元来、ポリマーというのは熱伝導を妨げるという本質的な性質を有しています。その組成物に熱伝導性を付与することは、大きな矛盾への挑戦であり、更に技術的困難性という高い壁との戦いでもあります。この課題解決の一助として、2011年11月に「目からウロコの熱伝導性組成物 設計指南」と題されたセミナーが開かれ多数の参加がありました。セミナー終了後もご質問やご相談の類が続いたため、セミナーの内容をオンデマンドで参照できる技術資料として本講演録が企画されました。
講演録では、時間の関係でセミナーでは時間をかけて説明できなかった部分や、プログラムから割愛された部分も、新たに稿を起こして組み込みました。配合設計から製造技術、熱伝導測定や理論的考察に至る、あらゆる技術要素の理解と確認が可能となる構成になっています。熱伝導性組成物の担当者ばかりでなく、熱対策に携わるすべての技術者にとって、有用であり示唆に富んだ講演録であると確信し、ここにご案内させていただきます。
目次
講演の本論に入る前に提起したい“熱伝導性組成物設計の基本的な考え方”
・組成物において熱伝導率に関与する要素 ・熱伝導率とキャリア配合量の関係
・係数bの再考 ・キャリア帯電と混練作業 ・キャリア配合量の関係因子
・熱伝導率に影響を与える係数a ・キャリアの能力の最大化 ・講義の進め方
1枚目のウロコ． ～ まずは、あなたの勘違いを修正 ～
1.1 ポリマーが熱伝導を妨げる理由
・熱の伝わり方、三態 ・熱伝導を妨害する力 ・体積抵抗率と熱伝導率
・熱伝導領域の基本的単位 ・量子論と熱伝導組成物 ・σ電子の性質
・π電子の解説 ・σ電子の恩恵 ・音子という言葉 ・結晶物質とフォノン
・組成物設計と理論との距離 ・温度という概念 ・温度定義の変遷
・ポリマーとエネルギー伝導性 ・キャリアを学ぶ意義
・キャリア混在の危険性 ・フォノンとσ電子
1.2 熱伝導性組成物に似合う理論は、どこにある
・金属粉キャリアの注意点 ・電子格子相互作用 ・熱伝導理論渇望の背景
・キャリア配合量と熱伝導率 ・組成物の複雑性 ・熱伝導測定と理論の関係
1.3 パーコレーションのウソ
・パーコレーション理論の誕生 ・一筆書きということ ・現実の組成物と分散
・分散状態と熱伝導率 ・組成物との距離感 ・π電子の量子性 ・理論学習の勧め
2枚目のウロコ． ～ 熱伝導配合材料の選定眼を養成 ～
2.1 カタログに舞う材料群を整理する視点
・キャリアの分類 ・熱伝導性組成物と絶縁性 ・原価を意識したキャリア選択
・ダイアモンドをキャリアにしたら ・反作用としての界面増加
・小粒キャリアの分散 ・分子レベルでみる界面の概念
・組成物内の界面の存在 ・キャリアブレンドと最終熱伝導率
・キャリアブレンドの具体的事例 ・異種キャリアの加工性改良効果
・安価なセラミクス混和の問題 ・キャリアの相互間摩耗
・SEM写真の見方と撮り方
2.2 材料別 熱を伝えるメカニズム、そして量子論
・キャリアごとの挙動 ・銅粉の弊害
2.3 セラミクスメーカーに貢ぐばかりの組成物との決別
・利益を考えた製品設計 ・利益を棄損する会社の事情
・熱伝導組成物のコストダウン
3枚目のウロコ． ～ 意外な障壁 危うさの中の熱伝導率計測 ～
3.1 玉石混交の測定方法を明快に分ける
・熱伝導率測定の現場 ・熱分野新規参入の功罪 ・熱測定の基本的方法
・熱伝導率測定の社内事情 ・測定データのバラツキ ・熱伝導率測定法の紹介
・非定常法測定の風景 ・公表熱伝導率の検証 ・熱伝導率測定のキーポイント
3.2 熱伝導率は測定できないレーザーフラッシュ法の真実
・公設試の側面 ・レーザーフラッシュ法の本質 ・測定試料の課題
3.3 組成物計測に適した測定法とその本質
・ホットディスク法との出会い ・ホットディスク法の解説
・装置概要と次世代の測定法
4枚目のウロコ． ～ ベテランほど陥る組成物設計の落とし穴 ～
4.1 球状粒子が熱伝導に寄与しないことにコダワロウ
・球状粒子の論点 ・熱伝導性組成物の律速因子 ・余談 ダイアモンド粉の配合体験
・受講生の意見を聞く時間 (部分抜粋) ・受講生の意見から方向性を探る
・界面の考察 ・組成物の均質性 ・異種物質の界面に作用する力
・力学的な残存歪 ・キャリアの表面官能基と界面 ・セラミクス粉の不活性
・黒鉛とウイスカーの特異性 ・物理吸着力と水素結合力
・酸化マグネシウムの水素結合力 ・セラミクス粉の付加価値
・環境水分と内部歪 ・ポリマー選択の基本的な考え方
・情報を得にくいポリマーの物性 ・分子量調整可能の利点
・プラスチックの成形性 ・プラスチック結晶性の留意点
・ゴムと結晶性 ・多充填系の混練技術 ・蕎麦型混練装置
・コンパウンドの養生 ・今後の組成物設計への課題
・挑戦すべき高付加価値組成物
4.2 セラミクスを二次加工する意味 焼成焼結と表面構造
・組成物とセラミクスの没交渉 ・技術交流疎遠の背景 ・焼結と焼成
・焼結工程で起きること ・焼結温度の影響 ・焼結温度変更実験
・セラミクスメーカーの姿勢と課題
4.3 無意味なカップリング剤処理 VS. 有意義な分子量調整
・カップリング剤の理解 ・シランカップリング剤の反応性
・σ電子群としてのカップリング剤 ・有意義な分子量調整
・非液相の維持
5枚目のウロコ． ～ 特性は業界最高！ しかし売れない なぜだろう ～
5.1 温故知新 熱伝導性組成物の歴史と時代背景
・熱伝導組成物の歩み ・熱伝導シート開発競争の契機
・新規参入社の混乱 ・混乱の熱伝導性組成物の総括
・熱抵抗 ひとり歩き問題 ・フェーズチェンジシートの憂鬱
・シリコーンシート悪者説 ・低価格品流入問題
・熱伝導性組成物が売れない理由 ・売れないことへの反論の背景
・共同開発の問題点
5.2 先達の教訓 連敗の高熱伝導性組成物から学ぶ
・硬い熱伝導シート
5.3 縁あって時間を共有した受講生全員に伝える言葉
・組成物系熱対策部品の訴求力 ・信頼を得る熱伝導性組成物
・熱伝導性組成物は熱伝導阻害因子
・組成物技術者への言葉 ・本講義のアフターフォロー
質疑応答の時間
・・・・・当日の受講生と講師の白熱した時間を忠実再現。
さらに今回、より詳しい説明を本書に大幅加筆！
本講演録のために、新たに書き下ろした珠玉のエッセイ！「講師の公私混同」
・熱対策技術を見続けてきて ・最近の熱対策技術の有象無象
・講演会 開催までの舞台裏 ・線路は続くよ どこまでも
・感謝のことば
講師紹介
