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Confidential 1 ー高熱伝導絶縁樹脂部材開発のご提案ー

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Confidential 1

ー高熱伝導絶縁樹脂部材開発のご提案ー

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Confidential

株式会社U-MAP(ユーマップ)

宇治原 徹名古屋大学未来材料・システム研究所未来エレクトロニクス集積研究センター・教授名古屋大学大学院工学研究科マテリアル理工学専攻材料工学分野・教授（兼任）国立研究開発法人産業技術総合研究所中部センター窒化物半導体先進デバイスオープンイノベーションラボラトリ副ラボ⾧株式会社 U-MAP 取締役 CTO

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前田 孝浩株式会社U-MAP 代表取締役COO

株式会社U-MaPは名古屋大学発ベンチャーです。

西谷 健治株式会社U-MAP 代表取締役CEO

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Confidential

放熱問題とサーマルマネージメント

3

デバイスの高性能化・集積化 発熱量の増大と加熱集中 性能劣化・短寿命化

処理速度低下・バッテリー劣化!

モバイル端末

輝度低下・短寿命化・大容積化!

高輝度LED

局所発熱増!

パワーデバイスモジュール

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放熱材料とTIM材

4

【サーマルインターフェース材料(TIM材)の用途】

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Confidential

絶縁放熱フィラーの課題

5

絶縁樹脂の放熱性を高めるには

曲がらない 加工できない 重い

少充填量

高熱伝導性

柔軟・軽量

AlNウィスカー

樹脂

充填量20%数十W/mK

樹脂の中に放熱フィラーを充填高い熱伝導性能

80%以上の充填

ほとんどセラミクスのカタマリ

原料構成比

既存品

セラミクスフィラー

充填量80%数W/mK

【従来技術】

【セラミクスフィラー】

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AlNウィスカーフィラー充填パターン

6

(AlO/AlN)球状フィラーのみフィラーが近接している所で局所的に熱パスが発生

高熱伝導性を得るには非常に高い充填量が必要

(AlO/AlN)球状フィラーAlNウィスカーフィラー混在球状フィラーをウィスカーが繫ぐ事で広範囲で熱パスが発生

低い充填量で高い熱伝導性を実現

AlNウィスカーフィラーのみウィスカーフィラーの繊維方向に⾧く高密度な熱パスが発生

極めて高い熱伝導性の実現が可能

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Confidential

AlNウィスカーフィールド評価例

7

メーカー 結果

1 無機材料メーカーA社

シリコーン樹脂に混入し2.3→3.7w/mKに上昇した。

2 無機材料メーカーB社

エポキシ樹脂に3wt%混入で2.2倍熱伝導率が上昇した。

3 樹脂メーカーC社

複合熱硬化樹脂に従来フィラーに対し3wt%追加混入するだけで17→20W/mKに熱伝導率が上昇した。

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Confidential

AlNウィスカーの放熱性能

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ナイロンへのAlNウィスカー38%添加で、熱伝導率12W/mKを達成

各種樹脂材料における高濃度領域の熱伝導率評価中

フィラーの充填率及びアスペクト比に対する複合材の熱伝導率の関係【Yamada-Ota Model】

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30

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Thre

mal

con

duct

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(W

/mK)

Composition of filler (vol%)

粒状（アスペクト比:１）

エポキシ樹脂 0.20 W/m・KAlNフィラー 250 W/m・K

アスペクト比(L/D)

1

30

3

5

10

DL

ウィスカー

L

D

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電気絶縁放熱フィラーベンチマーク

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No. 絶縁放熱フィラー 形状熱伝導率(W/mK) 結晶性 安定性

1 アルミナ(Al2O3) 球状 20～40 多結晶 安定

2 ボロンナイトライド（BN) 鱗片状

200(厚み方向60) 多結晶 安定

3 窒化アルミニウム(AlN) 球状 170 多結晶 加水分解

4 窒化アルミニウムウィスカー

繊維状

250

単結晶 安定

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AlNウィスカーラインナップ【⾧繊維タイプ】

太さ:1～3um⾧さ:数100μm

【短繊維破砕タイプ】

100μm

太さ:1～3um⾧さ:20～100μm

【粉体タイプ】

太さ:1～3um⾧さ:1～20μm

100μm

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Confidential

AlNウィスカー添加試作品

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【AlNウィスカー添加樹脂ペレット】

【AlNウィスカー添加エポキシタブレット】

【AlNウィスカー添加塗布剤】

応用例)AlNウィスカー40％添加PA66で12W/mK 応用例)AlNウィスカー20％添加エラストマーで9W/mK

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Confidential

50W/mKクラス絶縁樹脂(新規需要)

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AlNウィスカーフィラーで実現する金属レベルの絶縁樹脂が作る世界

超高熱伝導樹脂によるECUの高精度熱設計

自動運転における高い安全性!

軽量高柔軟性熱伝導樹脂によるデバイス革命

柔らかく!軽く!電池⾧持ち!

極限条件下での排熱設計

究極の信頼性!

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Confidential

放熱フィラー既存マーケット

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アルミナ

窒化アルミニウム

窒化ホウ素

放熱フィラーマーケット(M￥)－市場規模100億円/年－

従来フィラーと混合することで、倍以上熱伝導率が向上

＋高熱伝導基板材料

高熱伝導封止材

TIM材

高熱伝導樹脂


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