負熱膨張性微粒子による電子デバイスのサーマル·マネジメント

摘要

微細化や高出力化が進む電子デバイスはじめ様々な産業分野で熱膨張制御が強く求められている．例えばパワー半導体や3次元集積回路（Three-Dimensional Integrated Circuit; 3DIC）など先端デバイスの高機能化·省電力化·長寿命化には，樹脂フィルム，接着剤，層間樹脂充填材（アンダーフィル）などの熱膨張制御が不可欠とされる．それらの部材は数μm程度であり，サブミクロンから1μm程度の熱膨張抑制剤が必要である．現在までこの目的で商業的に使われているのはシリカ（SiO_2）のナノ粒子である．しかし，シリカの線膨張係数αは，小さいと言ってもあくまで正（α～0.5ppm/K）であり，効果に限界がある．このため「温めると縮む」負熱膨張（Negative Thermal Expansion; NTE）に関心が集まっている．1950年代にβ-eucryptite(LiAlSiO_4)などが開発された負熱膨張材料は，近年，特にこの10年で研究が飛躍的に進展し，従来の10倍を超える巨大な負の線膨張係数を有する材料まで現れた．しかし，バルク体で発揮される負熱膨張特性を微粒子でも維持することは，技術的に難しい．