25/3 粒径制御による表面金属化ダイヤモンド／液体金属複合材の高性能熱界面材料としての応用ChatGPT に質問する
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- 2025年8月8日
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高性能TIMに向けた液体金属・ダイヤモンド複合材の開発と応用可能性
本稿は、高出力電子機器および高集積半導体チップの急速な進展に伴い、熱マネジメントの課題解決を目的とした高性能熱界面材料（TIM）への需要が高まっている現状を踏まえ、その対応策として液体金属複合材料の開発成果を示すものである。
高出力電子デバイスおよび高集積半導体チップの発展により、高性能熱界面材料（TIM）への需要が一層高まっている。
従来の高分子系TIM（熱伝導率 < 0.2 W m⁻¹ K⁻¹）に比し、ガリウム系液体金属（15〜39 W m⁻¹ K⁻¹）は著しく高い熱伝導率を有し、次世代TIMとして有望視されている。
しかしながら、液体金属は実パッケージング応用において漏洩リスクを抱えるという課題が存在する。
本研究では、Cr/Cuの二層金属被覆を施したダイヤモンド微粒子とEGaInSn液体金属を機械的に混合し、液体金属複合材を作製した。さらに、大小二種の粒子サイズ構成の影響についても検討を行った。
ダイヤモンド充填率50 vol%（小粒子10 vol%、大粒子40 vol%）の条件下において、当該複合材の熱伝導率は117.8 ± 1.0 W m⁻¹ K⁻¹を示した。
TIM性能評価の結果、本複合材の冷却効率は市販の液体金属製品に比して約1.9倍の向上を示した。
さらに、本複合材は高出力LEDデバイスにおいても優れた放熱性能を示し、実用的な熱対策材としての可能性を実証した。
本研究成果は、日増しに高まる熱マネジメント要求に応える有力な解決策となる可能性を示唆している。