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
• 2. LTCC
  • 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
  • 1.2 CTE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
  • 1.5 PAA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
  • 2.1 PI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
  • 3.1 X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
  • 3.3 X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