1
材料
熱変形対策－熱膨張
熱伝導
制御－
技術情報事業部
崎
理華
山本
美夏
要 旨 金属 ラミック プラ チック 固体材料 熱膨張や熱伝導 部品や部材 装置を製造 際 押 え くべ 要 熱的特性 あ 半導体パッケー やモ ュール 半導体素子 発 熱 こ 温度上昇 反 問題 発生 熱膨張性 高熱伝導性 た 両方を満足 材料 求 い 精密機器 部材 同様 ニー あ 熱変形 対策 熱膨張材料 や負熱膨張材料 開発 こ を正 熱膨張材料 混ぜ わ こ 熱膨張を相殺 検討や負膨張材 料 構成元素 種類 比率をコントロール た ロ熱膨張材料 検討 進 い
1.
熱膨張 温度 昇 物体 膨 いう現象
あ 熱 分子あ い 原子 運動エ あ
熱膨張係数 運動エ を与え 時 分
子や原子 結合や相互作用 大 く関連 熱膨張
材料 熱変形 大 原因要素 一 あ 熱伝
熱膨張 制御 い 要 熱特性 あ
(株)東 サ ン 技術情報事業部 熱
膨張 熱変形対策 注目 調査を行い
書籍 材料 熱変形対策 熱膨張 熱伝 制
御
1
を2017年11 刊 本稿 当
書籍 取 ッ 一部 い 紹
2.
熱膨張材料
負熱膨張材料
高伝導材料
熱膨張材料 一般 熱膨張係数 2× 10
-6/K
以 を示 材料 あ 精密加工機械 半 体
製造 検査装置 顕微鏡 天体望遠鏡 学機
械部品 使用 い 極 熱膨張材料 熱膨張
材料 ン 合金(1～2×10
-6/K)
コ エ
(コ )系 ッ (0.03× 10
-6
/K 以
) あ 繊維 PBO繊維 E
繊維 6× 10
-6/K
程度を示 絶
対値 1 台 熱膨張係数 絶対値 大 く い
負熱膨張材料 温度を 縮 温
度を 膨張 負 熱膨張係数を持 材料
あ 例え 炭素繊維 負 熱膨張係数(-0.4
～-1.5× 10
-6/K)
を
樹脂材料 熱膨張係数 エ 樹脂 40
～70× 10
-6
/K 27× 10-6/K
エ ン 100× 10
-6/K 2
桁～3桁 値
電子回路を実装 樹脂基板材料 開 架
橋点間分子 400～700 多環式樹脂 あ 熱
膨張係数 約50～60× 10
-6/K
大 い
う 極 熱膨張材料 熱膨張材料 あ
い 熱膨張係数 1桁台 熱膨張材料 限定的
あ
一方 電子機器用半 体 ッ 半 体素子を
使用 電力用 ワ ュ 高性能化
型化 電力密度 放熱 向 い
ン 材料 高熱伝 性 要求
同時 ワ 半 体 ッ や ワ
ュ を固定 機械的強度 要求
金属 複合金属 ッ ッ 金属
複合材料 使用 い
The TRC News, 201804-02 (April 2018)
2 熱膨張材料 含 負熱膨張材料 や高熱伝 材料
必要 適当 材料 見 わ い
特 基板材料 封止材料 使用 高分子材料
熱膨張係数 大 く 熱伝 率 い
エ 基板材料や - コ
ン放熱 熱膨張
熱伝 を制御 高分子材料 用い い
う 熱膨張高分子材料 高熱伝 高分子材料を得
熱膨張材料 高熱伝 材料 複合化
行わ い
3.
熱膨張
負熱膨張
関わ
国内特許動向
3.1 上 出願人
2004年 2016年 公開 熱膨張 負熱膨張
関わ 公開公報を検索 出願人 分析を
行 検索 得 755件 出願人 日
立化成 友 新日鉄 金化学 京
DIC 富士通 菱電機 あ 熱膨張 負熱膨
張 関わ 特許 出願人 樹脂材料 電子
機器 あ (表1) 20社 全体
出願 半数以 (755件中422件)を占
表1 熱膨張 負熱膨張 関わ 上 20社出願数
(2004 年～2016年公開)
順位 会社名 出願数
1 日立化成 157
2 住友ベークライ 40
3 日鉄住金化学 39
4 京セラ 23
5 Ｉ 22
6
日立金属 16
富士通 16
8 太平洋セメン 14
9 三菱電機 13
10
ン 11
ハラ 11
日本セラ ック 11
13
パ ソ ック 10
東レ 10
15
日立製作所 9
三菱瓦 化学 9
東洋紡績 9
18
鉄道総合技術研究所 8
日本電気硝子 8
20 三菱化学 6
3.2 分 別出願動向
755件 特許を分析 基本材料 中間材料
中間製品 部品 製品 3分 類
基本材料 述 合金 ッ
ッ プ ッ 繊維
あ を組 合わ 複合材料 中間材料
中間製品 分類 中間材料 中間製品 プ
ン 配線板 プ ン 配線基板 積層板 銅張積層
板 金属張積層板 樹脂組成物 硬化物
複合材料 あ 部品 製品 半
体 ッ ワ ュ 部品や最終製
品 あ 電子装置 機械装置 を分類
図1 熱膨張 負熱膨張 関わ 公開特許出願数
分 構成比率を示
図1 熱膨張 負熱膨張 関わ 特許出願 分 別構成比率(2004 年～2016 年公開)
3.3 上 5社 出願傾向
熱膨張 負熱膨張 い 5社 日立化成
友 新日鉄 金化学 京 DIC
2004年 2016年 281件出願 全体 約
37％を占 い 公開特許 容を分析
結果 大半 樹脂 樹脂を強化 樹脂基複合材料
関連 を中心 繊維 強
化繊維 適用や無機 用 ッ
材料 関 あ 分 中間材
料 中間製品分 多く 続い 関連 部品
最終製品 関 特許 出願 い 具体的
電子回路を実装 基板関連 最 多く 容
積層板 プ ン 配線板 あ 積層板 樹脂
を積層 銅や他 金属を張 銅張積
層板や金属張積層板 あ
組成物 硬化物 材料系を 樹脂組成物 硬化
物類 樹脂組成物 硬化物 プ プ
The TRC News, 201804-02 (April 2018)
3 板類 樹脂組成物 硬化物 プ プ
積層板 プ ン 配線板 び半 体 ュ 関
を 半 体 ッ 類 分類 図 2
5社 出願特許 容分類 件数を示
基板 配線板類 関 出願 多い背景 電子機
器 高機能化 型化 半 体素子 型化
半 体 ッ 類 3次元構造 実装
電子回路 高密度化 熱密度 高く
素子 回路 熱膨張 温度 昇 深刻化
いう を反映 い 考え
図2 熱膨張 負熱膨張 関わ 特許出願上 5社 特許内容(2004 年～2016 年公開)
4.
熱膨張 熱伝 関 技術報告 分析 電子
機器 部品 化 事 依存 固
体材料 熱膨張化 高熱伝 化 本 技術開
主体 あ いう傾向 調査を通 特
次 事項 明
熱膨張制御 熱伝 制御 関 報告 プ ッ
(高分子)複合材料 関 多い
特許出願分析 明 プ ン 配線板
配線板 プ ッ 材料を母材 補強材料
無機材料 機繊維 複合材料 特
許出願 多く い
熱伝 従来 寸法 大 い材料 適用
エ 法則 成立 巨視的熱膨張理論 議論
非 エ 法則 微視的熱伝 理論
議論へ 変化 あ
負熱膨張材料 見 プ ッ
材料 熱膨張化 期待
5.
わ
電子器機 超 型化 高密度化 半 体 ッ
構造 複雑 構成材料
熱膨張率 違い 引 起 熱変形へ 対策
要 い 本書籍
1)
熱膨脹や熱伝
制御技術や材料 応用部材 視点
熱膨張 熱伝 制御 熱変形対策 関
技術を俯瞰
(株)東 サ ン 後 端素材や
新技術 基盤技術を 取 研究開 ･
技術開 役立 書籍を 刊 い い 考え
い
引用文献
1) “ 材料 熱変形対策 熱膨張 熱伝 制御 ”
(2017), 東 サ ン
崎
理華
技術情報事業部 部長代理
趣味：JAZZ & Champagne (every other day)
山本
美夏
や
技術情報事業部 出版 プ
趣味：菜園 山
東 サ ン 技術書籍 紹
http://www.trcbook.com/
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材料 熱変形対策 熱膨張 熱伝 制御
2017年11
体裁 A4 265 価格 92,000 (税 価格)
章目次
第1章 熱膨張 熱伝 諸問題 材料技術
第2章 固体材料 熱膨張 熱伝
第3章 固体材料 熱膨張 制御技術
第4章 高熱伝 材料 放熱
第5章 熱膨張制御材料 各種部材 応用
第6章 熱膨張 負熱膨張 関わ 国 公開特許動向 出願例
目次 細 https://www.trcbook.com/zairyo/netsuhenkei.html
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12
127
15
3
23
14
2 1
2 13 24
9
11
2 6
20 2
日立
化成 住友
ベーク
ライ 日鉄
住金
化学 京セラ
DIC
半導体パッケージ類
基板、配線基板類
樹脂組成物、成形物類
