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市場調査レポート

熱伝導材料 (TIM) 2016 - 2026年:状況・機会・市場予測 - 高分子・金属熱材料の技術ベンチマーキング・市場評価による機会の明示

Thermal Interface Materials 2016-2026: Status, Opportunities and Market Forecasts - Technology Benchmarking and Market Appraisal Hghlighting Opportunities for Polymeric and Metallic Thermal Materials

発行 IDTechEx Ltd. 商品コード 326441
出版日 ページ情報 英文 206 Slides
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熱伝導材料 (TIM) 2016 - 2026年:状況・機会・市場予測 - 高分子・金属熱材料の技術ベンチマーキング・市場評価による機会の明示 Thermal Interface Materials 2016-2026: Status, Opportunities and Market Forecasts - Technology Benchmarking and Market Appraisal Hghlighting Opportunities for Polymeric and Metallic Thermal Materials
出版日: 2016年04月25日 ページ情報: 英文 206 Slides
概要

世界の熱伝導材料 (TIM) 市場は2026年までに35億米ドルに拡大すると予測されています。

当レポートでは、熱伝導材料 (TIM) 市場について調査分析し、種類、特徴、関連技術、新材料・技術、用途別の市場、市況、および今後の予測などをまとめ、お届け致します。

第1章 エグゼクティブサマリー

第2章 イントロダクション

第3章 促進因子

  • 電子故障の原因
  • パワーエレクトロニクス用途における温度上昇
  • パワーエレクトロニクス用途における温度低下
  • TIM (熱伝導材料) を用いる潜在的メリット
  • 調査目的
  • システムレベル性能の主要因

第4章 TIM (熱伝導材料) の特徴付け

  • TIM指定
  • 熱伝導率 vs 熱抵抗
  • TIMの熱試験
  • TIM試験の3つの方法
  • レーザーフラッシュ拡散率
  • ホットディスク
  • ASTM-D5470
  • ASTM D5470の問題
  • 寿命試験
  • 付着性試験

第5章 TIM (熱伝導材料) の種類

  • 10種のTIM
  • ベンチマーキング用語の定義
  • 感圧式粘着テープ
  • 熱流体接着剤
  • 熱グリース
  • 熱グリースに関する問題
  • 熱グリースの粘着性
  • 熱グリースに関する技術データ
  • 充填材の効果、マトリクスおよび熱伝導性に関するローディング
  • 熱ゲル
  • 熱ペースト
  • ゲル・ペーストに関する技術データ
  • エラストマーパッド
  • エラストマーパッドのメリット・デメリット
  • 相変化物質
  • 市販の相変化物質の動作温度範囲
  • グラファイト
  • 金属TIM
  • 合金、または相変化金属
  • 軟質合金 vs 硬質合金
  • 合金・相変化金属のメリット・デメリット
  • 合金の特徴
  • 圧縮性伝導材料
  • 液体金属

第6章 TIM (熱伝導材料) のベンチマーキング

  • TIMの選択に影響を及ぼす要因
  • 動作圧力
  • 空洞
  • TIMの特徴
  • TIMの比較
  • 市販のTIMの熱伝導範囲
  • 市販のTIMの最大使用温度
  • 充填剤の効率

第7章 関連技術

  • ヒートスプレッダー
  • 熱基板技術
  • 浸漬冷却

第8章 新材料・破壊的技術

  • 熱分解性グラファイトシート (PGS)
  • ナノ粒子安定化合金:Kings College London
  • ナノ構造セラミクス:Cambridge Nanotherm
  • 熱グリース向けの新しい導電性粒子充填剤
  • カーボンナノチューブ (CNT)
  • カーボンナノチューブ:Stanford University
  • グラフェン
  • グラフェン:XG Science
  • グラフェン:NanoXplore
  • グラフェンナノプレートレット:University of California Riverside
  • ナノダイヤモンド重点ポリマー:Carbodeon
  • 2D窒化ホウ素
  • 金属ナノ粒子充填剤:Inkron
  • ナノ構造金属-ポリマー複合材:Chalmers University of Technology
  • 銀フレークベースの導電性接着剤:昭和電工

第9章 市場

  • TIMの利用
  • 主な要件:用途別
  • 材料:用途別
  • LED照明
  • LED照明のメリット
  • LEDの温度を上昇させる効果
  • 太陽光発電
  • 太陽電池効率に対する気温の効果
  • 集光型太陽光発電
  • レーザー
  • レーザー技術の進化
  • 熱管理を改善するレーザーダイオードのパッケージング
  • レーザーにおけるTIMとしての合金
  • 半導体熱パッケージング
  • 半導体熱パッケージングにおけるターゲットアプリケーション
  • 企業向けコンピューティング
  • 個人向けコンピューティング
  • パーソナルコンピューティングにおけるTIMの事例
  • パーソナルコンピューティングにおけるTIMの多様性
  • モバイル端末装置
  • 家電におけるTIMの事例
  • 通信機器
  • 通信機器からの熱流束の増加
  • 防衛・航空宇宙
  • 自動車エレクトロニクス
  • 医療エレクトロニクス

第10章 新たな用途

  • 炭化ケイ素半導体
  • 炭化ケイ素半導体向けTIM
  • GaN半導体
  • ウェアラブルエレクトロニクス
  • IGBT
  • 熱電発電装置

第11章 特許・出版

  • Googleの動向
  • 世界の特許公報
  • 科学ジャーナル記事
  • 主要企業
  • TIMメーカー

第12章 バリューチェーン

第13章 市況

  • TIMのコスト
  • 市場シェア:TIM種類別
  • 市場シェア:用途別
  • 地域分析

第14章 予測

  • 予測:TIM種類別
  • 市場シェア:TIM種類別
  • 予測:用途別
  • 市場シェア:用途別
  • 予測
  • 予測:TIM種類別 (金額ベース)
  • 予測:用途別(金額ベース)
  • 前提条件

第15章 限界・抑制因子・脅威

第16章 世界的な機会

第17章 企業プロファイル

  • 3M Electronic Materials
  • AI Technology
  • AIM Specialty Materials
  • AOS Thermal
  • Denka
  • DK Thermal
  • Dow Corning
  • Dymax Corporation
  • Ellsworth Adhesives
  • Enerdyne
  • European Thermodynamics Ltd
  • Fujipoly
  • Fralock
  • GrafTech
  • Henkel
  • Honeywell
  • Indium Corporation
  • Inkron
  • Kitagawa Industries
  • Laird Tech
  • LORD
  • MA Electronics
  • MH&W International
  • Minteq
  • Momentive
  • Parker Chomerics
  • Resinlab
  • Schlegel Electronics Materials
  • ShinEtsu
  • Timtronics
  • Universal Science

図表

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目次

The market for thermal interface materials will reach $3.5bn by 2026.

Overheating is the most critical issue in the computer industry. It limits further miniaturisation, power, performance and reliability. The escalation of power densities in electronic devices has made efficient heat removal a crucial issue for progress in information, communication, energy harvesting, energy storage and lighting technologies. As long as electronic systems aren't monolithic, but are built from a wide range of materials such as metals, polymers, ceramics and semiconductors, there will be a need for thermal interface materials.

The contact area between high power, heat generating components and heat sinks can be as low as 3%, due to the micro-scale surface roughness. Thermal interface materials are required to enhance the contact between the surfaces, and decrease thermal interfacial resistance, and increase heat conduction across the interface.

Proper selection of Thermal Interface Materials is crucial for the device efficiency. Instead of sophisticated cooling technique, it is often better to invest in the interface material. Without good thermal contact, the use of expensive thermally conducting materials for the components is a waste.

The most appropriate choice of thermal interface material has been shown to:

  • Reduce total cost of ownership
  • Eliminate of the need for liquid cooling
  • Reduce system cooling power consumption
  • Reduce building power consumption
  • Increase operational lifetime

The geographic breakdown of sales of thermal interface materials, included in Thermal Interface Materials 2016-2026, demonstrates this is truly a global industry:

Breakdown of TIM sales by region

                        Source: IDTechEx

Innovation in this industry is driven forward by:

Thermal Interface Materials 2016-2026 includes a technology appraisal of the ten key technologies:

  • 1. Pressure-Sensitive Adhesive Tapes
  • 2. Thermal Adhesives
  • 3. Thermal Greases
  • 4. Thermal Gels, Pastes and Liquids
  • 5. Elastomeric Pads
  • 6. Phase Change Materials
  • 7. Graphite
  • 8. Solders and Phase Change Metals
  • 9. Compressible Interface Materials
  • 10. Liquid Metals

The technologies and chemistries are described and compared, and performance data from a wide selection of commercially available products is benchmarked.

There are many current and growing opportunities for these technologies to be used in the following markets:

  • LED lighting
  • Photovoltaics
  • Lasers
  • Telecommunications equipment
  • Automotive electronics
  • Industrial computing
  • Defence and aerospace electronics
  • Consumer and mobile handhold electronics
  • Medical electronics
  • Wireless sensor networks
  • PCB testing equipment

The importance and uses of TIMs in these industries, the materials used most frequently and the market size is presented.

The state of the market in 2016, a geographic breakdown of the market, and forecasts to 2026, are separated by TIM type and by application. These have been compiled after an extensive interview program with thermal interface material manufacturers making a variety of materials, and many different applications, and using financial data published by public companies. Thermal Interface Materials 2016-2026 includes profiles of 31 companies working in this industry.

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Table of Contents

1. EXECUTIVE SUMMARY

  • 1.1. Potential benefits of using TIMs
  • 1.2. Drivers for the improvement of TIMs
  • 1.3. Properties of Thermal Interface Materials
  • 1.4. Research Aims
  • 1.5. Uses for thermal interface materials
  • 1.6. Key requirements by application
  • 1.7. Materials by Application
  • 1.8. Market Share by TIM type in 2016
  • 1.9. Market Share by Application in 2016
  • 1.10. Forecast by TIM type
  • 1.11. Forecast by Application
  • 1.12. Factors affecting adoption
  • 1.13. Opportunities for developments
  • 1.14. Growing Markets

2. INTRODUCTION

  • 2.1. Schematics to show the role of Thermal Interface Materials
  • 2.2. Comparison to Die Attach Technologies

3. DRIVERS

  • 3.1. Causes of Electronic Failure
  • 3.2. Temperature increase in Power Electronic Applications
  • 3.3. Reducing temperature in Power Electronics Applications
  • 3.4. Potential benefits of using TIMs
  • 3.5. Drivers for the improvement of TIMs
  • 3.6. Research Aims
  • 3.7. Key Factors in System Level Performance

4. CHARACTERISING TIMS

  • 4.1. TIM Designation
  • 4.2. Thermal Conductivity vs Thermal Resistance
  • 4.3. Thermal Testing of TIMs
  • 4.4. Three Methods for Testing of TIMs
  • 4.5. Laser Flash Diffusivity
  • 4.6. Hot Disk
  • 4.7. ASTM-D5470
  • 4.8. Problems with ASTM D5470
  • 4.9. Life-time Testing
  • 4.10. Adhesion Testing

5. TYPES OF THERMAL INTERFACE MATERIAL

  • 5.1. Ten Types of Thermal Interface Material
  • 5.2. Definitions of Benchmarking Terms
  • 5.3. Pressure-Sensitive Adhesive Tapes
  • 5.4. Thermal Liquid Adhesives
  • 5.5. Thermal Greases
  • 5.6. Problems with thermal greases
  • 5.7. Viscosity of Thermal Greases
  • 5.8. Technical Data on Thermal Greases
  • 5.9. The effect of filler, matrix and loading on thermal conductivity
  • 5.10. Thermal Gels
  • 5.11. Thermal Pastes
  • 5.12. Technical Data on Gels and Pastes
  • 5.13. Elastomeric pads
  • 5.14. Advantages and Disadvantages of Elastomeric Pads
  • 5.15. Phase Change Materials (PCMs)
  • 5.16. Operating Temperature Range of Commercially Available Phase Change Materials
  • 5.17. Graphite
  • 5.18. Metal TIMs
  • 5.19. Solders or Phase Change Metals
  • 5.20. Which solder?
  • 5.21. Soft Solder vs Hard Solder
  • 5.22. Advantages and Disadvantages of Solders and Phase Change Metals
  • 5.23. Properties of solders
  • 5.24. Compressible Interface Materials
  • 5.25. Liquid Metal

6. BENCHMARKING OF THERMAL INTERFACE MATERIALS

  • 6.1. Factors which influence the choice of TIM
  • 6.2. Operating Pressure
  • 6.3. Voids
  • 6.4. Properties of Thermal Interface Materials
  • 6.5. Comparison of Thermal Interface Materials
  • 6.6. Bounds on Thermal Conductivity of Commercially Available Thermal Interface Materials
  • 6.7. Maximum Operating Temperature of Commercially Available Thermal Interface Materials
  • 6.8. Efficiencies of fillers

7. RELATED TECHNOLOGIES

  • 7.1. Heat Spreaders
  • 7.2. Thermal Substrate Technologies
  • 7.3. Immersion Cooling
  • 7.4. Metallic foam heat exchangers - Versarien

8. EMERGING MATERIALS AND DISRUPTIVE TECHNOLOGIES

  • 8.1. Pyrolytic Graphite Sheet (PGS)
  • 8.2. Nanoparticle-Stabilized Solders - Kings College London
  • 8.3. Nano-structured ceramics - Cambridge Nanotherm
  • 8.4. New Conducting Particle Fillers for Thermal Greases
  • 8.5. Carbon Nanotubes (CNT)
  • 8.6. Carbon nanotubes - Stanford University
  • 8.7. Graphene
  • 8.8. Graphene - XG Science
  • 8.9. Graphene - NanoXplore
  • 8.10. Graphite Nanoplatelet - University of California Riverside
  • 8.11. Nanodiamond filled polymers - Carbodeon
  • 8.12. 2D Boron Nitride
  • 8.13. Metal nanoparticle fillers - Inkron
  • 8.14. Nanostructured metal-polymer composites - Chalmers University of Technology
  • 8.15. Silver flake-based conductive adhesives - Showa Denko

9. MARKETS

  • 9.1. Uses for thermal interface materials
  • 9.2. Key requirements by application
  • 9.3. Materials by Application
  • 9.4. LED Lighting
  • 9.5. Advances in LED lighting
  • 9.6. Effects of increasing the temperature of an LED
  • 9.7. Photovoltaics
  • 9.8. Effect of Temperature on Solar Cell Efficiency
  • 9.9. Concentrated Photovoltaics
  • 9.10. Lasers
  • 9.11. Evolution of laser technology
  • 9.12. Packaging of Laser Diodes to improve Thermal Management
  • 9.13. Solder as the TIM in lasers
  • 9.14. Semiconductor Thermal Packaging
  • 9.15. Targeted applications within Semiconductor Thermal Packaging
  • 9.16. Enterprise Computing
  • 9.17. Personal Computing
  • 9.18. Examples of TIMs in Personal Computing
  • 9.19. Varieties of TIM in Personal Computing
  • 9.20. Mobile Hand-held Devices
  • 9.21. Examples of TIM in Consumer Electronics
  • 9.22. Telecommunications Equipment
  • 9.23. Increasing heat flux from telecommunication equipment
  • 9.24. Defence and Aerospace
  • 9.25. Automotive Electronics
  • 9.26. Medical Electronics

10. EMERGING APPLICATIONS

  • 10.1. Silicon Carbide Semiconductors
  • 10.2. TIMs for Silicon Carbide Semiconductors
  • 10.3. GaN Semiconductors
  • 10.4. Wearable Electronics
  • 10.5. IGBT
  • 10.6. Thermoelectric Generators

11. PATENTS AND PUBLICATIONS

  • 11.1. Google Trends
  • 11.2. Worldwide Patent Publications
  • 11.3. Scientific Journal Articles
  • 11.4. Key Players
  • 11.5. Thermal Interface Material Manufacturers
  • 12. VALUE CHAINS

13. STATE OF THE MARKET IN 2016

  • 13.1. Cost of TIM
  • 13.2. Market Share by TIM type in 2016
  • 13.3. Market Share by Application in 2016
  • 13.4. Geographic Breakdown

14. FORECAST 2016-2026

  • 14.1. Forecast by TIM type
  • 14.2. Market Share by TIM type in 2026
  • 14.3. Forecast by Application
  • 14.4. Market Share by Application in 2026
  • 14.5. Forecast Narrative
  • 14.6. Forecast by TIM Type ($M)
  • 14.7. Forecast by Application Type ($M)
  • 14.8. Assumptions

15. LIMITATIONS, RESTRAINTS AND THREATS

  • 15.1. Factors affecting adoption
  • 15.2. Threats to the Industry
  • 15.3. Global Opportunities
  • 15.4. Opportunities for developments

16. THE WINNERS WILL ADDRESS...

  • 16.1. Growing Markets

17. COMPANY PROFILES

  • 17.1. 3M Electronic Materials
  • 17.2. AI Technology
  • 17.3. AIM Specialty Materials
  • 17.4. AOS Thermal
  • 17.5. Denka
  • 17.6. DK Thermal
  • 17.7. Dow Corning
  • 17.8. Dymax Corporation
  • 17.9. Ellsworth Adhesives
  • 17.10. Enerdyne
  • 17.11. European Thermodynamics Ltd
  • 17.12. Fujipoly
  • 17.13. Fralock
  • 17.14. GrafTech
  • 17.15. Henkel
  • 17.16. Honeywell
  • 17.17. Indium Corporation
  • 17.18. Inkron
  • 17.19. Kitagawa Industries
  • 17.20. Laird Tech
  • 17.21. LORD
  • 17.22. MA Electronics
  • 17.23. MH&W International
  • 17.24. Minteq
  • 17.25. Momentive
  • 17.26. Parker Chomerics
  • 17.27. Resinlab
  • 17.28. Schlegel Electronics Materials
  • 17.29. ShinEtsu
  • 17.30. Timtronics
  • 17.31. Universal Science
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