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                樹脂成形事業 技術レポート 2009.10.16号

 

                      〜 熱伝導性塗料 〜

 

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       お役立ち(時には驚きの)技術情報、耳寄りなビジネス情報、

       ちょっとお得な暮らしの情報をお届けします。

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  「第12回ものづくりパートナーフォーラム2009」に出展!!

  (技術者のための加工技術受託開発専門展示会)

  11/19(木)、11/20(金)、東京都立産業貿易センター(4F,5F)

  弊社は放熱関連技術を出展予定です。

    更に、11/19(木) 12:45より特設会場にてプレゼンテーションも行います。

  ものづくりの専門家が出展予定ですので、弊社以外の加工技術に関する情報収集も期待できる

  と思われます。お近くにお越しの際は、お気軽にお立ち寄りください。

  https://www.unitika.co.jp/plastics/mold/unitikamold/jirei/091016-1.JPG

  

  つい最近まで暑さにうんざりしていたのですが、朝晩めっきり涼しくなってきました。

  おかげで食欲も回復し、お腹周りも充実してきた気がします。。。

  適度な運動で体調・体形をしっかり管理して、健康的な毎日を過ごしたいものです。

  仕事もしっかりと管理しながら進めれればよいのですが。。。

  さて、第12回目は、熱伝導性塗料に関する情報を紹介します。

  (配信担当:松本)

  

  近年、LSI の高密度化、CPU の高速化に伴い電子機器、特に大電力を扱うパワーデバイス内部の

  発熱密度は高くなっています。一方、これらを内蔵する電子機器のサイズは年々小型化しており、

  熱を逃がす空間や面積が減っています。機器内の温度が高くなると誤作動や寿命低下などを

  引き起こす原因になるため、熱設計は重要な技術課題となっています。

  放熱対策としては、発熱体の近くにヒートシンクや冷却ファンを設けて機器内の空間に放熱させたり、

  熱伝導シートで発熱体と筐体を結んで熱を外部に逃がしたりといった熱設計方法が採用されています。

  また、発熱体表面やヒートシンクに塗装して空気中への放熱を促進する塗料や、発熱体とヒートシンクとの

  接着性を高めることで放熱効果を謳った塗料が市販されています。

  弊社では、「プリント基板中に熱伝導層を構築することで発熱体の熱を筐体に逃がす」といった方法が

  重要な熱設計方法になるという考えのもと、プリント基板の必要な部分だけに熱伝導層を印刷すること

  をコンセプトとした熱伝導性塗料を開発しました。

  

  @熱伝導性塗料としての特長

  カーボン系フィラーと熱硬化型バインダー樹脂を主体とする水性塗料であり、下記の特長を有しています。

  ○熱伝導性

  カーボン系フィラーの配合量により適宜変更可能ですが、平面方向で120W/(m・k)(参考値)を有します。

  ○スクリーン印刷性

  カーボン系フィラーの種類、サイズや配合率、塗料粘度を最適化していますので、スクリーン印刷法による

  厚みのある塗工が可能です。塗料粘度は、20〜30Pa・s(200〜300P)(参考値)になります。

  塗膜には導電性がありますが、導電性があっては困る箇所(スルーホール周辺など)を避けて印刷することが

  可能です。なお、熱伝導性を十分に発揮させるには塗膜を圧密する必要があります。

  ○環境保全性

  溶媒は有機溶媒フリーであり、作業環境に対する安全性も高く、安心して使用できる塗料です。

 

  A適用例 (プリント基板)

  コア基板上に塗料をスクリーン印刷して乾燥し、その上から絶縁層を積層して加熱プレスしますと、

  熱拡散性を有するプリント基板が得られます。

  なお熱拡散性は熱伝導塗膜の厚みや密度により影響を受けます。平面方向に熱を拡散するので、発熱体の

  熱によるホットスポットが解消し、熱が周囲に拡散します。

  

  図1.熱伝導性塗料を用いた基板構成例

  https://www.unitika.co.jp/plastics/mold/unitikamold/jirei/091016-2.JPG

  

  図2.熱伝導性塗料プリント基板の温度上昇抑制効果

  (1kΩ抵抗を基板に実装し、電圧を印加して部品温度を測定)

  https://www.unitika.co.jp/plastics/mold/unitikamold/jirei/091016-3.JPG

  例えば、30V 印加時(10 分間安定化)の実装部品の温度を比較すると、熱伝導性塗料を塗工していない

  プリント基板では150℃付近まで上昇しますが、積層プレス後の熱伝導性塗膜の厚みが70μm 以上になる

  ように塗工したプリント基板では100℃以下に抑えることができます。

  

  図3.ホットスポットの観察

  (基板の部品実装側から200℃のハンダゴテを接触させ、サーモグラフィで裏面の温度分布をモニター)

  https://www.unitika.co.jp/plastics/mold/unitikamold/jirei/091016-4.JPG

  通常基板(左)では、最高温度が110℃まで上昇していますが、熱伝導性塗料プリント基板(右)では、

  最高温度が72℃に抑制されており、ホットスポットが解消されていることが分かります。

  

  熱伝導性塗料を印刷したプリント基板は自動車の電装品やPC、サーバー、PC周辺機器、家庭用ゲーム機、

  携帯電話、ポータブルAV 機器などの電子機器の放熱対策など幅広い用途への展開が期待されます。

  

  熱伝導性塗料に関しては、「基板や部品の上に直接塗りたい」といったご要望に応えるため、新しいタ

  イプの塗料の開発も検討中です。

  ご相談いただければ、用途に応じたグレードの開発を検討いたしますのでお問い合せください。

 

 

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  今月号は、熱伝導性塗料に関する情報について述べさせてもらいました。

  詳細な情報が必要な方はお気軽にご返信ください。

  11月号では、電線の止水加工に関する情報をお届けします。ご期待ください。

 

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  バックナンバーはコチラ・・・https://www.unitika.co.jp/plastics/mold/unitikamold/index.html

 

 

 

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