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A-STEP (高純度化学研究所、名古屋大学)
支援タイプ:研究成果最適展開支援プログラム(A-STEP) シーズ育成タイプFS
電子デバイス応用に向けた負熱膨張性マンガン窒化物の微粒子化と絶縁コーティング
分野ナノテクノロジー
展示概要

課題名

負熱膨張性マンガン窒化物の微粒子化と絶縁コーティング

開発期間

平成29年10月~平成30年9月

出展機関(企業等)

株式会社 高純度化学研究所

出展機関(大学等)

名古屋大学 大学院工学研究科 教授 竹中 康司

開発目的

Mn-Zn-Sn-N系マンガン窒化物は、一定の温度域で温度が上がると収縮する負の熱膨張性をもち、製造コスト的にも優れ、近年熱膨張制御の分野で注目されています。㈱高純度化学研究所では、この粉末材料を製品化しSmartec®として商用販売してきました。微細化、高密度化が進展する電子デバイス分野へ応用するにあたり、Smartec®のもつ課題に粗粒であることと、大気中酸素による表面酸化があげられます。特に樹脂等に混錬して使用する場合は、分散性向上のため微粒子化する必要もあります。Smartec®の高機能化・省力化・長寿命化の実現のため、微粒子化と絶縁コーティングを開発目的としました。

装置・技術の特徴

電子デバイス用途として期待される熱膨張抑制剤フィラーの粒径は1 μm程度以下、多くの場合は電気的絶縁性が求められます。Smartec®は、比重が~7程度と重く、樹脂に均一分散させにくいことと、電気抵抗率ρ~200 μΩcmの導電性が課題でした。 これらの課題を克服するために、分散性向上のための微粒子化と絶縁コーティングを検討しました。特に、粒径が数μm程度以下になると負熱膨張特性が低下することから、高度な材料組成と材料組織の制御が求められます。粒径5μm以下、電気抵抗率10Ωcm以上を目標として取り組み、双方の目標を実現したmicro-Smartec®を開発に至りました。

製品化・実用化への課題

本取り組みにおいて、微粒子化と絶縁コーティングしたmicro-Smartec®が誕生し、負熱膨張特性に関する研究や、micro-Smartec®を用いた電子デバイス応用に関する研究が進んでいます。微粒子化と絶縁化の研究によって、電子デバイス用途という新たな可能性が開けました。  まだ研究用途にとどまっており、更に実用化に向けてはmicro-Smartec®を用いた製品開発を行っていただける出口企業(電子デバイスや精密機器のメーカーなど)との連携が必須です。共同開発等を通じて実用化を目指したいと考えています。

(4)製品化・実用化の見込み

本取り組みによるSmartec®の微粒子化により適応の期待できる電子デバイス用途は、IGBT等のパワー半導体用の伝熱・放熱用ペースト、TIM(Thermal Interface Material)熱伝導材料、放熱材料が有望です。更に絶縁性付与によりパワー素子実装用アンダーフィル材料としての新たな用途が開かれました。電子デバイスへの実採用には、この他に要求される仕様・条件が多々ありますが、今回の研究によって要求性能を造り込むための様々な要素も明らかになってきました。今後は、期待される性能を発揮できる本材料の提供に向けて活動したいと考えています。

マンガン窒化物熱膨張抑制剤の熱膨張特性(線熱膨張)

負熱膨張性を持つマンガン窒化物の熱膨張特性データ。
グラフのように一定の領域でマイナスの熱膨張率を持ち、組成によって温度範囲や傾きの調整が可能です。

Smartec製品写真

㈱高純度化学研究所にて製造販売しているSmartec 熱膨張抑制剤の製品写真です。Smartecは熱物性制御に関する製品群につけられた、㈱高純度化学研究所の登録商標です。

 
お問い合わせ先

㈱高純度化学研究所

メールアドレス:sales@kojundo.co.jp

住所:〒350-0284 埼玉県坂戸市千代田5-1-28

電話:049-284-1511  FAX:049-284-1351  

URL:https://www.kojundo.co.jp

 

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