３M 窒化ホウ素クーリングフィラー
TMThe next level of thermal management.

A３Ｍ™ 窒化ホウ素クーリングフィラー

Designing polymers
to manage heat better
用途例

●

●

●

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ノートパソコン、スマートフォン、テレビ、その他のコンシューマーエレクトロニク
ス、自動車用電子機器などのサーマル
インターフェイスマテリアル（TIM) やヒートシンク
高熱伝導性の接着剤、グリース、ポッティングレジン
電気自動車やハイブリットカー向けの高容量バッテリーや電気モーターのハウジング

街路照明用 LED, 室内照明用 LED

コンシューマーエレクトロニクスや自動車用の電子機器、大容量バッテリー、LED 照明、その他の電気・電子機器などの用途においては、組み立ての効率化、部品サイズやその重量を減らすために、高機能ポリマー材料の活用がさらに期待されています。しかし、これらの用途に使用される多くのポリマー材料は固有の熱伝導性を有しており、この熱Inside the Technology
特長と性能

●

伝導性能はデバイスの長期的な信頼性と性能に大きな影響を与えます。

●

剤などに使用可能な高機能添加剤で、熱伝導性と電気絶縁性を向上させることができ●

３M ™ 窒化ホウ素クーリングフィラーを添加することにより、性能、信頼性、省エネ性●ニーズに応えた高機能材料の開発●

３M ™ 窒化ホウ素クーリングフィラーは、さまざまなプラスチック、エラストマー、接着ます。

能を向上させた次世代の電気・電子製品の設計を可能にします。

３M の窒化ホウ素クーリングフィラーは、ポリマーの電気絶縁性を向上しながら、熱伝導率を増加させる高機能セラミック添加剤です。

高熱伝導性
熱拡散や熱伝導性の向上

電気絶縁性
高い絶縁耐力および絶縁破壊電圧
低密度
最終製品の軽量化

優れた加工特性
摩耗性が低く、潤滑性能を有している、一般的に粘度増加は少ない

光学特性
白色性に優れている、良好な表面品質、＞ 95% の反射率を有する

３M ™ 窒化ホウ素クーリングフィラーの添加は、単に材料の熱伝導性を増加するだけで窒化ホウ素：“白いグラファイト”

六方晶窒化ホウ素（hBN）は、高いアスペクト比（2:1 ～ 30:1）を持ち、グラファイトに似た構造を持つ無機材料です。３M の窒化ホウ素はグラファイトとは異なり、白色で電気絶縁性を有しています。

３M ™ 窒化ホウ素クーリングフィラーの粒子形状と組成は、優れた熱伝達と熱拡散を達成するために設計されています。下の図に示すように、熱伝導と熱拡散は、窒化ホウ素の製品グレード（platelets, flakes, agglomerates）およびその配向による影響を受けます。

３M ™ 窒化ホウ素クーリングフィラーは一定方向に配向することで、水平方向もしくは垂直方向に効率的に熱を伝導する” 橋” のような役割を果たします。３M ™ 窒化ホウ素

クーリングフィラーには、水平方向、垂直方向により効率的に配向するような形状に設計された製品ラインナップをご用意しています。

様々な配合設計と加工技術を組み合わせることで窒化ホウ素クーリングフィラーを配向させ、その効果を最大限に発揮させることが重要になります。

はなく、他の要求特性である電気絶縁性、難燃性、機械物性、コンパウンドや全体のコストなどとの総合的なバランスを取りながら配合設計を行うことが可能です。例えば、現在多くの電気・電子機器においては、狭い空間内で熱を効果的に拡散させ、周囲の空気に熱を伝えることができる材料が必要とされています。プラスチック材料はこのよ“私たちは、お客様と一緒に優れた放熱性を有する高機能材料の開発に取り組んでいきます”- Stefanie Wildhack

うな電気・電子機器に多く使われている材料ですが、一般的に熱伝導性はそれほど高くありません。プラスチック材料の熱伝導性の改善という課題に対して、３M ™ 窒化ホ

ウ素クーリングフィラーは非常に効果的な解決方法の一つです。また、３M の窒化ホウ素クーリングフィラーは複雑な形状の軽量部品の開発にも最適で、デザインの柔軟性を向上します。

私たちは３M ™ 窒化ホウ素クーリングフィラーにより、高い熱伝導率を有する高機能材料の開発に貢献します。

With 3M™ Boron Nitride Cooling Fillers, you canachieve polymers with excellent thermal conductivity.

2“３M のテクニカルチームは、長年の経験と技術的な知見をもとに、窒化ホウ素クーリングフィラーのユニークな特性を最大限活用し、お客様の製品開発や配合設計をサポート致します。”

2 mm- Kazuomi Motoda

2 mm

熱拡散／熱伝導水平方向
2 mm X-Y 軸方向

Heat Spreading/Dissipation
In-PlaneHeat Transfer
Through-Plane

x-y Direction

z Direction
熱伝導垂直方向
Z 軸方向

2 mm

Heat Spreading/Dissipation
In-PlaneHeat Transfer
Through-Plane

x-y Direction

z Direction
3３Ｍ™ 窒化ホウ素クーリングフィラー

熱伝導率

面内方向（水平方向）の熱伝導率の比較

プラスチック材料の熱伝導率は、ベースとなるポリマーの熱伝導率とフィラーの状アルミナでは、一般的に熱伝導率を3.5を向上することができます。

* レーザーフラッシュ法（ASTM E 1461/

加剤を使用した場合と比較して、より低い材料密度になります。
例 え ば、Al2O3 を70wt% 含 む PA66 複 合 材 料 の 比 重 は 2.3g/12
熱伝導率 (   W /m • K )

持しながら 15 W/m・K まで熱伝導性能少ない重量の添加で同等レベルの熱伝導率を達成することができます。そのため、窒化ホウ素を添加した材料は、その他の添14～ 4 W/m・K にすることができます。一方、加した場合には、良好な加工特性を維鉱物系や酸化物系の添加剤と比較して、窒化ホウ素ははるかに16添加量によって決まります。例えば、球３M ™ 窒化ホウ素クーリングフィラーを添軽量化

cm 3 です。一 方、３Ｍ ™ 窒 化ホウ素クーリングフィラーを4010wt％含む PA66 複合材料の比重は 1.4 g/cm 3 であり、同等レベルの熱伝導を有しながら約 40％の軽量化が実現可能です。

8３M ™ 窒化ホウ素クーリングフィラーの添加により、製造加工性6の改善と最終部品の軽量化が期待されます。

4DIN EN 821 準拠 )、2 mm サンプルを使2用

0エンジニアリング
プラスチックス

ナイロンコンパウンド
酸化物セラミック
フィラー
60 wt%添加

ナイロンコンパウンド
３M™ 窒化ホウ素
Platelets
60 wt%添加

TPEコンパウンド
３M™ 窒化ホウ素
Platelets
75 wt%添加

熱伝導性フィラーの密度フィラー

密度 (g/cm³)

AIN

3.26

Al2SiO53.60

BN2.25

Al2O3

電気絶縁性

デザインの柔軟性な絶縁層の追加は、部品のサイズとコストを増加させるだけで性を実現することができます。熱伝導性や熱拡散性能と電気絶グラファイトなどの導電性の添加剤を使用する場合、絶縁性を保つために一般的に絶縁層の追加が必要となります。このようなく、効率的な熱伝達を妨げてしまう可能性があります。３Mの窒化ホウ素クーリングフィラーは、高い熱伝導率を達成しながら、高機能材料の電気絶縁性を維持または改善することができます。

代表的な電気特性
電気抵抗
比誘電率

43.99

窒化ホウ素を添加したプラスチック材料は、窒化ホウ素の高い熱伝導率により、従来のプラスチック材料のよりも高い熱伝導縁性を併せ持つことで、金属製のヒートシンクや放熱性シートなどを必要としなくなる可能性があります。さらに、窒化ホウ素を添加した材料は、標準的な製造技術で薄肉部品や複雑な形状の部品に成型することができます。

３M の窒化ホウ素クーリングフィラーを添加したプラスチック材料は、より軽量でシンプルな部品設計、システム設計の達成に>1015 Ohm•cm貢献します。

3.95

３Ｍ™ 窒化ホウ素クーリングフィラー

成型加工性最終成型部品●

少量添加
少ない材料使用量で薄肉の部品を成形可能

速いサイクルタイムとラインスピード
薄肉形状や複雑な形状の部品に使用可能● 金型の摩耗を助長しにくい● 粉塵の発生が少ない●●

軽量、薄肉部品高い放熱性能● 高い放熱性能● シンプルでコンパクトなデザイン● 高い光学反射率●

製品グレード３M ™ 窒化ホウ素クーリングフィラー Platelets
CFP 001 and 003SF<25 μ m の薄いフィルムや繊維、巻き線などに適しています。CFP 003SF はトップサイズをコントロールしています。

化ホウ素クーリングフィラーです。高い流動性と吐出量をの混合物、ポッティングレジンに適しています。

窒化ホウ素クーリングフィラー Agglomerates、Platelets

持ち、シリコーンTIM に最適なグレードです。

３M™ 窒化ホウ素クーリングフィラー●

３M ™ 窒化ホウ素クーリングフィラー
Agglomerates CFA 50M

高い充填量のために設計された柔らかい造粒タイプの窒

３M™ 窒化ホウ素クーリングフィラーと酸化アルミとの比較
原材料

３M ™ 窒化ホウ素クーリングフィラー
Agglomerates CFA 250S

酸化アルミ（Al2O3）
●

●
●

●
●

要求性能を満たすために多くの添加量が必要
複雑な形状や薄肉への成型が困難
硬い添加剤であるため、金型の摩耗を助長しやすい密度が高く、部品重量が重くなる
LED用途での光学反射率は低い

SEM画像：CFA 250S

SEM画像：CFA 50M

３M ™ 窒化ホウ素クーリングフィラー
Flakes CFF 500-3, 200-3３M ™ 窒化ホウ素クーリングフィラー
Flakes CFF 500-15, 200-15

垂直方向への熱伝導性が高いグレードです。

エポキシやシリコーンのような低粘度の材料に適しており、高い熱伝導率を有するグレードです。

３M ™ 窒化ホウ素クーリングフィラー Platelets
CFP 003E, 003, 006, 0075, 009 and 012

シートや射出成型部品など幅広い用途に使用可能です。
SEM画像：CFF 500-3

SEM画像：CFF 500-15

代表特性（規格値ではありません）
粒径分布d(0.9) µmd(0.97) µm

かさ密度Scott(g/cm³)

0.5**

0.8**

–

<0.14–<30

Platelets CFP 001

5n.a.***

–

–

<0.3

<15

Platelets CFP 003E

1–2

2–6

8.5–22.5

–

<0.15

–

<20

Platelets CFP 003

0.5–22–6

6–14––<0.15<20Platelets CFP 003SF–<0.2–<10Platelets CFP 006–<0.22–<15Platelets CFP 007HS–<0.22–<7Platelets CFP 0075–<0.22–<6Platelets CFP 009

20–40–<0.25–<5Platelets CFP 012

200–300––

0.3–0.55<3.5Platelets CFP 012P*d(0.1) µm

d(0.5) μm

SEM画像：CFP 0075

n.a.

３M ™ 窒化ホウ素クーリングフィラー Platelets
CFP 007HS

３M ™ 窒化ホウ素クーリングフィラー Granulated
Platelets CFP 012P

1.5

1.5–3

4.5–8

10–20

トップサイズをコントロールしています。高い光学反射率

押出成型や射出成型での使用に適しています。

1.5–3

5–8

10–20

2–3.5

6–9.5

12–25

2–3.5

6–12

14–32

2–4.5

8–14

65–120

125–190

SEM画像：CFP 003SF<50 μ m の薄いフィルムなどに適しており、CFP 007HS はを持ち、シートの面内方向（水平方向）へ高い熱伝導性

特に成型加工性に優れており、流動性や吐出量が高く、を付与することができます。

SEM画像：CFP 007HS

6SEM画像：CFP 012P

かさ密度DIN(g/cm³)

比表面積(m²/g)

製品グレード

5–10

15–30

35–70

––0.1–0.4<3.5

Agglomerates CFA 50M*

8–20

40–100

120–210––

0.3–0.6<5Agglomerates CFA 250S*

140–260

300–530–––

0.25–0.5<7.5Flakes CFF 500-3*5–120140–240–<450–

0.3–0.6<10Flakes CFF 200-3*

20–150

160–400–––

0.5–0.7<3.0Flakes CFF 500-15*

5–55

65–210–<450–

0.5–0.75<3.0Flakes CFF 200-15*

かさ密度 ISO 23145-2 (DIN)に準拠
粒径分布はレーザー散乱法で測定* 	 粒径分布はレーザー散乱法で測定** SEM画像よりデータ計測*** 50–100 μmの造粒物を含む
hBNのかさ密度を2.25 g/cm³として計算

7

３Ｍ テクノロジープラットフォーム
51 の「テクノロジープラットフォーム」を活用してお客様のビジネスの成功を目指した研究開発を推進しています。

３Ｍは、51 のコア技術を活かし、革新的な技術を独創的な方法で組み合わせる圧倒的な製品開発力を有しています。

これら技術基盤の広さと深さは他社を圧倒し、5 万 5,000 種類を超える製品となって世界の多くの地域でさまざまな課題を解決しています。

研磨材

接着・接合

電子材料

バイオ材料

フィルム

不織布

セラミック

フッ素化学

高性能材料

付加製造法

精密塗布

放射線処理

分析

プロセス設計と管理

先端
複合材料

メタマテリアル

多孔質材料

成形加工

微粒子分散
プロセス

表面処理

加工と包装

歯科材料
歯科矯正用材料

ナノテクノロジー

離形材料

高精細表面

ポリマーメルトプロセス

薄膜とプラズマ処理

検査と計測

材料

プロセス

ディスプレイコンポーネント

ヘルスケア
データ処理

モデリングとシミュレーション

音響制御

エネルギー
コンポーネントライト
マネジメントコンピュータビジョン

ロボティクス

生体物質検出と微生物制御

機能性
グラフィックス

メカニカル
ファスナー

持続可能な設計

データ
サイエンス

センサー

コネクテッドシステム

フレキシブルエレクトロニクス

皮膚・創傷管理促進耐候性

エレクトロニクス
システム

ソフトウェアソリューション

ドラッグ
デリバリー

ろ過と精製

熱制御

機能

デジタル

アプリケーション

Ce

セラミック

３Ｍは鉱石をサンドペーパーに変えることからビジネスを始めました。以来、100年以上にわたって、無機セラミックから驚くほど幅広い製品群を開発し続けています。屋根を保護する頑丈かつ微小な球体、銀行の現金自動預払機（ATM）に使われているタッチパネル、審美性に優れた歯科材料、硬度の非常に高い研磨砥粒、雨に塗れた高速道路でも車線をはっきり示す路面標示材のガラスビーズ、送電線に組み込まれたとても強力な繊維⸺これらは全て、長期にわたる無機セラミックの研究で開発された製品です。３Ｍは未来を実現するこれらの素材を提供し、コンシューマーエレクトロニクス、高度道路交通システムや大気・水質環境のメガトレンドに取り組んでいきます。

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本書に記載してある事項、技術上のデータ並びに推奨は、すべて当社の信頼している実験に基づいていますが、その正確性若しくは完全性について保証するものではありません。
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カスタマーコールセンター

化学製品事業部

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