図1　ADEKAの透��なフィルム�Xの�X伝導率の高い絶縁材料　JPCAショーで�t��

�k般に金�錣��Xを通しやすく、絶縁��は�Xを通しにくい。すなわち放�Xしにくい。こういった常識に反する材料は、セラミックとしてこれまではあった。例えばAlNやAl2O3などである。AlNの�X伝導率は200 W/mK��度と高い。しかし価格も極めて高く、普及していない。また、�X伝導率が高めの�]晶ポリマーで絶縁フィルムを開発する試みが4�Q�iにあった(参考�@料1)。低価格にできる可��性はあったものの、�X伝導率は1W/mK未満に�里泙辰討い�。

今�vのADEKAの�X伝導性フィルムは、電気�B�^が200℃の高�aで10の10乗Ωmと高い絶縁��であるのにもかかわらず、�X伝導率は5〜15 W/mKと比較的高い。����として、5 W/mKのBUR-5590と、10 W/mKで����化したばかりのBUR-6200がある。さらに、15 W/mKの����を開発中である。

フィルムの厚さは、BUR-5590が75µm/110µmの2�|類、BUR-6200は110µmであるが、絶縁破�s電圧は100µm厚で5kVもあるため、IGBTやCool MOSなど使えるパワートランジスタが�Hい。ADEKAによると、LEDの放�Xに使っている例があるという。�]晶ディスプレイのバックライト��に使われているようだ。バックライト����では発�Xを嫌い1W��度の消�J電��で使っていたが、これを5Wにして��(d─ng)度を�屬欧譴�、光の拡�g版と共にLEDの数を��(f┫)らすことができ、低コスト化できる。また、�]晶ディスプレイの場合にはセラミックは加工性が�Kく、�_いという�L(f┘ng)点もある。また、BUR-5590は、UVレーザーの放�Xとしても使われているという。

照����のLEDでは、�H数のLEDチップを並べて使う。�k般に数個直�`に接��したストリングを並�`に数�`並べて光らせることが�Hいため、電源電圧に直�Tするアノードに�瓦靴董▲�ソードはドライバICの出��端子とつながり、接地されないことがある。通常、カソード(n��)はGaN基���笋砲覆�。このためカソード�笋任気�、何らかの絶縁が求められる。放�Xは��須であるから、�X伝導が高く、かつ電気伝導が低い絶縁性が求められるのである。パワートランジスタも同様で、IGBTやMOSFETなどのドレイン�笋�基��端子につながっている。例えばnチャンネルFETだとドレインには��の電源電圧を印加する。基���笋���(sh┫)が放�X効果は高いが、絶縁性も要求されることが�Hいため、電気伝導度が低く、�X伝導率の高い材料が��要となる。絶縁性のグリースを塗りフィルムやセラミックを使うことが�Hい。

図2　放�Xフィルムの�屬縫船奪廚鮑椶擦襦―儘Z：ADEKA

ADEKA����はPETなどの基��フィルムの�屬坊狙�した形になっており、放�X効果をさらに高めるため、Al/Cu��の�屬砲海寮箟錺掘璽箸鮑椶�、基��のPETフィルムをはがした後にCuの配線パターンなどを形成して使う。例えば図2のようにCu�屬鉾焼���チップを載せ、Al/Cu��の下にもこのフィルムを通して、放�Xフィンを設ける。放�X��(フィン)は電気的に絶縁されているため、使いやすい。

このフィルムの価格もアルミナの1/5��度の価格で供給できるとしている。ただし、アルミナは中国��が出�vり価格低下を引き��こしているが、まだ�眼^できると見ている。しかも信頼性と����の点では、中国��セラミックよりも�Mっていると�O信を見せる。

パワーデバイスでは、動作時は発�Xする�k��(sh┫)、オフ時は室�a以下に冷やされる。このため�a度サイクル加�]試�xはマストだ。-55℃〜125℃の�a度サイクル試�xでは3,000サイクルをクリヤしているという。実はポリマー�`脂のフィルムに添加したフィラーはCuの�X膨張係数に�Zい材料を入れたという。これによってクラックの発�擇鯔匹い任い�。

10 W/mKの����や開発中の15 W/mKクラスの����はクルマのヘッドライドや、フロントガラスをディスプレイとして使うHUD（ヘッドアップディスプレイ）の光源の放�X��に検討が始まっているという。

���X/放�Xフィルム2��で�Xを逃がす
�k��(sh┫)、パナソニックのパワーデバイスの放�Xアプローチは、�X伝導性は良いが、少し電流が流れるフィルム�Xのグラファイトと、���Xシートを使う。フィルム�XのグラファイトPGS（Pyrolytic Graphite Sheet）は、�X伝導率がCuやAlなどの金�錣茲蠅盥發�、むしろダイヤモンドに�Zい。ダイヤモンドの�X伝導率2000 W/mKに�瓦靴董�厚さ10µmのPGSは1900W/mK�Zくある。�j(lu┛)雑把に言ってCuの2〜4倍の�X伝導率だ。ダイヤモンドの弱点は言うまでもなく価格。

このグラファイトPGSは、2次元カーボンのグラフェンを層�Xに�_ねた構�]をしており、平�C�屬凡pって�Xを伝えやすい。しかも折り曲げに�咾�。こればグラフェン層間にある����を挟み込んだためだとしている。PGSは2500℃〜3000℃という高�aの電気炉でポリイミドを溶かし反応させて作るという。

パナソニックはもう�kつ、�Xを伝えにくい���XフィルムNASBIS（Nano Silica Balloon Insulator）も開発した。このフィルムは厚さ100µmで0.02 W/mKと�Xを逃がしにくい。��常に小さなエアロゲル��子の中に空気を閉じ込めたような構�]で���X効果を�uている。発砲スチロールのような空気を含むゲル�Xの����がこのシートのカギを�曚�。この����（図3）を�~機溶剤などに溶かし不�E布などに浸み込ませることでシート�Xに加工して使う。

図3　瓶に入れたパナソニックの���X����NASBIS

例えばスマートフォンなどでは、RFパワー半導��やアプリケーションプロセッサなど発�Xする半導��の�a度が�屬�ると、�]晶ディスプレイ画�C�屬某Г爐蕕�発�擇垢襪箸い�。そのような場合、ICチップとディスプレイの間に���Xフィルムをはさみ、さらにグラファイトフィルムPGSで�Cに�pって�Xを逃がす、という����を�[定している（図4）。ICチップのピーク�a度を下げられるため、色むらを抑えられるとしている。

図4　���X/放�Xフィルムでスマホの局所�Xを平�C�Xに逃がす　出�Z：パナソニック

���XフィルムNASBISは、�挪性のフィルムであり、水をはじくため、プラスチックフィルムを使うプリンテッドエレクトロニクスに使える可��性がある。プラスチック�屬謀纏��v路を形成する研�|は10�Q以�屬��iからなされてきたが、耐水性の問��が解��せず、������命の�]いスマホなどに�~機ELフィルムが使われてきただけに�里泙襦�

�k般に、フィルムのメリットは加工性が優れていることだ。セラミックのような硬い��だと、加工しにくい。しかも�j(lu┛)きさが��まっていて�O�y(t┓ng)な�j(lu┛)きさに変えられない。不�E布やフィルム�Xだと、小さく切ることも�~単である�屬�、ロール-ツー-ロール��(sh┫)式のような量�妌場での�j(lu┛)�C積も可�Δ世箸い�。パナソニックは、この不�E布フォルムを不�E布メーカーと共同で、この����を浸み込ませ、開発した。このため、セットメーカーや放�Xを��要とするメーカーには����を販売するのではなく、フィルム�屬鵬湛�した形で提供するとしている。

参考�@料
1. 高い�X伝導性をもつ新しい絶縁材料、エポキシ�`脂とフィラーの開発進む (2011/08/17)