成果報告書詳細
管理番号20120000000315
タイトル平成22年度~平成23年度成果報告書 「省エネルギー革新技術開発事業 実用化開発フェーズ 次世代パワーデバイス用半導体封止材の開発」
公開日2012/6/1
報告書年度2010 - 2011
委託先名株式会社日本触媒
プロジェクト番号P09015
部署名省エネルギー部
和文要約(1)ナノコンポジット化による高耐熱付与技術の開発
 当社基盤技術である架橋性シルセスキオキサンおよびナノコンポジット材料の創製および製造技術をエポキシ、シアネートエステル、およびベンズオキサジンの3種の化合物に適用することでTj=250℃に対応しうる高耐熱ナノコンポジット樹脂となることが明らかとなった。
(2)ナノコンポジット封止材の製造技術の確立
(1)で得られたナノコンポジット樹脂の5Lスケールでの調製検討、およびそれを用いて固形材及び液状材の調製を試みた。3本ロール混練機を用いた少量試作を元に組成決定を行い、粘度や熱的性質などの観点から基礎物性を満足する材料が固形・液状のいずれにおいても調製できることが明らかとなった。
 さらにパイロットレベルでの調製プロセス設計を行い、各種混練機および粉砕機、表面処理装置などを用いて運転条件を最適化することで10kg/day以上の能力で製造可能なプロセスを確立した。
 本プロセスで得られた材料を用いて、機械強度、電気特性、接着性、難燃性などの評価を行い、さらにトランスファ成型機を用いてデバイス試作を行い、長期ヒートサイクル試験を実施した。いずれの物性も我々の目標物性値をクリアするものであり、Tj=250℃対応材として適応しうる材料であると判断した。
(3)封止材コンパウンドの高放熱化に向けた要素技術確立
(1)(2)で得られた知見をさらに応用して、高放熱フィラーを適用して高放熱材を開発し、熱伝導率として5W/m,kレベルの材料となることを確認した。新たな知見としてフィラー変更によって各種物性値のトレードオフが発生することも明らかとなった。
英文要約(1) Development of the novel nanocomposite materials for adopting excellent thermal resistance:
?Our owned technology concerning to the manufacturing method of crosslinkable silsesquioxanes and the nanocomposite was applied into epoxies, cyanate esters and benzoxazines and three kinds of nanocomposite resins could be synthesized to exhibit high thermal resistance for Tj=250 degree Celsius.
(2) Establishment of manufacturing process for the semiconductor encapsulating materials from the novel nanocomposite materials:
Nanocomposite resins mentioned above were examined to be successfully produced with 5 liter reactor. The obtained nanocomposite resins were formulated into semiconductor encapsulating materials with a triple roll mixer, and we have exposed that both solid and liquid encapsulating materials showed the basic satisfactory performance about viscosity and thermal properties.
Moreover, we designed the manufacturing process for the encapsulating materials as a pilot and examined the driving condition of mixers, extruders, crushers, and surface treatment processor. The resulting process could perform the capacity of more than 10kg/day. The resulting materials were applied to examine their mechanical properties, electric properties, adhesive properties and inflammability.
These materials were also applied to mold the power devise to examine long-term heat cycle test. The resulting materials exhibited the satisfactory performance compared to our objective specification, so that these materials are worth applying for the encapsulation of devise as Tj=250 degree Celsius.
(3) Establishment of the element technology for adopting high thermal release property into the semiconductor encapsulating material:
We applied inorganic fillers exhibiting high heat release property into the semiconductor encapsulating materials described in (1) and (2), and the resulting materials showed satisfactory thermal conductivity of about 5W/m,k. We also found the trade-off behavior of several physical properties by adopting high heat release fillers.
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