(57)【要約】【課題】優れた熱伝導性を有する複合材料を提供すること。【解決手段】熱伝導性フィラーをマトリックス中に分散させてなる熱伝導性複合材料であって、  前記熱伝導性フィラーが、平均粒子径が１０〜１００μｍの窒化ホウ素粒子と、平均粒子径が前記窒化ホウ素粒子の平均粒子径の１／１００〜１／２の窒化アルミニウム粒子との混合物であり、  前記窒化ホウ素粒子の含有率が、前記窒化ホウ素粒子と前記窒化アルミニウム粒子との合計量に対して６０〜９０体積％であり、  前記熱伝導性フィラーの含有率が、前記複合材料の全量に対して８０〜９５体積％であり、かつ、  前記複合材料の空隙率が１０体積％以下である、ことを特徴とする熱伝導性複合材料。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導性フィラーをマトリックス中に分散させてなる熱伝導性複合材料であって、
前記熱伝導性フィラーが、平均粒子径が１０〜１００μｍの窒化ホウ素粒子と、平均粒子径が前記窒化ホウ素粒子の平均粒子径の１／１００〜１／２の窒化アルミニウム粒子との混合物であり、
前記窒化ホウ素粒子の含有率が、前記窒化ホウ素粒子と前記窒化アルミニウム粒子との合計量に対して６０〜９０体積％であり、
前記熱伝導性フィラーの含有率が、前記複合材料の全量に対して８０〜９５体積％であり、かつ、
前記複合材料の空隙率が１０体積％以下である、
ことを特徴とする熱伝導性複合材料。
【請求項２】
前記窒化ホウ素粒子の含有率が、前記窒化ホウ素粒子と前記窒化アルミニウム粒子との合計量に対して７０〜９０体積％であり、
前記熱伝導性フィラーの含有率が、前記複合材料の全量に対して８５〜９５体積％である、
ことを特徴とする請求項１に記載の熱伝導性複合材料。
【請求項３】
前記窒化ホウ素粒子が六方晶系の板状窒化ホウ素粒子であることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱伝導性複合材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱伝導性フィラーをマトリックス中に分散させてなる熱伝導性複合材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化ホウ素は熱伝導性の高い高絶縁性の材料として知られており、窒化ホウ素粒子を熱伝導性フィラーとしてマトリックス中に分散させた様々な熱伝導性複合材料が開発されている。例えば、特開２０１０−２６０２２５号公報（特許文献１）では、平均粒子径が相違する２種類の窒化ホウ素粉末を熱伝導性フィラーとして含有するシリコーン積層体を積層方向から切断してなる熱伝導性成形体が開示されている。
【０００３】
また、アルミナ、窒化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素、ダイヤモンド、グラファイト等の他の熱伝導性材料の粒子と窒化ホウ素粒子とを組み合わせて用いた熱伝導性複合材料も開発されており、例えば、特開２０１１−１８４５０７号公報（特許文献２）では、（Ａ）平均粒子径３０〜４９μｍ、平均球形度０．８５以上のアルミナ、（Ｂ）平均粒子径２〜８μｍ、黒鉛化指数２．０〜７．０、粉末Ｘ線回折における（００２）面と（１００）面のピーク強度比Ｉ（００２）／Ｉ（００１）が６〜１８である窒化ホウ素、（Ｃ）平均粒子径０．１〜３μｍの窒化アルミニウムからなり、（Ａ）／（Ｂ）の割合が体積比で８０／２０〜７０／３０であり、かつ（Ａ）十（Ｂ）の体積合計（Ａ＋Ｂ）と（Ｃ）の割合（Ａ＋Ｂ）／（Ｃ）が体積比で９５／５〜７５／２５である高熱伝導性フィラーを含有してなる樹脂組成物が開示されている。
【０００４】
さらに、特開２０１２−２０１１０６号公報（特許文献３）では、
（ｉ）六方晶窒化ホウ素粉末（Ａ）の平均粒子径が２０〜５０μｍであり、酸化アルミニウム粉末（Ｂ）の平均粒子径が０．５〜５μｍであり、（Ａ）：（Ｂ）の配合割合が体積比で７３〜９：１の熱伝導性フィラー４０〜７０体積％含有してなるシリコーン樹脂組成物を積層したシリコーン積層体を、積層方向から切断してなる熱伝導性成形体、及び、
（ｉｉ）六方晶窒化ホウ素粉末（Ａ）の平均粒子径が２０〜５０μｍであり、窒化アルミニウム粉末（Ｂ）の平均粒子径が０．５〜５μｍであり、（Ａ）：（Ｂ）の配合割合が体積比で７３〜９：１の熱伝導性フィラー４０〜７０体積％含有してなるシリコーン樹脂組成物を積層したシリコーン積層体を、積層方向から切断してなる熱伝導性成形体、
が開示されている。
【０００５】
しかしながら、このような従来の熱伝導性複合材料であっても、熱伝導性の向上に限界があり、必ずしも十分な熱伝導性を達成できるものではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２６０２２５号公報
【特許文献２】特開２０１１−１８４５０７号公報
【特許文献３】特開２０１２−２０１１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、優れた熱伝導性を有する熱伝導性複合材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、熱伝導性フィラーとしてそれぞれ特定の平均粒子径を有する窒化ホウ素粒子と窒化アルミニウム粒子とを用い、それらを特定の混合割合で従来より高い特定のフィラー充填率となるようにマトリックス中に分散せしめるとともに、得られる複合材料の空隙率が特定の空隙率より低くなるようにした場合に、驚くべきことに、窒化ホウ素粒子と窒化アルミニウム粒子との相乗効果によりそれぞれを単独で用いた場合より高い熱伝導性を有する複合材料が得られるようになることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明の熱伝導性複合材料は、熱伝導性フィラーをマトリックス中に分散させてなる熱伝導性複合材料であって、
前記熱伝導性フィラーが、平均粒子径が１０〜１００μｍの窒化ホウ素粒子と、平均粒子径が前記窒化ホウ素粒子の平均粒子径の１／１００〜１／２の窒化アルミニウム粒子との混合物であり、
前記窒化ホウ素粒子の含有率が、前記窒化ホウ素粒子と前記窒化アルミニウム粒子との合計量に対して６０〜９０体積％であり、
前記熱伝導性フィラーの含有率が、前記複合材料の全量に対して８０〜９５体積％であり、かつ、
前記複合材料の空隙率が１０体積％以下である、
ことを特徴とするものである。
【００１０】
このような本発明の熱伝導性複合材料においては、前記窒化ホウ素粒子の含有率が、前記窒化ホウ素粒子と前記窒化アルミニウム粒子との合計量に対して７０〜９０体積％であり、かつ、前記熱伝導性フィラーの含有率が、前記複合材料の全量に対して８５〜９５体積％であることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の熱伝導性複合材料においては、前記窒化ホウ素粒子が、六方晶系の板状窒化ホウ素粒子であることが好ましい。
【００１２】
なお、本発明の熱伝導性複合材料において優れた熱伝導性が得られる理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、先ず、窒化アルミニウム粒子は窒化ホウ素粒子よりも本来は高い熱伝導率を有するが、窒化アルミニウム粒子の配合量を増やしていくと空隙率が大きくなってしまい、粒子間の界面接触が不良となって界面抵抗が増大して熱伝導率は却って低下してしまうこととなり、従来は窒化アルミニウム粒子を添加しても十分に高い熱伝導率を有する複合材料を得ることができなかった。それに対して、本発明の熱伝導性複合材料においては、熱伝導性フィラーとして特定の平均粒子径を有する窒化ホウ素粒子と、それより小さい特定の平均粒子径を有する窒化アルミニウム粒子とを用いるとともに、それらを特定の混合割合で従来より高い特定のフィラー充填率となるようにマトリックス中に分散せしめることにより、比較的柔軟性を有する窒化ホウ素粒子が重なり合った形態で複合材料中において高密度に充填されるようになり、通常のフィラー含有複合材料では考えられない非常に高いフィラー充填率において得られる複合材料の空隙率を特定の空隙率より低く抑えることが可能となる。そして、そのような複合材料においては、窒化ホウ素粒子が変形できる範囲内で窒化ホウ素粒子により窒化アルミニウム粒子が包含される形態となり、窒化アルミニウム粒子と窒化ホウ素粒子との間に窒化ホウ素粒子の柔軟性によって密着した界面が形成される。このような窒化アルミニウム粒子と窒化ホウ素粒子との界面は、窒化アルミニウム粒子同士の界面よりも非常に熱抵抗が小さい界面抵抗を有するため、本発明の熱伝導性複合材料においては、このような窒化アルミニウム粒子と窒化ホウ素粒子との界面抵抗の低さと、窒化アルミニウム粒子が本来有する熱伝導率の高さとが相まって、驚くべきことに、窒化ホウ素粒子と窒化アルミニウム粒子との相乗効果によりそれぞれを単独で用いた場合より高い熱伝導性を有する複合材料が得られるようになると本発明者らは推察する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、優れた熱伝導性を有する熱伝導性複合材料を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例及び比較例で作製した円柱状の複合材料及びそれから切り出した熱伝導率（ｘ軸方向）測定用試料を示す模式図である。
【図２】実施例１〜５及び比較例１〜９で得られた複合材料における窒化ホウ素粒子含有率とｘ軸方向の熱伝導率との関係を示すグラフである。
【図３】実施例１〜５及び比較例１〜９で得られた複合材料における窒化ホウ素粒子含有率とｚ軸方向の熱伝導率との関係を示すグラフである。
【図４】実施例１〜５及び比較例１〜９で得られた複合材料における窒化ホウ素粒子含有率と空隙率との関係を示すグラフである。
【図５】実施例２で得られた複合材料の断面のＳＥＭ像を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図６】比較例２で得られた複合材料の断面のＳＥＭ像を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図７】実施例４で得られた複合材料の断面のＳＥＭ像を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図８】比較例１０〜１５で得られた複合材料における窒化ホウ素粒子含有率とｘ軸方向及びｚ軸方向の熱伝導率との関係を示すグラフである。
【図９】比較例１１で得られた複合材料の断面のＳＥＭ像を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の熱伝導性複合材料について、その好適な実施形態に即して詳細に説明する。
【００１６】
本発明の熱伝導性複合材料は、熱伝導性フィラーをマトリックス中に分散させてなる熱伝導性複合材料であって、
前記熱伝導性フィラーが、平均粒子径が１０〜１００μｍの窒化ホウ素粒子と、平均粒子径が前記窒化ホウ素粒子の平均粒子径の１／１００〜１／２の窒化アルミニウム粒子との混合物であり、
前記窒化ホウ素粒子の含有率が、前記窒化ホウ素粒子と前記窒化アルミニウム粒子との合計量に対して６０〜９０体積％であり、
前記熱伝導性フィラーの含有率が、前記複合材料の全量に対して８０〜９５体積％であり、かつ、
前記複合材料の空隙率が１０体積％以下である、
ことを特徴とするものである。
【００１７】
本発明においては、熱伝導性フィラーとして、窒化ホウ素（ＢＮ）の粒子と窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の粒子とを組み合わせてそれらの混合物として用いる。本発明においては、このような窒化ホウ素粒子と窒化アルミニウム粒子とを以下に詳述する特定の条件を満たすようにマトリックス中に分散させることにより、それらの相乗効果によりそれぞれを単独で用いた場合より高い熱伝導性を有する複合材料が得られるようになる。
【００１８】
本発明で用いる窒化ホウ素粒子を構成する窒化ホウ素には、六方晶系の常圧相や立方晶系の高圧相等があるが、マトリックス中により高密度に充填され、かつ、窒化アルミニウム粒子との界面の熱抵抗がより小さくなる傾向にあるという観点から、六方晶系の板状窒化ホウ素粒子であることが好ましい。
【００１９】
本発明で用いる窒化ホウ素粒子は、平均粒子径が１０〜１００μｍのものであることが必要である。このように比較的平均粒子径が大きい窒化ホウ素粒子を用いることにより、後述するように得られる複合材料におけるフィラー含有率を高くした場合であっても空隙率を十分に低く抑えることができるようになり、結果として窒化ホウ素粒子と窒化アルミニウム粒子との相乗効果による熱伝導性の向上が得られるようになる。窒化ホウ素粒子の平均粒子径が１０μｍ未満では、得られる複合材料におけるフィラー含有率を高くした場合に空隙率を十分に低く抑えることができなくなり、結果として窒化ホウ素粒子と窒化アルミニウム粒子との相乗効果による熱伝導性の向上が得られなくなる。他方、窒化ホウ素粒子の平均粒子径が１００μｍを超えると、得られる複合材料における熱伝導性フィラーの分散均一性及び充填率が低下して熱伝導性が低下する。また、窒化ホウ素粒子と窒化アルミニウム粒子との相乗効果によって熱伝導性がより向上する傾向にあるという観点から、窒化ホウ素粒子の平均粒子径が、１０〜５０μｍであることがより好ましく、１０〜３０μｍであることが特に好ましい。
【００２０】
また、本発明で用いる窒化アルミニウム粒子は、組み合わせて用いられる窒化ホウ素粒子の平均粒子径の１／１００〜１／２の平均粒子径を有するものであることが必要である。このように組み合わせて用いられる窒化ホウ素粒子より小さい窒化アルミニウム粒子を用いることにより、窒化ホウ素粒子の間のわずかな空隙に窒化アルミニウム粒子がマッチングして嵌め込まれ、窒化アルミニウム粒子が本来有している高い熱伝導性が効果的に発揮されるようになり、結果として窒化ホウ素粒子と窒化アルミニウム粒子との相乗効果による熱伝導性の向上が得られるようになる。窒化アルミニウム粒子の平均粒子径が組み合わせて用いられる窒化ホウ素粒子の平均粒子径の１／１００未満では、窒化ホウ素粒子と窒化アルミニウム粒子との間及び窒化アルミニウム粒子間の粒界抵抗及び複合材料中の粒界数が増大するため熱伝導性が低下する。他方、窒化アルミニウム粒子の平均粒子径が組み合わせて用いられる窒化ホウ素粒子の平均粒子径の１／２を超えると、前記窒化ホウ素粒子同士でパッキングされた界面が引き剥がされて界面抵抗が低い窒化ホウ素粒子間の熱的な良界面が途切れるとともに、窒化アルミニウム粒子同士が隣接する界面が増大して窒化アルミニウム粒子の硬い表面の点接触により大きな界面抵抗が生じるため、結果として窒化ホウ素粒子と窒化アルミニウム粒子との相乗効果による熱伝導性の向上が得られなくなる。また、窒化ホウ素粒子と窒化アルミニウム粒子との相乗効果によって熱伝導性がより向上する傾向にあるという観点から、窒化アルミニウム粒子の平均粒子径は、組み合わせて用いられる窒化ホウ素粒子の平均粒子径の１／３０〜１／２であることがより好ましく、１／１０〜１／２であることが特に好ましい。
【００２１】
なお、本明細書において、「平均粒子径」は、レーザー回折・散乱法（あるいは電子顕微鏡による粒径測定）によって求めた粒度分布における累積５０％粒子径（メディアン径：Ｄ５０）を意味する。
【００２２】
また、本発明において熱伝導性フィラーとして用いる窒化ホウ素粒子及び窒化アルミニウム粒子においては、マトリックスへの分散性をより向上させる観点から、それらの表面に水酸基、カルボキシル基、エステル基、アミド基、アミノ基等の官能基が結合していてもよい。
【００２３】
本発明の熱伝導性複合材料は、前記窒化ホウ素粒子と前記窒化アルミニウム粒子とを熱伝導性フィラーとしてマトリックス中に分散させてなるものである。
【００２４】
このような本発明の熱伝導性複合材料におけるマトリックスとしては、好ましくは絶縁性の樹脂が用いられ、具体的には特に制限されないが、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリオレフィン（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン）、ポリオレフィンエラストマー、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ＡＢＳ樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ブチルゴム、天然ゴム、ポリイソプレン、ポリエーテルイミド等の熱可塑性樹脂が挙げられる。これらの樹脂は、１種を単独で使用しても２種以上を併用してもよい。
【００２５】
本発明の熱伝導性複合材料においては、前記窒化ホウ素粒子の含有率が、前記窒化ホウ素粒子と前記窒化アルミニウム粒子との合計量に対して６０〜９０体積％であることが必要である。このような混合割合（窒化ホウ素粒子が６０〜９０体積％、窒化アルミニウム粒子が４０〜１０体積％）で前記窒化ホウ素粒子と前記窒化アルミニウム粒子とを組み合わせて用いることにより、窒化ホウ素粒子の間のわずかな空隙に窒化アルミニウム粒子がマッチングして嵌め込まれ、窒化アルミニウム粒子が本来有している高い熱伝導性が効果的に発揮されるようになり、結果として窒化ホウ素粒子と窒化アルミニウム粒子との相乗効果による熱伝導性の向上が得られるようになる。前記窒化ホウ素粒子の含有率が６０体積％未満では、前記窒化ホウ素粒子同士でパッキングされた界面が引き剥がされて界面抵抗が低い窒化ホウ素粒子間の熱的な良界面が途切れるとともに、窒化アルミニウム粒子同士が隣接する界面が増大して窒化アルミニウム粒子の硬い表面の点接触により大きな界面抵抗が生じるため、結果として窒化ホウ素粒子と窒化アルミニウム粒子との相乗効果による熱伝導性の向上が得られなくなる。他方、前記窒化ホウ素粒子の含有率が９０体積％を超えると、窒化アルミニウム粒子の添加効果が得られない。また、窒化ホウ素粒子と窒化アルミニウム粒子との相乗効果によって熱伝導性がより向上する傾向にあるという観点から、前記窒化ホウ素粒子の含有率が、前記窒化ホウ素粒子と前記窒化アルミニウム粒子との合計量に対して７０〜９０体積％であることがより好ましく、７５〜８５体積％であることが特に好ましい。
【００２６】
また、本発明の熱伝導性複合材料においては、前記熱伝導性フィラーの含有率（前記窒化ホウ素粒子及び前記窒化アルミニウム粒子の合計含有率、「フィラー充填率」）が、前記複合材料の全量に対して８０〜９５体積％であることが必要である。このように本発明の熱伝導性複合材料においては従来より高い水準のフィラー充填率とすることにより、比較的柔軟性を有する窒化ホウ素粒子が重なり合った形態で複合材料中において高密度に充填されるようになるとともに、その間の空隙に窒化アルミニウム粒子が嵌め込まれた形態となり、窒化アルミニウム粒子と窒化ホウ素粒子との界面抵抗の低さと、窒化アルミニウム粒子が本来有する熱伝導率の高さとが相まって、結果として窒化ホウ素粒子と窒化アルミニウム粒子との相乗効果による熱伝導性の向上が得られるようになる。前記熱伝導性フィラーの含有率が８０体積％未満では、得られる複合材料においてマトリックス中でフィラー同士が十分に接触しなくなり、窒化ホウ素粒子と窒化アルミニウム粒子との間に密着した界面も十分に形成されないため、結果として窒化ホウ素粒子と窒化アルミニウム粒子との相乗効果による熱伝導性の向上が得られなくなる。他方、前記熱伝導性フィラーの含有率が９５体積％を超えると、得られる複合材料が脆くなって自立した複合材料が得られない。また、窒化ホウ素粒子と窒化アルミニウム粒子との相乗効果によって熱伝導性がより向上する傾向にあるという観点から、前記熱伝導性フィラーの含有率が、前記複合材料の全量に対して８５〜９５体積％であることがより好ましい。
【００２７】
さらに、本発明の熱伝導性複合材料においては、その空隙率が１０体積％以下であることが必要である。このように本発明の熱伝導性複合材料においては、前述のとおり通常のフィラー含有複合材料では考えられない非常に高いフィラー充填率であるにもかかわらず空隙率を１０体積％以下という低い水準に抑えることにより、窒化アルミニウム粒子と窒化ホウ素粒子との間及び窒化ホウ素粒子同士の間に十分に密着した界面が形成され、それらの界面の熱抵抗の低さと、窒化アルミニウム粒子が本来有する熱伝導率の高さとが相まって、結果として窒化ホウ素粒子と窒化アルミニウム粒子との相乗効果による熱伝導性の向上が得られるようになる。前記空隙率が１０体積％を超えると、得られる複合材料においてマトリックス中でフィラー同士が十分に接触しなくなり、窒化ホウ素粒子と窒化アルミニウム粒子との間に密着した界面も十分に形成されないため、結果として窒化ホウ素粒子と窒化アルミニウム粒子との相乗効果による熱伝導性の向上が得られなくなる。
【００２８】
なお、本明細書において、「空隙率」は、下記式（１）：
空隙率［体積％］＝｛１−（ρｍｅａｓ／ρｃａｌｃ）｝×１００      （１）
｛式（１）中、ρｍｅａｓはアルキメデス法により測定した複合材料の密度の実測値を示し、ρｃａｌｃは下記式（２）：
ρｃａｌｃ＝｛ρＢＮ×ｘ＋ρＡｌＮ×（１−ｘ）｝ｙ＋ρｍａｔｒｉｘ×（１−ｙ）      （２）
（式（２）中、ρＢＮはＢＮの密度（実施例及び比較例においてはρＢＮ＝２．２７）、ρＡｌＮはＡｌＮの密度（実施例及び比較例においてはρＡｌＮ＝３．２６）、ρｍａｔｒｉｘはマトリックスの密度（実施例及び比較例においてはρｍａｔｒｉｘ＝１．１６）、ｘはフィラー中のＢＮの体積分率、ｙは複合材料中のフィラーの体積分率を示す。）
によって求められる複合材料の密度の計算値（空隙はないと仮定した複合材料の密度の理論値）を示す。｝
によって求められる値を意味する。
【００２９】
前述の本発明の熱伝導性複合材料を製造する方法は、特に制限されず、例えば以下のようにして前記窒化ホウ素粒子と前記窒化アルミニウム粒子とを熱伝導性フィラーとして前記マトリックス中に分散させることによって前記本発明の熱伝導性複合材料を得ることができる。
【００３０】
すなわち、先ず、前記熱伝導性フィラー（前記窒化ホウ素粒子及び前記窒化アルミニウム粒子）とマトリックスとを混合する。その際、得られる複合材料中の前記窒化ホウ素粒子及び前記窒化アルミニウム粒子の含有率がそれぞれ目的の含有率となるように前記窒化ホウ素粒子、前記窒化アルミニウム粒子及びマトリックスの混合割合を定める。また、熱伝導性フィラーとマトリックスとを混合する方法は特に制限されず、公知の混合方法が適宜用いられる。
【００３１】
また、このようなマトリックスとして前記樹脂を用いる場合、前記熱伝導性フィラーと前記樹脂とを混合して均一混合物とし、得られた混合物を成形することにより前記熱伝導性複合材料を得ることができる。このように前記熱伝導性フィラーと前記樹脂とを混合して均一混合物とする際に、分散媒を更に加えて均一スラリーとしてもよく、その場合は真空乾燥等の公知の方法で分散媒を除去した後に成形することが好ましい。
【００３２】
このような分散媒としては特に制限されず、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、クロロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭素、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸ペンチル、酢酸イソペンチル、酢酸アミル、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアルデヒド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ヘキサノール、オクタノール、ヘキサフルオロイソプロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、テトラメチレングリコール、テトラエチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ジエチレングリコール、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン、クロロフェノール、フェノール、テトラヒドロフラン、スルホラン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、γ−ブチロラクトン、Ｎ−ジメチルピロリドン、ペンタン、ヘキサン、ネオペンタン、シクロヘキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン、ノナン、デカン、ジエチルエーテル等の有機溶媒が挙げられる。
【００３３】
また、前記混合物を成形する際に加圧して圧縮することが好ましい。このような圧縮方法としては特に制限されず、一軸圧縮であっても二軸圧縮であってもよい。また、静水圧で等方的に圧縮してもよい。また、圧縮時の圧力も特に制限はないが、５〜２０ＭＰａが好ましい。圧縮時の圧力が前記下限未満になると、得られる複合材料に空隙が残存しやすくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、得られる複合材料内のフィラーの配向制御が困難となり、残留ひずみが発生する傾向にある。
【００３４】
さらに、前記混合物を成形する際に樹脂を固化させる方法としては特に制限はなく、公知の方法、例えば、樹脂として熱可塑性樹脂を用いた場合には放冷等の冷却による方法、各種（熱、光、水）硬化性樹脂を用いた場合にはそれぞれ適切な硬化方法を採用することができる。また、このような固化は、成形時又は成形後のいずれにおいて実施してもよい。
【実施例】
【００３５】
以下、実施例および比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３６】
（実施例１〜２及び比較例１〜５）
窒化ホウ素粒子としてデンカ株式会社製「デンカボロンナイトライド粉  ＳＧＰ」（平均粒子径：１８μｍ）、窒化アルミニウム粒子として古河電子株式会社製「高熱伝導ＡｌＮフィラー  ＦＡＮ−ｆ０５」（平均粒子径：７μｍ）、マトリックスとして一液熱硬化型エポキシ樹脂（セメダイン社製「エポキシ樹脂  ＥＰ１６０」）を用い、それらの熱伝導性フィラーとマトリックスとを用いて以下のようにして複合材料を得た。すなわち、先ず、得られる複合材料中の窒化ホウ素粒子及び窒化アルミニウム粒子の含有割合並びに熱伝導性フィラーの含有率（フィラー充填率）がそれぞれ表１に示す割合となるように、前記エポキシ樹脂のジクロロメタン溶液（濃度：６．０体積％）と前記窒化ホウ素粒子及び前記窒化アルミニウム粒子（比較例１においては前記窒化ホウ素粒子のみ、比較例５においては前記窒化アルミニウム粒子のみ）とを混合し、得られたスラリーを撹拌しながらジクロロメタンを揮発させた後に約１５分真空乾燥してジクロロメタンを完全に除去して、前記窒化ホウ素粒子及び前記窒化アルミニウム粒子が前記エポキシ樹脂中に分散した混合物を得た。次いで、得られた混合物を、１１０℃に予熱した円筒容器（内径：１４ｍｍφ）中に成形後の厚みが３５ｍｍとなるように充填し、円筒容器の長手方向に７．５ＭＰａの圧力で圧縮した状態で１１０℃に３０分維持してエポキシ樹脂を硬化せしめて円柱状の熱伝導性複合材料を得た。
【００３７】
＜熱伝導率測定＞
図１に示すように、円柱状の複合材料１から熱伝導率測定用試料２（ｘ軸方向長さ：３ｍｍ、ｙ軸方向長さ：１０ｍｍ、ｚ軸方向長さ：１０ｍｍ）を切り出し、前記試料の厚さ方向（ｘ軸方向）を熱流方向としてキセノンフラッシュアナライザー（ＮＥＴＺＳＣＨ社製「ＬＦＡ  ４４７  ＮａｎｏＦｌａｓｈ」）を用いて圧縮方向に垂直な方向（ｘ軸方向）の熱拡散率を測定した。また、同様に、円柱状の複合材料１から熱伝導率測定用試料（ｚ軸方向厚さ：３ｍｍ、直径：１４ｍｍφ、図示せず）を切り出し、前記試料の厚さ方向（ｚ軸方向）を熱流方向としてキセノンフラッシュアナライザー（ＮＥＴＺＳＣＨ社製「ＬＦＡ  ４４７  ＮａｎｏＦｌａｓｈ」）を用いて圧縮方向に平行な方向（ｚ軸方向）の熱拡散率を測定した。
【００３８】
また、前記試料の比熱を熱振動型示差走査熱量測定装置（ティー・エイ・インスツル社製）を用いてＤＳＣ法により測定した。さらに、前記試料の密度を水中置換法（アルキメデス法）により求めた。これらの結果から次式：
熱伝導率（Ｗ／（ｍ・Ｋ））＝比熱（Ｊ／（ｋｇ・Ｋ））×密度（ｋｇ／ｍ３）×熱拡散率（ｍ２／秒）
により、圧縮方向に垂直な方向（ｘ軸方向）及び圧縮方向に平行な方向（ｚ軸方向）の熱伝導率を求めた。得られた結果を表１、図２及び図３に示す。
【００３９】
＜空隙率測定＞
前記熱伝導率測定において水中置換法（アルキメデス法）により求めた複合材料の密度の実測値（ρｍｅａｓ）と、前記式（２）により求めた複合材料の密度の計算値（空隙はないと仮定した複合材料の密度の理論値：ρｃａｌｃ）とから前記式（１）によって各複合材料の空隙率を求めた。得られた結果を表１及び図４に示す。
【００４０】
＜断面の電子顕微鏡観察＞
実施例２及び比較例２で得られた円柱状の複合材料から断面の電子顕微鏡観察用の試料を切り出し、任意の縦６０ミクロン、横４０ミクロンの領域について、ダイヤモンドペースト及びアルミナペーストを研磨剤として研磨機（ビューラー社製「ミニメットＴＭ１０００」）を用いて機械研磨を施した後、１２Ｗで３分酸素プラズマエッチング（ヤマト科学社製「プラズマリアクタＰＲ３００」）を行い、オスミウムコーターでオスミウムコーティングを施して走査型電子顕微鏡（（株）日立ハイテクノロジーズ製「ＮＢ−５０００」）を用いて断面の電子顕微鏡観察を行った。実施例２及び比較例２で得られた複合材料の走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ像）をそれぞれ図５及び図６に示す。
【００４１】
【表１】
2018162335.tif 000002
【００４２】
（実施例３〜５及び比較例６〜９）
表２に示すように、得られる複合材料中の熱伝導性フィラーの含有率が８０体積％となるようにしたこと以外は、実施例３は実施例１と、実施例４は実施例２と、実施例５は比較例２と、比較例６は比較例１と、比較例８は比較例４と、比較例９は比較例５とそれぞれ同様にして熱伝導性複合材料を得た。
【００４３】
そして、得られた複合材料について実施例２と同様にして熱伝導率測定を行い、圧縮方向に垂直な方向（ｘ軸方向）及び圧縮方向に平行な方向（ｚ軸方向）の熱伝導率を求めた。得られた結果を表２、図２及び図３に示す。また、得られた複合材料について実施例２と同様にして空隙率を求め、得られた結果を表２及び図４に示す。さらに、実施例４で得られた円柱状の複合材料について実施例２と同様にして断面の電子顕微鏡観察を行い、得られた走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ像）を図７に示す。
【００４４】
【表２】
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【００４５】
（比較例１０〜１５）
表３に示すように、窒化アルミニウム粒子として巴工業株式会社製「窒化アルミ（ＡｌＮ）パウダー  ＡｌＮ１００ＡＦ」（平均粒子径：１０μｍ）を用い、さらに得られる複合材料中の熱伝導性フィラーの含有率が４０体積％となるようにしたこと以外は、比較例１０は比較例１と、比較例１１は実施例２と、比較例１２は比較例２と、比較例１３は比較例３と、比較例１４は比較例４と、比較例１５は比較例５とそれぞれ同様にして熱伝導性複合材料を得た。
【００４６】
そして、得られた複合材料について実施例２と同様にして熱伝導率測定を行い、圧縮方向に垂直な方向（ｘ軸方向）及び圧縮方向に平行な方向（ｚ軸方向）の熱伝導率を求めた。得られた結果を表３及び図８に示す。また、得られた複合材料について実施例２と同様にして空隙率を求め、得られた結果を表３に示す。さらに、比較例１１で得られた円柱状の複合材料について実施例２と同様にして断面の電子顕微鏡観察を行い、得られた走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ像）を図９に示す。
【００４７】
【表３】
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【００４８】
（比較例１６）
表４に示すように、窒化アルミニウム粒子として巴工業株式会社製「窒化アルミ（ＡｌＮ）パウダー  ＡｌＮ３００ＡＦ」（平均粒子径：３０μｍ）を用いるようにしたこと以外は実施例２と同様にして熱伝導性複合材料を得た。
【００４９】
そして、得られた複合材料について実施例２と同様にして熱伝導率測定を行い、圧縮方向に垂直な方向（ｘ軸方向）の熱伝導率を求めた。得られた結果を表４に示す。また、得られた複合材料について実施例２と同様にして空隙率を求め、得られた結果を表４に示す。
【００５０】
（比較例１７）
表４に示すように、得られる複合材料中の熱伝導性フィラーの含有率が７０体積％となるようにしたこと以外は実施例２と同様にして熱伝導性複合材料を得た。
【００５１】
そして、得られた複合材料について実施例２と同様にして熱伝導率測定を行い、圧縮方向に垂直な方向（ｘ軸方向）の熱伝導率を求めた。得られた結果を表４に示す。また、得られた複合材料について実施例２と同様にして空隙率を求め、得られた結果を表４に示す。
【００５２】
（比較例１８）
表４に示すように、窒化アルミニウム粒子に代えてダイヤモンド粒子（ビジョン開発株式会社製「ｎａｎｏＤｉａｍｏｎｄ  ＤＰＣ４−６」（平均粒子径：５μｍ）を用いるようにしたこと以外は実施例２と同様にして熱伝導性複合材料を得た。
【００５３】
そして、得られた複合材料について実施例２と同様にして熱伝導率測定を行い、圧縮方向に垂直な方向（ｘ軸方向）の熱伝導率を求めた。得られた結果を表４に示す。また、得られた複合材料について実施例２と同様にして空隙率を求め、得られた結果を表４に示す。
【００５４】
【表４】
2018162335.tif 000005
【００５５】
表１〜２及び図２〜４に示した結果から明らかな通り、熱伝導性フィラーとしてそれぞれ本発明で規定する平均粒子径を有する窒化ホウ素粒子と窒化アルミニウム粒子とを用い、それらの混合割合、フィラー充填率及び空隙率が本発明で規定する要件を満たしている実施例１〜５で得られた複合材料においては、圧縮方向に垂直な方向（ｘ軸方向）及び圧縮方向に平行な方向（ｚ軸方向）の熱伝導率のうちの少なくともいずれか一方において、窒化ホウ素粒子と窒化アルミニウム粒子との相乗効果によりそれぞれを単独で用いた場合より高い熱伝導性を有していることが確認された。
【００５６】
また、本発明の要件を満たしている実施例２及び実施例４で得られた複合材料においては、図５及び図７に示すように、窒化ホウ素粒子と窒化アルミニウム粒子との間は密着して熱抵抗の低い構造が形成されていることが確認された。
【００５７】
それに対して、表１〜２及び図２〜４に示した結果から明らかな通り、本発明の要件を満たしていない比較例１〜９で得られた複合材料においては、圧縮方向に垂直な方向（ｘ軸方向）及び圧縮方向に平行な方向（ｚ軸方向）の熱伝導率のいずれにおいても窒化ホウ素粒子を単独で用いた場合より熱伝導性が劣っており、窒化ホウ素粒子と窒化アルミニウム粒子との相乗効果は得られないことが確認された。
【００５８】
また、本発明の要件を満たしていない比較例２で得られた複合材料においては、図６に示すように、窒化ホウ素粒子と窒化アルミニウム粒子との間に空隙が形成され、その部分の界面が高熱抵抗状態であることが確認された。
【００５９】
さらに、表３及び図８に示した結果から明らかな通り、フィラー充填率が４０体積％であり本発明の要件を満たしていない比較例１０〜１５で得られた複合材料においても、圧縮方向に垂直な方向（ｘ軸方向）及び圧縮方向に平行な方向（ｚ軸方向）の熱伝導率のいずれにおいても窒化ホウ素粒子を単独で用いた場合より熱伝導性が劣っており、窒化ホウ素粒子と窒化アルミニウム粒子との相乗効果は得られないことが確認された。
【００６０】
また、本発明の要件を満たしていない比較例１１で得られた複合材料においては、図９に示すように、フィラーが密着せず疎な状態で分散しており、このため界面熱抵抗が高く、熱伝導率が単独フィラーの場合よりも高い状態が形成されないことが確認された。
【００６１】
さらに、表４に示した結果から明らかな通り、窒化アルミニウム粒子の平均粒子径が本発明の要件を満たしていない比較例１６、フィラー充填率が７０体積％と本発明の要件を満たしていない比較例１７、窒化アルミニウム粒子に代えてダイヤモンド粒子を用いた比較例１８のいずれにおいても、圧縮方向に垂直な方向（ｘ軸方向）の熱伝導率が本発明の複合材料（実施例２）より劣っており、窒化ホウ素粒子と窒化アルミニウム粒子との相乗効果は得られないことが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上説明したように、本発明によれば、優れた熱伝導性を有する熱伝導性複合材料を提供することが可能となる。したがって、本発明の複合材料は、熱伝導性に優れているため、例えば、自動車用放熱材料、ヒーター材料等として有用である。
【符号の説明】
【００６３】
１：複合材料、２：熱伝導率（ｘ軸方向）測定用試料。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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