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熱膨張・収縮の低減化とトラブル対策    
[コードNo.12STA087]

■体裁/ B5判上製本 235ページ
■発行/ 2012年9月27日 S&T出版(株)
■定価/ 64,800円(税込価格)
■ISBNコード/ 978-4-907002-04-6
 
熱膨張や収縮におけるトラブル解決策と具体例を精選。現場に活かすため、シミュレーションや測定技術も解説。

著者

今中佳彦(株)富士通研究所
扇澤敏明東京工業大学
森本哲也JAXA
邉吾一日本大学
石塚勝富山県立大学
竹中康司名古屋大学
杉浦晃治東亞合成(株)
西泰久電気化学工業(株)
長谷川匡俊東邦大学
高根沢伸日立化成工業(株)
西村隆三菱電機(株)
菊地広(株)日立製作所
武山芸英(株)ジェネシア
森昌史(財)電力中央研究所
一宅透アンシス・ジャパン(株)
橋本拓也日本大学
大久保信明エスアイアイ・ナノテクノロジー(株)

目次

第1章熱膨張・収縮の諸問題と対策概説
第1節マイクロエレクトロニクス実装分野での熱膨張・収縮に起因する諸問題
1アルミナ/ガラス複合体
1.1熱膨張特性
1.2熱衝撃性
2LTCC
2.1熱膨張特性
2.2熱衝撃性
2.3熱収縮
3熱疲労
第2節高分子における熱膨張機構と低減対策
1熱膨張機構
1.1固体(結晶、ガラス)
1.2液体
1.3高分子
2高分子の熱膨張係数の低減
2.1自由体積の膨張の抑制
2.2ゴムの収縮力
2.3高分子の配向
2.4透明性を保持したままでの線膨張係数の低減
2.5充填剤の使用(複合材料)
第3節複合材料化による熱膨脹収縮対策
1フィラー混練法
2複合材テイラーリング法
3熱構造法
3.1一方向リブを想定する熱構造法
3.2クロスリブを想定する熱構造法
3.3円筒構造における熱構造法の適用例
第4節設計技術の開発による熱膨張収縮対策
1熱膨張とは
1.1線膨張率
1.2熱応力の発生
1.3部材の熱膨張の差による故障対策
2熱膨張を防ぐ方法
2.1汎用熱流体シミュレーションソフト
2.2熱回路網法
2.2.1熱抵抗
2.2.2熱回路網法の定式化
3電球型蛍光ランプの熱設計
3.1電球型蛍光ランプの伝熱モデル
3.2熱回路網法
3.3方程式系
3.4熱抵抗の定式化
3.5解法
3.6計算値と実測値の比較
3.7熱シミュレーションの応用
第2章熱膨張・収縮対策にむけた材料開発と設計改良
第1節負熱膨張材料による熱膨張制御
1固体の熱膨張
2負熱膨張性マンガン窒化物
2.1負熱膨張を生み出すメカニズム
2.2逆ペロフスカイト型マンガン窒化物
3熱膨張可変複合材料
3.1複合則
3.2金属複合材料
3.3樹脂複合材料
第2節負熱膨張性フィラーの開発
1負熱膨張性物質
2負熱膨張性の発現機構
3負熱膨張性フィラーの線熱膨張係数の測定
4負熱膨張性フィラーの要求特性とリン酸ジルコニウムの適応性
5負熱膨張性フィラーの用途と応用例
6今後の展開
第3節低ソリ・低熱膨張化するための球状シリカ
1シリカとは
2球状シリカの特性
3球状シリカの用途
4球状シリカの製造プロセス
5球状シリカの高充填技術
5.1粒度分布の設計
5.2球状シリカ超微粉の設計
5.3粒子形状の設計
6球状シリカの製品開発トレンド
7球状シリカ超微粉
8その他フィラー
第4節低熱膨張性耐熱樹脂とその透明プラスチック基板への適用
1低熱膨張特性はどのようにして発現するか
1.1低熱膨張特性を示す高分子系の構造的特徴
1.2CTEと面内配向度の関係
1.3キャスト製膜過程で誘起されるPAA鎖の面内配向
1.4熱イミド化反応過程で誘起されるPI鎖の面内配向
1.5PAA段階での配向操作
1.6膜厚(Z)方向熱膨張挙動
2低熱膨張性透明PIの分子設計
2.1PIフィルムの透明性に及ぼす因子
2.2低熱膨張性透明PI系の構造的特徴
3溶液キャスト製膜するだけで低CTEを発現する溶液加工性透明PI系
第5節スタッキング効果を利用した低熱膨張基材
1多環式樹脂のスタッキング効果を利用した低熱膨張基材
2次世代対応の低熱膨張、高弾性基材
第6節実装技術における高熱伝導有機材料
1実装技術における放熱技術の重要性
2新しい放熱技術が適用されたパッケージ構造
2.1白色LED
2.2パワーモジュール
3高熱伝導有機材料の最近の開発トレンド
4高熱伝導絶縁シート適用によるパワーモジュールの進化
4.1モールド型パワーモジュールの大容量化
4.2絶縁シートの高熱伝導化によるパワーモジュールの放熱性の向上
5絶縁シート適用トランスファーモールド型パワーモジュールの信頼性向上技術
5.1冷熱衝撃耐久性
5.2パワーサイクル寿命
6今後のパワーモジュール開発における高熱伝導有機材料の展望
第7節半導体パッケージの熱膨張・収縮対策例およびイメージセンサチップ実装時の反り低減技術
1まえがき
1.1本研究の背景
1.2半導体実装に必要な機能
1.3センサ用パッケージの従来技術とその課題
2放熱技術
2.1研究目的
2.2熱抵抗測定装置による測定
2.2.1熱抵抗測定装置の原理
2.2.2熱伝導樹脂接着部の改善例
3センサチップの高平坦度実装技術
3.1研究目的
3.2大型チップのプリント基板への搭載検討
3.2.1検討内容
3.2.2サンプル構造
3.2.3試作品組立プロセス検討
3.2.4構造シミュレーション
3.2.5検証実験
3.2.6組立プロセスの改善検討
3.3センサチップの高精度実装技術
3.3.1研究目的
3.3.2センサチップの反り制御技術
第8節光学レンズの設計改良:温度収差を考慮した光学機器の設計開発
1光学系における熱問題
2熱対策 (温度収差対策)
3より高度な温度収差補償の例
4精緻な温度収差解析の例
5熱ひずみを抑制するための機構設計
6今後の発展
第9節熱膨張を考慮したSOFCの材料開発
1電解質
2カソード
3インターコネクタ
4アノード
第3章熱膨張・収縮のシミュレーションと測定
第1節CAEを用いた様々な熱設計解析技術
1熱現象論
1.1熱による問題
1.2熱力学
1.3熱の規定
1.4発熱
1.4.1摩擦発熱
1.4.2燃焼発熱
1.4.3抵抗発熱
1.5熱移動
1.5.1熱伝導
1.5.2熱伝達(Convection)
1.5.3熱放射(Radiation)
1.6熱歪
2熱解析技術
2.1熱伝導解析
2.2熱応力解析
2.3定常vs. 非定常解析
2.4線形解析 vs. 非線形解析
2.5連成解析
2.5.1ダイレクト(強)連成解析
2.5.2シーケンシャル(弱)連成解析
3熱解析事例
3.1熱電アクチュエータ解析
3.2電子基板の変形解析
3.3タービンの熱応力振動解析
3.4モータの冷却解析
第2節熱膨張・収縮測定方法のメカニズム
1熱膨張・熱膨張係数の定義
2熱膨張計による熱膨張挙動の測定・評価
2.1直接的な熱膨張測定法
2.2基準物質を用いた押し棒式熱膨張測定
2.3押し棒式熱膨張計の特徴
2.4レーザー熱膨張計
3温度可変X線回折による熱膨張の評価
3.1X線回折による熱膨張挙動測定の手順
3.2熱膨張挙動評価のためのX線回折測定条件の設定
3.3X線回折による熱膨張測定法の特徴
4熱膨張計およびX線回折で測定した熱膨張挙動の比較
5熱膨張測定方法に対する要望
第3節膨張・収縮率の分析装置
1押し棒式膨張計
2歪ゲージ法
3光干渉法
4光走査法



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