3D-MID対応高機能プラスチックのご紹介 @3D-MIDパビリオンセミナー 2015年6月5日(金) 15:00 ～ 15:30 エンズィンガージャパン株式会社テクニカルサービス守屋勝仁 Ensinger グループの概要創立 1966 経営責任者クラウス・エンズィンガー、ローランド･レバー本社ニュフリンゲンドイツ南西部、シュトゥットガルト近郊従業員約コンパウンド異形押出押出素材人射出成形売上高約億ユーロ販売及び生産拠点 30 事業範囲コンパウンド, 押出素材, 切削加工, 異形押出切削加工キャストナイロン圧縮成形製造・販売素材 2 エンプラおよびスーパーエンプラ Ensinger グループの概要事業範囲エンズィンガーは高機能プラスチックの製造、販売を行っています。コンパウンドコンパウンド押出素材:丸棒・板押出素材キャストナイロン異形押出成形異形押出切削加工射出成形切削加工圧縮成形 3 エンズィンガージャパンのコンパウンド製品ポートフォリオ TECACOMP® TC 熱伝導グレード TECACOMP® LDS LDSグレード TECACOMP® HTE 高充填グラファイトグレード（燃料電池用） TECACOMP® LW 低比重グレード TECACOMP® ID 金属検出機対応グレード（食品用） TECACOMP® TRM 摺動グレード 4 デモ製品 3D マイクロ燃料電池 (エネルギー) 3D マイクロスイッチ (通信) 5 3D マイクロ補聴器 (ヘルスケア) MID 圧力センサー (輸送) MID向けプラスチックの要件プラスチックに要求される技術要件 Laser LDS direct structuring Processing プロセス ·・めっき Metallization ·・密着性 Adhesion ·・ファインピッチ性 Fine-Pitch-Capability · ・流動性 Flowability · ・低摩耗性 Low abrasion · ・低吸水性 Moisture absorption Electrical 電気特性requirements Thermal requirements 熱特性 ·・低熱膨張性 Thermal expansion ·・寸法安定性 Dimensional stability ·・熱伝導性 Thermal conductivity 機械特性 Mechanical requirements ·・強度 Strength ·・延性 Ductility ·・ウェルド強度 Welding line strength 6 MID carrier · Isolation ・絶縁性 · Dielectric performance ・低誘電性・絶縁強度 · Dielectric strength その他特性 Specific requirements ·・難燃性 Flammability ·・生体適合性 Biocompatibility ·・色 Colour MID向けプラスチックの要件熱安定性 / はんだ付け表面実装 (LCP) 400 ガラス転移点 Tg [°C] 350 Tm, Tg > Tはんだ 300 LCP 250 PES* PEI* 200 150 PEEK PC* ABS* 100 PPA PPS アンテナ (PC/ABS) PBT 50 Tm > Tはんだ > Tg PA66 * 非晶性プラスチック PP 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 融点 Tm [°C] リフローはんだ 7 MID向けプラスチックの要件熱線膨張係数金属とポリマー界面でキャリア (ポリマー) 線膨張係数 α 熱伝導率 λ 弾性率 E 8 せん断応力が発生 αCu, λCu, ECu 導線 (銅/ ニッケル/ 金) αPolymer, λPolymer, EPolymer [10-6 1/K] [W/(m·K)] [GPa] 銅ポリマー 16,5 50 - 100 400 0,2 – 0,4 100 – 130 2-4 MID向けプラスチックの要件熱線膨張係数フィラー充填量 [体積%] 9 方向方向フィラー充填量 [体積%] 線膨張係数方向方向線膨張係数線膨張係数無機 / セラミックフィラー配合による線膨張係数の低下方向方向フィラー充填量 [体積%] MID向けプラスチックの要件熱線膨張係数熱膨張に及ぼす影響: • 分子構造 (非晶性/結晶性/液晶) • 熱転移温度 (Tg, Tm) • フィラー構造 • フィラーのアスペクト比 • フィラー充填量結晶性 semi-crystalline 線膨張係数線膨張係数非晶性 amorphous 温度 [℃] 10 温度 [℃] 成形時のフィラーの配向性 Filler orientation during moulding MID向けプラスチックの要件熱伝導性特殊フィラーを取り込むことで熱伝導性を向上グラファイト銅窒化ホウ素 (BN) 酸化アルミフィラー充填量 vol [%] 11 MID向けプラスチックの要件ヒートマネージメント / 熱伝導性フィラー充填量による物性への影響熱伝導性寸法安定性物性熱膨張ピール強度（金属との密着性）フィラー充填量 12 3Dマイクロ部品対応のEnsinger製MID素材リフローはんだ対応樹脂（融点：260℃以上）耐熱性・パフォーマンス・コストスーパーエンプラ表面実装 (LCP) 汎用エンプラ汎用プラアンテナ (PC/ABS) 13 3Dマイクロ部品対応のEnsinger製MID素材 TECACOMP® PEEK LDS 3980 TECACOMP® LDS TECACOMP® LCP LDS 4107 TECACOMP® PPA LDS TC 4108 ファインピッチ高寸法安定 TECACOMP® PPA LDS TC 4109 熱伝導性熱特性融点 ºC 343 320 285 285 ガラス転移点 ºC 143 - 125 125 耐熱温度 (短期) ºC 300 260 250 250 耐熱温度 (長期) ºC 260 200 150 150 熱線膨張係数 50-100 ºC (x/y) 10-6 K-1 15/25 16/32 38/49 33/34 熱線膨張係数 150-200 ºC (x/y) 10-6 K-1 30/49 85/93 77/94 熱線膨張係数 200-250 ºC (x/y) 10-6 K-1 50/72 34/60 - - 熱伝導率 (x/y) W m-1K-1 - - 0,8 4,3 熱伝導率 (z) W m-1K-1 - - 1,0 1,3 引張強度 MPa 105 95 95 43 引張弾性率 MPa 11.500 11.500 8.750 9.000 % 2,0 1,3 1,7 0,5 kJ/m² 25 10 30 5 機械特性引張破断伸びシャルピー衝撃強度 14 3Dマイクロ部品対応のEnsinger製MID素材エンズィンガーの3種の素材は260℃のはんだ付けに対応可能低線膨張係数により、微細ファインピッチに最適 ① TECACOMP® PEEK LDS 3980 - PEEKは耐熱性、高機械強度、信頼性を要する用途に最適 ② TECACOMP® LCP LDS 4107 - LCPは流動性に優れる ③ TECACOMP® PPA LDS TC 4108 - PPAは熱伝導率を向上させ、放熱性能を有する 15 3Dマイクロ部品対応のEnsinger製MID素材 LDS性能フィラー配合によるメッキへの影響 PEEK + 無機フィラー 16 PEEK +ケイ酸塩ナノチューブ 3Dマイクロ部品対応のEnsinger製MID素材ファインピッチ性能 TECACOMP® LCP LDS 4107のモルフォロジー 300 250 Count 200 150 100 50 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Particule diameter /µm フィラーの分散（ベース：LCP）添加剤の分散添加剤、フィラーを使用することで、以下の点を向上  ファインピッチ性能  機械強度  低熱線膨張係数 17 1.2 1.4 3Dマイクロ部品対応のEnsinger製MID素材ファインピッチ性能 TECACOMP® LCP LDS 4107の微細配線ピッチ = 60 µm  端部でのメッキ粗さを低減  表面粗さを低減 18 ピッチ= 100 µm MIDによるヒートマネージメント TECACOMP® PPA LDS TC 4 LDS機能電気絶縁性熱伝導性 3.5 熱伝導率 [W/(m*K)] 機械特性面方向 in-plane 厚み方向 through-plane 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 Polymer プラスチック（通常） PPALDS LDS PPA reference TECACOMP® TECACOMP PPA LDS TC PPA 4108 4108 （熱伝導性） 19 TECACOMP® TECACOMP PPA LDS LDS TC TC 4109 4109 （熱伝導性） MIDによるヒートマネージメント熱伝導機能と機械機能との統合 Innovative system 従来のシステム Optics PCB LEDs Optics メタルハウジングヒートシンク成形品 LEDs 成形手順: ヒートシンクを成形 (TECACOMP PA66 TC) ホットスタンプ、LDS、熱伝導性の回路キャリアインサート成形等によるメッキ, Ref.: C. Heinle, RF Plast, 2013 20 最後に • TECACOMP®LCP LDS、TECACOMP®PEEK LDSにより、ファインピッチ性能が向上し、MIDの小型化が可能となる • TECACOMP®PPA LDSの熱伝導性プラスチックは更なる機能の統合を可能にする (例：LEDのヒートマネージメント） 21 ご清聴ありがとうございました www.ensinger.jp Matthias Wuchter I Ensinger GmbH I 22.05.2014 お問い合わせはこちらエンズィンガージャパン株式会社テクニカルサービス守屋勝仁 Tel: 03-5878-1903 E-mail: [email protected] Web: www.ensinger.jp Matthias Wuchter I Ensinger GmbH I 22.05.2014