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高機能デバイス用耐熱性高分子材料の最新技術    
Heat Resistant Polymers for High Performance Device and State-of-the-art-Technologies
[コードNo.2011T788]

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■監修/ 高橋昭雄
■体裁/ B5判 213ページ
■発行/ 2011年4月 (株)シーエムシー出版
■定価/ 66,960円(税込価格)
■ISBNコード/ 978-4-7813-0338-3

 
★パワーデバイス、LED、電子電気機器などで重要な「耐熱性」!
★耐熱性の観点からプラスチックの分子設計と物性を詳述!
★エポキシ、ポリイミド、ポリカーボネートを始め最新高分子材料を網羅!
★「耐熱性」をいかに確保するか!多様な取り組みを一線の執筆陣が紹介!

キーワード

ポリイミド/ポリカーボネート/ポリエステル/メタクリル/シリコーン/エポキシ/熱伝導性/透明性/放熱性/封止/パワーデバイス/SiC半導体/LED/リフロー対応

刊行にあたって

 第1章では、耐熱性プラスチックの分子設計と物性について最新の情報も含めて執筆いただいた。高機能デバイス用高分子材料の中心的役割を果たしているエポキシ樹脂に関して耐熱性の観点から分子設計と開発事例について紹介いただくと共に、最もホットな話題となっている高熱伝導性エポキシ樹脂について分子設計とその特徴的な特性について紹介いただいた。また、LEDを中心に脚光を浴びている耐熱性と光学的特性が要求される高分子材料について、その理論と材料設計、合成と特性について執筆いただいた。将来的に、この分野への進出も期待できるバイオマス高分子としてポリ乳酸の耐熱化技術について、未来への挑戦と題して進展技術を紹介いただいた。
 第2章で、自動車、電車、家電や産業機器に多用され省エネデバイスとして脚光を浴びているパワーデバイス対応材料を取り上げた。数百アンペアの大電流が流れるため、封止材や基板材に使用される高分子材料に高い耐熱性が要求される。具体的に説明すると、省エネやCO2排出量の削減を目的に、電子電気機器の電動化、電子制御化による効率向上が進められている。このため半導体製品の高機能化と高パワー化が求められ、半導体素子の発熱量は増加している。特に、ハイブリッド自動車(HEV)や電気自動車(EV)の出現とともにエレクトロニクス化が急速に進む自動車は、100個に達する電子制御部品(ECU)が搭載されている。HEVあるいはEVでは、電子制御系、電力制御系共に、高温での過酷な環境に長期間曝露される。この環境に、耐えてデバイスを保護するための性能がこれら電子部品の封止材料および配線基板材料に必要になっている。また、上述したように数百アンペアに達する大電流が流れるパワーデバイスも使用されるため、200℃付近の高温に耐える、これまでにない長期耐熱性も要求される。パワーモジュールの設計、耐熱性高分子材料の必要性と開発状況さらに評価技術まで、できるだけ広い範囲で取り上げて執筆いただいた。
 第3章では、LED用高分子材料を取り上げた。省エネの観点から液晶のバックライトに適用されており、バックライト搭載用配線基板には高い耐熱性が必要となっている。また、LEDデバイスの封止材料には、無色透明性と共に高い耐熱性が要求されている。性能の決め手となるレンズ用材料にも精密な成形加工性に加え全く同様な性能が要求されている。高分子の化学構造上、光学特性と長期耐熱性の両立は相反する面もあり、目標特性をクリアするための創意工夫がなされている。
 第4章では、パワーデバイス、LEDデバイス実装に限らず電子部品・電子機器に広く展開できる耐熱性高分子材料をまとめた。耐熱性芳香族ポリエステル、感光性のポリイミド、エンジニアリングプラスチックス、UV硬化接着剤などの機能性を付与した耐熱性高分子材料について執筆いただいた。高耐熱低熱膨張率ポリイミド、高接着性ポリアミド樹脂についての分子設計と応用展開にも応用範囲の広い魅力的な高分子材料が紹介されている。
 各論の詳細は、ご担当いただいた先生方に委ねるとして、本書は、高機能デバイス用耐熱性高分子材料の最新技術について、その基礎的な分子設計と合成からその特性と応用に至るまで体系的にまとめた大変に貴重なものとして仕上がりました。
「はじめに」より

著者一覧

高橋昭雄横浜国立大学 大学院工学研究院 教授
竹市力豊橋技術科学大学 環境・生命工学系 教授
小椋一郎DIC(株) ポリマ第一技術本部 機能性ポリマ技術1グループ グループマネージャー
竹澤由高日立化成工業(株) 筑波総合研究所 主管研究員
長谷川匡俊東邦大学 理学部 化学科 教授
松本利彦東京工芸大学 工学部 生命環境化学科 教授
上田一恵ユニチカ(株) 中央研究所 グループ長
越部茂(有)アイパック 代表取締役
吉田博三菱電機(株) パワーデバイス製作所 先行開発プロジェクトグループ 開発第一G 専任
石井利昭(株)日立製作所 日立研究所 電子材料研究部 主任研究員
山際正憲日産自動車(株) 企画・先行技術開発本部 先行車両開発部
日渡謙一郎(株)ADEKA 先端材料開発研究所 次世代材料研究室 主任研究員
門田健次電気化学工業(株) 中央研究所 グループリーダー
末澤寛典旭化成ケミカルズ(株) 樹脂総合研究所 アクリル樹脂技術開発部 部長
柿沼孝一郎バイエル マテリアルサイエンス(株) イノベーション事業本部 機能性フィルム事業部 担当部長
斎藤誠一(株)ADEKA 先端材料開発研究所 新機能材料研究室 室長
桐原修バイエル マテリアルサイエンス(株) イノベーションセンター センター長
平尾朋三(株)精工技研 マイクロイメージングデバイス
府川徳男ユニチカ(株) 樹脂事業本部 樹脂生産開発部 部長
大山俊幸横浜国立大学 大学院工学研究院 機能の創生部門 准教授
西原康師岡山大学 大学院自然科学研究科 教授
前田郷司東洋紡績(株) 総合研究所 コーポレート研究所 IT材料開発グループ 部長
河野良行(株)カネカ 高機能性樹脂事業部 開発統括グループ オリゴマー開発チーム 主任
赤塚泰昌日本化薬(株) 機能化学品研究所 第1プロジェクト プロジェクトリーダー

構成および内容

第1章総論
1耐熱性プラスチックの分子設計(竹市 力)
1.1はじめに
1.2プラスチックの耐熱性
1.2.1物理的耐熱性
1.2.2化学的耐熱性
1.3耐熱性プラスチックの分子設計
1.4複合化による耐熱性の向上
1.5まとめ
2高耐熱性エポキシ樹脂の分子設計と開発事例(小椋一郎)
2.1高耐熱性エポキシ樹脂の工業的価値
2.2エポキシ樹脂の高耐熱化原理(分子設計指針)
2.3従来型高耐熱性エポキシ樹脂の問題点(耐熱性と相反関係)
2.4高耐熱性エポキシ樹脂の開発事例
2.4.1ナフタレン型2官能エポキシ樹脂(E-N2F型)
2.4.2ナフタレン型4官能エポキシ樹脂(E-N4F型)
2.4.3ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂(E-DCPD型)
2.4.4キサンテン型エポキシ樹脂(E-X2F型)
2.5おわりに
3高熱伝導性エポキシ樹脂の分子設計(竹澤由高)
3.1はじめに
3.2樹脂自身の高熱伝導化の必要性と高熱伝導樹脂の材料設計の考え方
3.2.1樹脂自身の高熱伝導化の必要性
3.2.2高熱伝導樹脂の材料設計の考え方
3.3高次構造を制御した高熱伝導エポキシ樹脂の開発
3.4おわりに
4高透明性耐熱樹脂の開発動向(長谷川匡俊)
4.1はじめに
4.2高透明性耐熱樹脂の開発方針
4.3透明PBOフィルム
4.4透明PIフィルム
4.4.1透明性改善の方策
4.4.2脂環式ジアミンより得られるPI系
4.4.3脂環式テトラカルボン酸二無水物より得られるPI系
4.4.4溶液キャスト製膜するだけで低CTE化する透明PI系
4.5i-線波長で透明性を有するポジ型感光性樹脂
5無色透明な耐熱樹脂基板―脂環式ポリイミド(松本利彦)
5.1はじめに
5.2脂環式ポリイミドの合成法とフィルム作製技術
5.3脂環式ポリイミドの特性
5.4フレキシブルデバイスへの応用
5.5おわりに
6ポリ乳酸の耐熱化技術―未来への挑戦(上田一恵)
6.1はじめに
6.2ポリ乳酸の耐熱化技術
6.2.1ポリ乳酸の耐熱性発現メカニズム
6.2.2耐熱性発現のためのナノレベルでの分子設計・配合技術
6.2.3ポリ乳酸の耐熱応用例
6.3おわりに
第2章パワーデバイス
1パワーデバイス耐熱性高分子材料の開発と技術動向(高橋昭雄)
1.1はじめに
1.2パワーモジュールの開発動向と高分子材料への要求性能
1.3耐熱性エポキシ樹脂
1.4ベンゾオキサジン樹脂
1.5超耐熱熱硬化性樹脂
1.5.1ベンゾオキサジン変性ビスマレイミド樹脂
1.5.2シアネート樹脂
2自動車、弱電・電子部品用パワーデバイスにおける高耐熱高放熱性材料の技術動向(越部 茂)
2.1はじめに
2.2パワーデバイスの概要
2.2.1パワーデバイスの機能
2.2.2パワーデバイスの分類
2.2.3パワーデバイスの用途
2.2.4パワーデバイスの技術動向
2.2.5パワーデバイスの市場動向
2.3パワーデバイスの封止技術
2.3.1パワーデバイスの封止方法
2.3.2パワーデバイス用樹脂材料
2.4パワーデバイス用樹脂材料の技術課題
2.4.1耐熱性の向上
2.4.2放熱性の向上
2.5パワーデバイス用新規放熱材料の開発
2.6おわりに
3パワーモジュールにおける放熱設計と絶縁設計(吉田 博)
3.1はじめに
3.2パワーモジュールへの要求特性
3.2.1高耐圧への対応
3.2.2大電流通電性への対応
3.2.3高放熱性への対応
3.2.4耐熱性・熱ストレス耐性への対応
3.3パワーモジュールにおける放熱設計・絶縁設計
3.3.1樹脂封止型パワーモジュール
3.3.2樹脂絶縁層による絶縁構造
3.3.3樹脂封止型パワーモジュールの低熱抵抗化
3.3.4樹脂絶縁層による絶縁構造
3.3.5チップ下はんだ層の熱ストレス耐性
3.3.6内部接合層の熱ストレス耐性
3.4おわりに
4パワーデバイス実装と半導体封止材料(石井利昭)
4.1半導体封止材の役割
4.2半導体パッケージと封止材の変遷
4.3パワーデバイス実装用材料
5車載パワーモジュールの高耐熱化に向けた信頼性課題(山際正憲)
5.1はじめに
5.2車載パワーモジュールの課題
5.2.1近年の開発動向
5.2.2今後の課題
5.3SiC高耐熱モジュールの課題と信頼性評価技術
5.3.1高温化への期待
5.3.2高耐熱実装の課題
5.3.3高信頼性・高耐熱実装コンセプト
5.3.4高耐熱接合層の信頼性評価技術
5.4おわりに
6次世代パワーデバイスSiC向け耐熱絶縁封止材料(日渡謙一郎)
6.1はじめに
6.2SiCパワー半導体を想定した封止材料の開発
6.3ナノテクレジンBYX-001、BYX-001Gの特性
6.3.1耐熱性
6.3.2絶縁性
6.3.3モジュールを用いた信頼性試験
6.4おわりに
7SiCパワーモジュールにおける放熱部材の課題と対応策(門田健次)
7.1はじめに
7.2パワーモジュールに用いられる放熱部材
7.2.1パワーデバイスの構造と放熱部材
7.2.2放熱部材の特徴比較
7.2.3Tjを決める要因
7.3SiCにおける課題と対応策
7.3.1SiCの適正Tj
7.3.2放熱部材に要求される耐熱性
7.3.3封止樹脂の熱伝導率
7.4おわりに
第3章LED・レンズ
1メタクリル樹脂の特性と技術開発動向(末澤寛典)
1.1はじめに
1.2光学的特性の基礎
1.3最近の技術開発動向
1.3.1光学特性面での開発動向
1.3.2機械的特性面での開発動向
1.3.3成形加工特性面での開発動向
1.3.4耐熱特性面での開発動向
1.4今後の展開
2ポリカーボネート樹脂のLED照明への応用(柿沼孝一郎)
2.1はじめに
2.2LED照明の現状と動向
2.3PC樹脂とフィルムのLED照明への応用
2.3.1概要
2.3.2PC樹脂について
2.3.3PCフィルムについて
2.3.4難燃性について
2.4今後の展開、将来展望
3シリコーン系耐熱性・透明性樹脂のプラスチックレンズ・光学部品への応用(斎藤誠一)
3.1はじめに
3.2アデカナノハイブリッドシリコーン(アデカNHS)について
3.3アデカNHSの応用事例について
3.3.1プラスチックレンズへの応用
3.3.2フラットパネルディスプレイへの応用―LCD層間絶縁膜、タッチパネル、有機TFT 他
3.3.3光導波路への応用
3.3.4LEDへの応用
3.4おわりに
4ポリカーボネート樹脂の耐熱性向上とレンズへの応用(桐原 修)
4.1はじめに
4.2用途
4.2.1透明材、主にPC
4.2.2不透明材、主にPCブレンドや強化PC
4.3耐熱性向上とレンズへの応用
4.3.1アペック
4.3.2LED 用途
4.3.3レンズへの応用
4.4おわりにかえて
5耐熱樹脂を用いた高耐熱ハイブリッドレンズ(平尾朋三)
5.1はじめに
5.2ハイブリッドレンズについて
5.3携帯電話向け小型カメラのはんだリフロー対応
5.4はんだリフロー対応耐熱ハイブリッドレンズ MSGレンズ®について
5.5MSGレンズ®構造と耐熱性の関係
5.6ハイブリッドレンズに用いる耐熱樹脂について
5.7耐熱樹脂と反射防止コートについて
5.8おわりに
第4章電子機器・部品
1耐熱性芳香族ポリエステル樹脂(ポリアリレート)(府川徳男)
1.1はじめに
1.2製造方法
1.3ポリアリレート樹脂Uポリマー®の特徴
1.3.1耐熱性
1.3.2透明性
1.3.3耐侯性
1.3.4クリープ特性
1.3.5難燃性
1.3.6化学的性質
1.4Uポリマー®の応用展開
1.4.1相溶系ポリマーアロイ
1.4.2非相溶系ポリマーアロイ
1.4.3複合化グレード
1.5最近の開発動向
1.6新規用途への展開(新規モノマーの導入)
1.7おわりに
2反応現像画像形成に基づく感光性ポリイミド・ポリカーボネート・ポリエステル(大山俊幸)
2.1はじめに
2.2ポジ型反応現像画像形成
2.3ネガ型反応現像画像形成
2.3.1ネガ型パターン形成
2.3.2パターン形成機構
2.3.3TMAH水溶液現像によるネガ型パターン形成
2.3.4ポリカーボネートおよびポリアリレートへのネガ型パターン形成
2.4おわりに
3二置換型ポリノルボルネンの合成―電子光学材料の透明性・耐熱性向上を目指して(西原康師)
3.1はじめに
3.2パラジウム触媒を用いる極性ノルボルネン類の合成
3.3二置換型極性ノルボルネンの開環メタセシス重合によるポリマー合成
3.4二置換型極性ノルボルネン類のリビング開環メタセシス重合
3.5二置換型極性ポリノルボルネンの水素化反応
3.6二置換型極性ポリノルボルネンのタンデム型 ROMP-水素化反応
3.7まとめ
4高耐熱・低線膨張率ポリイミドXENOMAX®(前田郷司)
4.1はじめに
4.2ポリイミド
4.3XENOMAX®の特性
4.3.1CTE:線膨張係数
4.3.2粘弾性特性
4.3.3機械特性、熱収縮率、電気特性
4.3.4耐薬品性
4.3.5ガス透過性
4.3.6難燃性
4.4XENOMAX®の応用技術
4.4.1半導体パッケージ用サブストレート
4.4.2三次元実装パッケージ
4.4.3無機薄膜形成用フレキシブル基板
4.5まとめ
5高耐熱性UV硬化性材料とその配合設計の考え方(河野良行)
5.1はじめに
5.2KANEKA XMAP®の特徴
5.2.1KANEKA XMAP®の構造上の特徴
5.2.2KANEKA XMAP®の基本物性
5.3UV/湿分デュアルキュア系の設計
5.3.1UV/湿分デュアルキュア系配合設計の考え方
5.3.2UV/湿分デュアルキュア系の硬化性
5.3.3耐熱性
5.4ハイブリッド硬化系への応用
5.4.1エポキシ樹脂とのハイブリッド硬化系への適用
5.4.2UVラジカル/UVカチオンハイブリッド硬化系への適用
5.4.3UVカチオンハイブリッド硬化系への適用
5.5おわりに
6高耐熱・高接着反応性ポリアミド樹脂とその応用展開(赤塚泰昌)
6.1はじめに
6.2CPAMの樹脂物性
6.3CPAMの反応性
6.4フィルム化
6.5ファイバー化
6.6CPAMの特性
6.6.1CPAM硬化物の耐熱性
6.6.2CPAM組成物の接着性
6.6.3CPAM硬化物の電気特性
6.6.4まとめ
6.7放熱シートとしての応用
6.8おわりに



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