評価、解析技術


◇第1章 半導体、電子機器、モータ、バッテリの熱設計と放熱対応 ◇

第1節 最新パワー半導体デバイス技術と今後の課題
1.SiC MOSFETの最新技術
 1.1 SiC MOSFETを取り巻く状況
 1.2 SiC基板技術
 1.3 SiC MOSFET低オン抵抗化技術
2.GaN HEMTの最新技術
 2.1 GaN HEMTを取り巻く状況
 2.2 ノーマリーオフ技術
 2.3 双方向制御,高耐圧化技術

第2節 車載用パワーエレクトロニクスの放熱技術動向
1.サイバートラックに搭載されたパワーエレクトロニクス技術
2.サイバートラック用インバータ
3.サイバートラック用パワー半導体冷却システム
4.SiCパワー半導体モジュール冷却器の放熱性能評価

第3節 車載用パワーデバイスのパッケージング技術と熱対策
1.パワーデバイス
 1.1 種類
 1.2 機能
 1.3 用途
 1.4 開発動向
  1.4.1 軽薄短小化
  1.4.2 低損失化
 1.5 車載用パワーデバイス
2.パワー半導体の封止技術
 2.1 封止方法
  2.1.1 固形材料
  2.1.2 液状材料
 2.2 封止材料
  2.2.1 種類
  2.2.2 組成
  2.2.3 製造方法
  2.2.4 評価方法
3.車載用パワーデバイスの封止技術
 3.1 デバイス側の対策
  3.1.1 放熱強化
  3.1.2 低発熱化
 3.2 封止材料側の対策
  3.2.1 耐熱性向上
  3.2.2 放熱性向上
   3.2.2.1 R-R則(R-R/Rosin-Rammler)
   3.2.2.2 最密充填則

第4節 モビリティの進化に向けた車載機器の動向と放熱への要求
1.モビリティの進化に向けた車載エレクトロニクス
2.CASE・SDVに向けた車載機器の動向
 2.1 C:Connected
 2.2 A:Autonomous
 2.3 S:Shared & Service
 2.4 E:Electric
 2.5 SDV
3.C, A, S(コネクテッド, 自動運転,シェアリング&サービス),
4.E(電動化)に向けた車載機器実装構造
5.E(電動化)に向けたインバータの実装・パッケージ構造
6.E(電動化)に向けた車載充電器の実装・パッケージ構造

第5節 EV/HEV用主機モータとPCUの冷却・放熱技術
1.モータとPCUの発熱メカニズム
 1.1 モータの発熱
  1.1.1 モータの損失
  1.1.2 銅損
  1.1.3 鉄損
  1.1.4 永久磁石の発熱
 1.2 PCUの発熱
  1.2.1 パワーデバイスの損失
  1.2.2 その他の損失
2.モータとPCUの冷却・放熱技術
 2.1 モータの上限温度
 2.2 モータの冷却
  2.2.1 空冷方式
  2.2.2 水冷方式
  2.2.3 油冷方式
  2.2.4 回転子の冷却
 2.3 PCUの冷却
  2.3.1 パワーデバイスの冷却
  2.3.2 PCUの冷却
3.主機モータとPCU冷却の今後の展望

第6節 電子機器の熱設計・熱対策の考え方・手法と放熱材料の選び方・使い方とそのポイント
1.熱の基本原則と電子機器の熱設計トレンドの変遷
 1.1 熱移動の三原則の詳細
 1.2 電子機器の熱設計トレンド:小型化と高性能化の課題
2.電子機器における実践的な放熱設計手法の深掘り
 2.1 熱伝導を積極的に活用した効率的な放熱パスの形成
 2.2 放熱設計の主要な手法と部品
3.放熱材料の選び方・使い方とそのポイント(TIMを中心に)
 3.1 TIM(Thermal Interface Material)の主要な種類と詳細な特徴
  3.1.1 サーマルグリス(Thermal Grease)
  3.1.2 熱伝導性シート(Thermal Pad/Sheet)
  3.1.3 相変化材料(Phase Change Material: PCM)
  3.1.4 熱伝導性接着剤(Thermal Adhesive)
  3.1.5 液体金属(Liquid Metal)
  3.1.6 熱伝導性両面テープ(Thermal Adhesive Tape)
 3.2 TIM選定の重要なポイントと検討事項
4.放熱設計における複合的なアプローチ:断熱・耐熱・遮熱
 4.1 断熱(Thermal Insulation)
 4.2 耐熱(Heat Resistance)
 4.3 遮熱(Heat Shielding)
5.熱設計の統合的アプローチと低温火傷への配慮
 5.1 部位ごとの放熱検討ポイント
 5.2 低温火傷への配慮

第7節 バッテリパックの熱マネジメント
1.バッテリパックの発熱メカニズム
 1.1 リチウムイオン電池の発熱原理
 1.2 発熱量に影響する主要因子
 1.3 パック内の熱分布とセル間バラツキ
 1.4 熱暴走と危険性
2.熱マネジメントシステムの基本構成
 2.1 システム全体の構成要素
 2.2 温度監視システムの設計
 2.3 冷却・加温システムの分類
 2.4 制御システムの役割と機能
3.冷却システムの実現方法
 3.1 空冷システム
  3.1.1 空冷システムの基本構成と実装方法
  3.1.2 冷却ファンの選定と制御
  3.1.3 車両空調システムとの統合
 3.2 液冷システム
  3.2.1 液冷システムの基本原理と構成
  3.2.2 熱交換方式の種類と特徴
  3.2.3 循環系統の設計と制御
 3.3 バッテリ出力制限
  3.3.1 出力制限による熱制御の概念
  3.3.2 出力制限制御のアルゴリズム
4.実装上の課題と対策
 4.1 設計制約条件とトレードオフ
 4.2 信頼性と耐久性の確保
 4.3 メンテナンス性の考慮
 4.4 システム統合時の課題
5.次世代技術と今後の展望
 5.1 新型電池技術への対応
 5.2 人工知能技術の活用
 5.3 IoT・デジタル技術との融合
 5.4 持続可能性への取り組み

第8節 シミュレーションを利用した電子機器の熱設計
1.熱設計におけるシミュレーションの目的
2.熱設計プロセスとシミュレーションの種類
3.熱のモデル化の考え方
 3.1 伝熱三態と物質移動による熱抵抗
  3.1.1 導熱抵抗
  3.1.2 対流熱抵抗
  3.1.3 放射熱抵抗
  3.1.4 換気熱抵抗
 3.2 1Dシミュレーションの考え方
 3.3 3Dシミュレーションの考え方
4.シミュレーションを利用した熱設計の流れ
 4.1 構想設計段階の熱設計
 4.2 機能設計段階の熱設計
 4.3 具体設計段階の熱設計

 

◇第2章 放熱樹脂設計に向けたベース樹脂の高熱伝導化技術◇

第1節 熱伝導性エポキシ樹脂の設計とICやパワーデバイス向け封止材への応用
1.ICパッケージ向け封止材
 1.1 ICパッケージの種類
  1.1.1 ワイヤーボンドパッケージ
  1.1.2 フリップチップパッケージ
  1.1.3 ウェハーレベルパッケージ
2.パワーデモジュール向け封止材
 2.1 パワーデバイスとは
 2.2 パワーモジュールの構造
3.封止材の要求特性
4.放熱性封止材の設計
 4.1 熱伝導の仕組み
 4.2 熱伝導のための材料技術
  4.2.1 セラミックフィラー
   4.2.1.1 アルミナ
   4.2.1.2 窒化ホウ素
   4.2.1.3 窒化アルミ
   4.2.1.4 表面処理フィラー
  4.2.2 熱伝導高分子
5.熱伝導エポキシ樹脂

第2節 フルオレン骨格導入によるエポキシ樹脂への高耐熱性,柔軟性の付与
1.フルオレンとは
 1.1 フルオレンエポキシとは
2.高耐熱性付与への取り組み
 2.1 フルオレンエポキシの耐熱性
 2.2 耐熱変色性
 2.3 溶解性
 2.4 硬化剤としてのフルオレン化合物
3.柔軟性付与への取り組み
 3.1 フルオレンエポキシの柔軟性付与

第3節 放熱シリコーンの開発と応用事例
1.放熱シリコーン材料の基礎
 1.1 シリコーンの構造と特性
 1.2 放熱材料としてのシリコーン
2.放熱シリコーン材料の製品形態
 2.1 放熱グリース
 2.2 放熱接着剤
 2.3 放熱ギャップフィラー
 2.4 放熱封止材・ポッティング材
 2.5 放熱ゲル
 2.6 放熱シート
3.最新の放熱シリコーン製品群とその特徴
 3.1 高放熱ギャップフィラー
 3.2 高放熱ポッティング材
 3.3 TIM1.5用放熱グリース (DowsilTM TC-5550, 5960)
 3.4 放熱ガム (DowsilTM TC-7060)
 3.5 CNTベース放熱材料(Carbice? SW-90 / SA-90)
4.放熱シリコーンの応用事例

第4節 自己配列制御による高熱伝導アクリルエラストマー
1.高次構造制御による樹脂の高熱伝導化
2.アクリルエラストマーの高熱伝導化
 2.1 モノドメイン構造,ポリドメイン構造シートの作製
 2 2 アクリルエラストマーの高熱伝導化
 2.3 高次構造解析方法
 2.4 各LCEシートの高次構造と熱伝導特性

第5節 メタマテリアルによる熱ふく射制御 −基礎理論から実務応用へ−
1.熱ふく射の基礎と従来技術
 1.1 熱ふく射の基礎
 1.2 従来の熱ふく射制御技術
 1.3 メタマテリアル熱ふく射利用に関する誤解と限界
2.メタマテリアルの原理と特徴
 2.1 メタマテリアルの基本概念
 2.2 熱ふく射制御における利点
 2.3 実用面での特徴
3.MIMメタサーフェスによる波長選択性熱ふく射制御


第6節 電気化学的方法によるイオン液体修飾グラフェンペーパーの創成と熱界面材料としての応用
1.疎水性IL−水2液相での電気化学的剥離による粉末状部分酸化グラフェンの創成
 1.1 疎水性IL−水2液相での黒鉛の電気化学的剥離法の概要
 1.2 疎水性IL−水2液相での黒鉛の電気化学的剥離のメカニズム
2.IL浸漬・水中電気化学的処理によるイオン液体修飾グラフェンペーパーおよびグラファイトシートの創成
 2.1 IL浸漬・水中電気化学的処理の概要
 2.2 IL修飾GP,GSの熱物性の特徴

第7節 自己修復性付与による高分子系放熱材料の長期信頼性向上
1.自己修復高分子系複合材料
 1.1 マイクロカプセルを用いた自己修復性付与手法
 1.2 高分子系放熱材料への自己修復性付与
2.MCを用いた自己修復高分子系放熱材料の材料設計と評価
 2.1 充填シミュレーションによる配合割合の決定
 2.2 熱伝導率の評価
 2.3 温度サイクル試験による自己修復効果の評価
 2.4 微視構造観察
3.ナノフィラー含有MCを用いた自己修復高分子系放熱材料
 3.1 熱伝導率および自己修復効果の評価
 3.2 X線CTによる非破壊検査

 

◇第3章 放熱性フィラーの表面処理、分散、配向制御と樹脂とのコンパウンド技術◇

第1節 熱伝導性無機フィラーの基礎と展望
1.熱伝導フィラーに用いる材料
2.フィラー内部のフォノン
 2.1 フォノン散乱とフィラーの熱伝導率
 2.2 古典的サイズ効果

第2節 六方晶窒化ホウ素ナノフィラーと球形無機微粒子の組み合わせ充填によるエポキシ樹脂の高熱伝導化を目指したコンポジット設計
1.h-BNフィラー充填によるエポキシ樹脂の高熱伝導化のためのコンポジット設計
 1.1 本節で対象とする高熱伝導性フィラーとしてのh-BNナノ粒子
 1.2 h-BNフィラー充填によるエポキシ樹脂の高熱伝導化のためのコンポジット微視構造に関する予備検討
 1.3 本節にて注目するコンポジット系の微視構造
2.h-BNフィラーとともに充填する球形無機微粒子がエポキシ樹脂系コンポジットの熱伝導性に及ぼす影響
 2.1 h-BNフィラーの配向・配置制限(効果@)の影響(二次元RVEモデルを用いた解析)
 2.2 エポキシ樹脂から球形無機粒子への置換(効果A)の影響(三次元RVEモデルを用いた解析)
3.(h-BN+球形微粒子)/エポキシ樹脂系コンポジットの調製および熱伝導率評価
 3.1 コンポジット調製方法
 3.2 対象コンポジット系の熱伝導率実測結果と解析結果の比較

第3節 高熱伝導複合材料の開発と組織制御
1.高熱伝導性を示す複合材料の組み合わせ
2.複合材料の作製プロセスと材料組織
 2.1 焼結法
 2.2 鋳造攪拌法
 2.3 溶湯含侵法
 2.4 強加工法
 2.5 積層法

第4節 熱伝導性フィラーとしての六方晶窒化ホウ素ナノシート
1.h-BNとBNNS
 1.1 BNNSフィラーのメリットとデメリット
 1.2 望ましいBNNSフィラーのサイズ
2.BNNSのプロセス技術と評価技術
 2.1 h-BNのXRDプロファイル
 2.2 放射光を用いた検証実験


第5節 異方性を改善した高熱伝導球状窒化ホウ素フィラーの開発
1.サーマルインターファイスマテリアル(TIM)
2.セラミックスフィラー
 2.1 六方晶窒化ホウ素(h-BN)フィラー
 2.2 多面体BNフィラー
  2.2.1 エポキシ/多面体BN複合材料の熱伝導率
 2.3 球状BNフィラー
  2.3.1 エポキシ/球状BN複合材料の熱伝導率

第6節 層状鉱物の剥離技術とナノシートの創出
1.層状鉱物の剥離の必要性
 1.1 剥離のメリット
 1.2 剥離に伴うナノシート自体の特性変化
2.層状鉱物の剥離技術
 2.1 液層剥離の基礎
 2.2 層状鉱物の前処理について
 2.3 大面積薄層化の技術

第7節 窒化物フィラーの高充填・表面処理技術と複合材料の熱伝導率向上
1.熱伝導性フィラーの種類
2.複合材料の粘度とフィラー粒度分布の関係
3.フィラーの最密充填構造設計技術
4.窒化物フィラーの表面処理事例
5.フィラーハイブリッド化による伝熱経路形成技術に関する研究事例

第8節 熱伝導特性を向上させた複合セラミックスフィラーの開発
1.実験方法
 1.1 試料
 1.2 コア−シェル型複合フィラーの作製
 1.3 コア−シェル型複合フィラーの表面分析
  1.3.1 電子顕微鏡観察
  1.3.2 元素マッピング測定
  1.3.3 赤外吸収スペクトル測定
  1.3.4 ラマン散乱スペクトル測定
 1.4 樹脂複合材料の作製
 1.5 成形体の作製
 1.6 コア−シェル型複合フィラーの特性評価
2.結果及び考察
 2.1 コア−シェル型複合フィラーの構造評価
 2.2 Al2O3/BNの特性評価
 2.3 SiCをコアとしたコア−シェル型複合フィラーの開発事例

第9節 CNT分散制御による絶縁樹脂の高熱伝導化技術
1.ナノフィラー分散による樹脂の高熱伝導化
 1.1 熱伝導性ナノフィラー分散樹脂の熱伝導率予測
 1.2 CNT分散高耐熱・絶縁樹脂の熱伝導率
2.ポリマーブレンドの相分離構造を利用したCNTの分散制御
 2.1 ナノフィラーの特定相への局在化方法
 2.2 CNT分散によるPPS/軟質樹脂ブレンドの高熱伝導化
 2.3 CNT分散制御ポリマーブレンド系絶縁樹脂の無機系熱伝導性フィラー配合への応用
 2.4 ポリマーブレンドにおける相分離構造およびCNT分散制御と力学物性

第10節 カーボンナノチューブ/窒化アルミニウム複合熱伝導フィラーを用いたTIMの創製
1.CNT複合材およびAlNを用いたTIMの既往研究と課題
2.CNT合成技術を基盤としたTIM材料設計
3.AlN上へのCNT直接成長によるCNT/AlN複合フィラーの創製
 3.1 AlN球状基板への触媒塗布工程
 3.2 AlN基板上へのCNT合成工程
4.CNT/AlN複合フィラーを用いたシリコーンゴム複合材の熱伝導率向上と機械的性質の維持
 4.1 フィラー低減と熱特性の向上
 4.2 機械的性質の維持

第11節 分散性の高い多層グラフェンとそれを用いた複合樹脂の熱特性
1.グラフェンの製法と熱伝導性
 1.1 製法とその特徴
 1.2 熱伝導特性
2.多層グラフェンの製法の課題と大阪ガスの製法
 2.1 製法の課題
 2.2 大阪ガスの製法
3.多層グラフェンの熱伝導性
4.多層グラフェンの他の熱伝導材料との相乗効果
 4.1 アルミナとの複合
 4.2 複合方法の改良による熱伝導率の向上
 4.3 アルミナ以外の材料への添加効果
5.熱伝導シート・グリースの試作
 5.1 シリコーン系グリースへの添加効果
 5.2 熱硬化系シリコーン系への添加効果
 5.3 熱硬化性アクリル樹脂系への添加効果
 5.4 エポキシ樹脂系への添加効果
 5.5 熱硬化性アクリル樹脂−黒鉛系シートの試作と多層グラフェン添加効果

第12節 放熱フィラーとしての酸化亜鉛の特性
1.当社の酸化亜鉛製品
 1.1 一般製品
 1.2 微粒子酸化亜鉛
 1.3 特殊形状品
  1.3.1 六角板状酸化亜鉛XZ
2.酸化亜鉛の製法と粒子径
3.大粒子酸化亜鉛LPZINC
 3.1 製法とラインナップ
 3.2 放熱性能・アルミナとの比較
 3.3 単独/混合配合系の比較
 3.4 フィラー充填率と各種性能
4.酸化亜鉛の電波・電磁波吸収用途

第13節 酸化マグネシウム(MgO)フィラーの熱伝導特性
1.酸化マグネシウム
 1.1 熱伝導性グレード 酸化マグネシウム
2.熱伝導性フィラーとしての性能
 2.1 高い熱伝導率
 2.2 優れた電気特性
3.酸化マグネシウム使用にあたっての留意点

第14節 液体金属を用いた高分子複合材料の作製技術
1.ガリウム合金液体金属の性質
2.液体金属複合化放熱グリス
3.液体金属複合化エラストマー

第15節 高熱伝導繊維材料を用いた基板の開発と放熱効果
1.高熱伝導有機繊維
 1.1 スーパー繊維
 1.2 高熱伝導有機繊維
  1.2.1 超高分子量ポリエチレン繊維
  1.2.2 PBO繊維
 1.3 熱拡散率,熱伝導率
2.高熱伝導有機繊維を用いた放熱材料
 2.1 放熱シート
 2.2 基板
 2.3 熱伝導特性
  2.3.1 測定方法
  2.3.2 熱伝導率
 2.4 電気的特性
  2.4.1 絶縁抵抗
  2.4.2 絶縁破壊電圧
  2.4.3 誘電率
 2.5 線膨張係数
3.放熱特性の向上
 3.1 起毛処理
 3.2 配向
 3.3 ナノファイバー
4.IGBTスタックへの適用検討例
 4.1 放熱シート
 4.2 試験方法
 4.3 温度特性
5.プリント基板への適用検討例
 5.1 銅張積層板
 5.2 基本特性
 5.3 熱特性
 5.4 プリント基板
 5.5 試験方法
 5.6 熱収縮特性
6.高耐熱化

 

◇第4章 放熱シートの設計と放熱性向上技術◇

第1節 高熱伝導絶縁シートを利用したパワーモジュールの高放熱化技術
1.樹脂複合材料の放熱性の付与
2.鱗片形状BNフィラー配合による高熱伝導化
3.凝集BNフィラー配合によるBN粒子の配向制御での高熱伝導化
4.パワーモジュールへの応用

第2節 超柔軟熱伝導シートの開発と特性,適用事例の紹介
1.超柔軟熱伝導シート(熱ゴム? 以下熱ゴム)とは
 1.1 熱ゴムの設計思想 ・ 開発・製造方針
 1.2 具体的な開発・製造の手法・特性
2.適用事例
 2.1 パワーコンディショナー(ソーラー・蓄電システム,電源装置)の熱対策
 2.2 小型カメラモジュール(車載・アクションカメラ)の熱対策
 2.3 モーター周辺の熱対策
 2.4 センサー・テスター機器の熱対策

第3節 黒鉛垂直配向熱伝導シートの開発
1.熱伝導材料としての黒鉛とTIM用途に向けた設計指針
 1.1 熱特性の要求
2.黒鉛垂直配向シート
 2.1 熱抵抗評価

第4節 高密度カーボンナノチューブフォレストの熱界面材料への応用
1.CNTフォレスト
2.過渡熱応答と構造関数解析による熱抵抗評価
3.CNTフォレストの熱抵抗
4.フィルム状CNT-TIM

第5節 黒鉛系のサーマルインターフェイスマテリアルとヒートスプレッダー
1.黒鉛系サーマルインターフェイスマテリアル
 1.1 作製方法
 1.2 電子顕微鏡観察
 1.3 熱抵抗
 1.4 密着性
2.黒鉛系ヒートスプレッダー
 2.1 作製方法
 2.2 基本物性
 2.3 放熱性
 2.4 2層構造品

第6節 球状微粒子を利用した薄片状グラファイト複合ポリマーシートの熱伝導率制御
1.配向制御粒子(球状微粒子)による熱伝導性の等方化
2.配向制御粒子(球状微粒子)によるグラファイト熱伝導フィラーの等方配向化

第7節 セルロースナノファイバーと非酸化物フィラーの複合化による熱伝導放熱シートの設計
1.熱伝導率について
 1.1 高熱伝導を示す材料
  1.1.1 高熱伝導材料
  1.1.2 非酸化物フィラー
 1.2 セルロースナノファイバー
2.非酸化物フィラー/セルロースナノファイバー複合化放熱シートの作製
 2.1 非酸化物フィラーについて
 2.2 セルロースナノファイバーについて
 2.3 複合化放熱シートの作製
 2.4 非酸化物フィラー/セルロースナノファイバー複合化放熱シートの評価
  2.4.1 複合化放熱シートの密度評価
  2.4.2 複合化放熱シートの熱伝導率評価

第8節 CNFを用いた放熱・断熱水性塗料の調製とその熱伝導性制御
1.熱伝導率の制御
 1.1 CNFと六方晶窒化ホウ素(h-BN)を用いた高熱伝導性水性塗料の開発
  1.1.1 熱伝導フィラーおよびCNFの混練方法
  1.1.2 塗膜の調製方法
  1.1.3 熱伝導率の測定
  1.1.4 熱伝導率の測定
  1.1.5 CNFの結晶性と熱伝導率の関係
  1.1.6 CNFの配合比と熱伝導率の関係
 1.2 CNFとファインバブルを用いた低熱伝導性水性塗料の開発
  1.2.1 ファインバブルの混練方法および塗膜の調製方法
  1.2.2 CNF-ファインバブル複合水性塗料の熱伝導率

第9節 熱伝導可変材料に向けたマグノン熱伝導物質のナノシート化技術
1.マグノン
2.ナノシート化
 2.1 化学処理法
 2.2 歪み誘起機械剥離法

第10節 液体金属を用いたストレッチャブル伝熱シートの開発
1.液体金属シートのコンセプト
2.LMシートの熱特性
3.LMシートの機械的およびその他の基本特性
4.フレキシブルおよびストレッチャブルデバイスへのLMシートの応用
5.熱伝導率と破断伸びの比較

 

◇第5章 封止、基板材料向け高熱伝導樹脂材料の開発◇

第1節 高放熱樹脂を採用した金属基板の開発
1.絶縁放熱樹脂の特徴
 1.1 絶縁放熱樹脂と熱伝導率
  1.1.1 フィラーの特徴
  1.1.2 絶縁放熱樹脂の特徴
 1.2 熱伝導率と熱抵抗
  1.2.1 熱抵抗
  1.2.2 熱伝導率の測定方法
2.絶縁放熱樹脂を使用した基板の特徴と用途
 2.1 金属基板の特徴
  2.1.1 セラミックス基板と高放熱絶縁樹脂を使用した金属基板
  2.1.2 放熱樹脂を使用した金属基板

第2節 高熱伝導性グラファイト複合部材の開発
1.高熱伝導グラファイトの特性
 1.1 構造
 1.2 熱の伝わり/熱方向制御
 1.3 特性,応力緩和
2.複合化技術
3.熱対策部品への活用について
 3.1 ヒートスプレッダーとして
 3.2 絶縁基板として
  3.2.1 セラミックス絶縁基板
  3.2.2 樹脂絶縁基板
4.冷却器として
 4.1 実験
 4.2 結果

第3節 基板放熱型熱設計技術のポイント
1.発熱部品の放熱経路による大別と適切な熱設計手法
 1.1 大気放熱型部品と基板放熱型部品
 1.2 大気放熱型部品と基板放熱型部品の温度管理部位
 1.3 大気放熱型熱設計と基板放熱型熱設計
2.基板放熱型熱設計と表面実装抵抗器のIEC規格改訂
 2.1 表面実装抵抗器を用いた電子機器熱設計の合理化を目指したIEC規格改訂内容
 2.2 IEC60115-8新版と基板放熱型熱設計との関係
 2.3 新版に掲載された高定格電力表面実装抵抗器の推奨試験基板と想定される実装形態
 2.4 基板放熱型熱設計の他の表面実装部品への展開
3.TIMとサーマルビアを使った高定格電力抵抗器の合理的な員数削減例
 3.1 サーマルビアの無い密集実装モデルによる温度上昇の概算
 3.2 サーマルビアのある低密度実装モデルによる温度上昇の概算
 3.3 実験による検証

第4節 3Dプリンタを活用した窒化アルミニウム放熱基板の造形技術
1.セラミックス3次元造形の各種造形法について
 1.1 光造形 規制液面法(vat photopolymerization)
2.セラミックス3次元光造形の工程
 2.1 セラミックス3次元光造形用の材料
 2.2 造形データの作成
 2.3 光造形用のセラミックススラリー
 2.4 塗布,積層
 2.5 露光
 2.6 造形装置と露光方式
  2.6.1 レーザ走査方式
  2.6.2 DMD投影方式
  2.6.3 DMD走査露光方式
 2.7 洗浄
 2.8 脱脂・焼結処理
3.セラミックス3次元造形デザインの検討
 3.1 検討事例1 円盤状の内部流路
 3.2 検討事例2 放熱基板
 3.3 様々な造形サンプル
4.評価計測について

 

◇第6章 放熱性の測定、評価、解析技術◇

第1節 TIM実使用環境に近い信頼性の高い最新評価方法
1.ASTM D5470-17
2.TIMを使用するBLTにおける熱抵抗率が重要な理由
3.より正確な界面熱抵抗率測定,薄膜化するBLTに対応するには
4.TIMA?5(Thermal Interface Material Analyzer) Nanotest社(ドイツ)
5.デバイスに起きるCTEの違いが起こすことでTIMにさらに求められる性能
6.TIMA?5における信頼性評価
7.TTV(Thermal Test Vehicle)でのより実デバイスに近い環境評価

第2節 放熱材料,熱伝導性材料におけるZ軸方向(厚み方向),異方性の熱伝導率測定について
1.熱伝導率測定法の分類
2.定常法
 2.1 保護熱板法
 2.2 熱流計法と平板比較法
 2.3 サーマルパッドの熱伝導率測定
  2.3.1 荷重依存性の測定
  2.3.2 温度依存性の測定
3.非定常法
 3.1 非定常法の時間と厚みの概念
 3.2 フラッシュ法
 3.3 スポット周期加熱放射測温法
  3.3.1 面内方向の測定(距離変化法)
  3.3.2 厚み方向の測定(周波数変化法)
  3.3.3 グラファイトシートの熱拡散率測定
  3.3.4 サーマルインターフェースマテリアルの厚み方向・面内方向の熱拡散率測定と熱拡散率マッピング

第3節 電子機器放熱部材の熱伝導率測定手法
1.カートリッジ方式一方向熱流定常比較法3)
 1.1 従来の有効熱伝導率測定法(米国標準一方向熱流定常比較法)
 1.2 カートリッジ方式一方向熱流定常比較法(カートリッジ方式の従来法)による有効熱伝導率測定法
 1.3 装置から外気への熱損の影響
 1.4 試験材料の厚さによる熱抵抗変化
 1.5 導電性接着剤の有効熱伝導率
 1.6 結論
2.熱流修正法MHF(Modified Heat Flow)法(熱コンダクタンスが小さく薄い試験片の場合)4)
 2.1 熱流修正MHF(Modified Heat Flow)法による熱伝導率測定装置構成と仕様
 2.2 熱伝導率算出式
 2.3 実験による測定精度検証
 2.4 結論
3.温度分布修正法MTP(Modified Temperature Profile)法 (熱伝導率が小さく厚い試験片の場合)5,6)
 3.1 温度分布修正法 (MTP法)による測定装置の構成
 3.2 温度分布修正法(MTP法)の測定原理
 3.3 熱伝導率計算フローチャート
 3.4 実験による測定精度の検証
  3.4.1 銅とアクリル板の複合材料からなる試験片の構成と仕様
  3.4.2 複合材料試験片の熱伝導率測定値と仕様値の比較
 3.5 結論
4.各種測定法の適用可能範囲7)
 4.1 数値解析による熱伝導率測定可能範囲の検討
 4.2 数値解析結果と実測値の比較

第4節 導電性接着剤の熱輸送特性
1.導電性接着剤の種類と特徴
2.代表的な熱伝導率の解析モデル
 2.1 有効媒質近似モデル
 2.2 パーコレーションモデル
 2.3 導電性接着剤の熱伝導率に及ぼす伝導電子の影響
3.導電性接着剤の熱伝導率の解析例
 3.1 銅フィラー分散エポキシ樹脂基複合材料
 3.2 銀系導電性接着剤
 3.3 エポキシ系バインダ中での銀ミクロフィラーの低温焼結誘導
4.金属フィラーを用いた導電性接着剤の熱伝導率の考え方

第5節 ナノ構造の熱物性を計測するサーモリフレクタンス顕微鏡と
1.FDTRによる粒子の熱伝導率計測
 1.1 周波数領域サーモリフレクタンス(FDTR)顕微鏡
 1.2 測定試料
 1.3 解析方法
2.測定結果とその考察
 2.1 単結晶アルミナ粒子
 2.2 AlN微粒子焼結体
 2.3 バルクの熱伝導率との乖離についての考察
3.FDTRのさらなる活用方法
 3.1 FDTR顕微鏡の有用性
 3.2 課題

第6節 高分子材料の熱分析・熱物性の測定と測定条件の設定
1.熱分析手法の種類
2.熱分析データの解釈
3.熱分析の測定条件の設定
 3.1 測定温度範囲
 3.2 試料のサンプリング
 3.3 試料量
 3.4 基準試料
 3.5 試料の形状と詰め方
 3.6 試料容器
 3.7 昇温速度
 3.8 測定雰囲気
 3.9 TMAの場合に必要な追加条件
  3.9.1 圧縮荷重法
  3.9.2 引張荷重法
  3.9.3 ペネトレーション(針入)法
4.高分子材料の分析事例
 4.1 ポリエチレンの融解
 4.2 ポリエチレンの熱分解
 4.3 ポリエチレンテレフタレート(PET)のガラス転移
 4.4 高分子のサイクル測定(融解・結晶化)
 4.5 酸化誘導時間の測定
 4.6 エポキシ樹脂の膨張測定
 4.7 ポリエチレンテレフタレート(PET)におけるTMAとDSC測定結果との比較