(57)【要約】【課題】ＬＳＩダイボンド材、ＬＳＩ用封止材、配線基板、工業用材料など、フィラーと樹脂からなる絶縁性混合物の熱伝導率を高めるため、熱伝導性、電気絶縁性に優れ、しかもフィラー同士が互いに接触し易い形状のフィラーを高い生産性で提供する。【解決手段】電気伝導率、熱伝導率の高いカーボンファイバーをホウ素酸化物、触媒の存在下で８００℃から２０００℃、窒素中で熱処理焼成する、あるいはカーボンファイバー表面を非晶質カーボンにする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直径が０．００５μｍから５００μｍであるカーボンファイバーの表面部を、１Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率で、さらに、１×１０６Ω・ｃｍ以上の比抵抗をもつ電気絶縁性材料で被覆した絶縁被覆カーボンファイバー。
【請求項２】
直径が０．００５μｍから５００μｍであるカーボンファイバーの表面部を、カーボン、ホウ素、窒素のうち、少なくとも１種以上の元素からなる化合物で被覆した請求項１記載の絶縁被覆カーボンファイバー。
【請求項３】
直径が０．００５μｍから５００μｍであるカーボンファイバーの表面部を、窒化ホウ素で被覆した請求項２記載の絶縁被覆カーボンファイバー。
【請求項４】
直径が０．００５μｍから５００μｍであるカーボンファイバーの表面部を、窒化ホウ素とカーボンの化合物で被覆した請求項２記載の絶縁被覆カーボンファイバー。
【請求項５】
直径が０．００５μｍから５００μｍであるカーボンファイバーの表面部を、非晶質カーボンで被覆した請求項２記載のカーボンファイバー。
【請求項６】
０．００５μｍから５００μｍの直径を有するカーボンファイバーを、カーボン、ホウ素、窒素のうち、少なくとも１種以上の元素からなる化合物と、触媒の存在下で１０００℃〜２０００℃及び窒素中で熱処理することによりカーボンファイバーの表面を電気絶縁材料で被覆する絶縁被覆カーボンファイバーの製造方法。
【請求項７】
化合物が窒化ホウ素である請求項６記載の絶縁被覆カーボンファイバーの製造方法。
【請求項８】
化合物が窒化ホウ素とカーボンの化合物である請求項６記載の絶縁被覆カーボンファイバーの製造方法。
【請求項９】
プラズマ処理することによりカーボンファイバーの表面を電気絶縁材料で被覆する絶縁被覆カーボンファイバーの製造方法。
【請求項１０】
炭素前駆体ポリマーを用いて形成されたカーボン前駆体ファイバーを、ホウ素酸化物、触媒の存在下で８００℃〜２０００℃、窒素中で熱処理することによりカーボンファイバーの表面を電気絶縁材料で被覆する絶縁被覆カーボンファイバーの製造方法。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の絶縁被覆ファイバーと樹脂の組み合わせからなるコンポジット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気絶縁性、かつ熱伝導性に優れた０．００５μｍから５００μｍの直径を有する絶縁被覆カーボンファイバーの製造及び樹脂とのコンポジットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩの高集積化、高速化にともないＬＳＩからの発熱量は増大し、ＬＳＩ素子からの放熱が重要になってきている。また携帯電話やノートパソコンなど携帯機器は高性能化と軽薄短小化が進んでおり、ＬＳＩ素子から発生した熱を放熱して機器性能を確保することは勿論の事、そのための対策コストの低減や静音化が重要に成ってきている。このため、機器の機構、材料の両面から放熱を意識した実装設計が進められている。
【０００３】
ＬＳＩから発生した熱はダイボンドフィルムからリードフレームや基板へ、またＬＳＩから封止樹脂へと伝播する。放熱性の高いダイボンドフィルムには銀など金属粉を含むものが使われているが、このフィルムは導電性である。電気絶縁性を要求しない用途に対してはこれで十分であるが、絶縁性必須の個所には使えない。
またＬＳＩ用の封止材はフィラーと樹脂の混合物であり、フィラーとしては酸化ケイ素、酸化アルミなどが使われている。しかしこれらの材料の熱伝導率はアルミ、銅、金、などの金属にくらべて１〜３桁低く、また形状が粒状であるため熱伝導はフィラー粒子同士が接触して形成するフィラー連続体の数の多少により決まる。しかし半導体を樹脂封止した成型体においては、成型体内部から表面までフィラー粒子が繋がっている連続体数は少ないため、封止材の熱伝導率は非常に小さい。
またＬＳＩ素子を搭載する配線基板にはガラス繊維が含まれているが、ガラス繊維の熱伝導率は上述の金属より約３桁以上低く、配線基板からの放熱は殆ど期待できない。
【０００４】
封止材や配線基板など、電子材料、工業材料に用いられるフィラーと樹脂からなる混合物の熱伝導率を上げるには、樹脂の熱伝導率を高めるとともに、フィラーの熱伝導率を高めることが重要である。またフィラー材は電気絶縁性及び熱伝導率が高いだけではなく、フィラー粒子同士が接触する機会を多くすることが必要であり、そのためにフィラー形状は、長さがフィラー直径の少なくとも１０倍以上ある繊維状であり、しかも混合物の特性、および成形性を上げるために繊維の直径は適切な細さをもつことが望ましい。
【０００５】
窒化ホウ素は電気絶縁性及び熱伝導率が高い材料として知られている。窒化ホウ素繊維は、酸化ホウ素の溶液からまず酸化ホウ素繊維を作り、これをアンモニア中８００℃から１２００℃で還元窒化して作ることが知られているが、１０μｍ以下の細い繊維を作ることはできない。
カーボンナノチューブの発見により最近は色々な物質のナノチューブの開発がなされており、窒化ホウ素ナノチューブの製造方法が述べられているものもある（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。また、単層カーボンナノチューブを用いた絶縁炭素繊維も報告されている（例えば、特許文献２参照）。しかし放熱性を考えた場合には中空状のチューブよりも繊維の断面部に中空が存在しないファイバー状のものの方が有利であり、この目的を達成するものは未だ報告されていない。
またカーボンファイバーの表面に、例えば炭化珪素、炭化チタン、などを被覆し、ファイバーの機能を増大する報告があるが（例えば、特許文献３参照）、いずれの被覆材料も電気絶縁性と熱伝導性を兼備するものではなく、これらの報告は本発明とは異なる目的で提案されている。
以上のように、本発明の目的を達成するものは未だ報告されていない。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１０９３０６号  公報
【特許文献２】
特表２００２−５１５８４７号  公報
【特許文献３】
特開平０５−０７８９７７号  公報
【非特許文献１】
Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｌｅｔｔ．  ７３（２１），  ３０８５（１９９８）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ＬＳＩ用ダイボンド材、ＬＳＩ用封止材、配線基板、工業用材料など、フィラーと樹脂からなる絶縁性混合物の熱伝導率を高めるため、熱伝導性、電気絶縁性に優れ、しかもフィラー同士が互いに接触し易い形状のフィラーを高い生産性で提供することを目的としている。この目的を達成するためには、フィラーは、長さが直径の１０倍以上である細い繊維状の形状を持ち、外表面が熱伝導性、電気絶縁性に優れていることが必要である。
【０００８】
熱伝導性、電気絶縁性に優れたフィラーとしては窒化ホウ素が適しているが、この目的を満たすには繊維状フィラーの断面がすべて窒化ホウ素である必要は無い。例えばカーボンは、熱伝導率は高いが電気伝導率も高い。したがって、カーボンファイバー同士が接触しても絶縁性を保つためには、このカーボン材料の少なくとも外表面だけが窒化ホウ素になっていれば十分である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、次の各発明を提供する。
（１）  直径が０．００５μｍから５００μｍであるカーボンファイバーの表面部を、１Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率で、さらに、１×１０６Ω・ｃｍ以上の比抵抗をもつ電気絶縁性材料で被覆した絶縁被覆カーボンファイバー。
（２）  直径が０．００５μｍから５００μｍであるカーボンファイバーの表面部を、カーボン、ホウ素、窒素のうち、少なくとも１種以上の元素からなる化合物で被覆した（１）記載の絶縁被覆カーボンファイバー。
（３）  直径が０．００５μｍから５００μｍであるカーボンファイバーの表面部を、窒化ホウ素で被覆した（２）記載の絶縁被覆カーボンファイバー。
（４）  直径が０．００５μｍから５００μｍであるカーボンファイバーの表面部を、窒化ホウ素とカーボンの化合物で被覆した（２）記載の絶縁被覆カーボンファイバー。
（５）  直径が０．００５μｍから５００μｍであるカーボンファイバーの表面部を、非晶質カーボンで被覆した（２）記載のカーボンファイバー。
（６）  ０．００５μｍから５００μｍの直径を有するカーボンファイバーを、カーボン、ホウ素、窒素のうち、少なくとも１種以上の元素からなる化合物と、触媒の存在下で１０００℃〜２０００℃及び窒素中で熱処理することによりカーボンファイバーの表面を電気絶縁材料で被覆する絶縁被覆カーボンファイバーの製造方法。
（７）  化合物が窒化ホウ素である（６）記載の絶縁被覆カーボンファイバーの製造方法。
（８）  化合物が窒化ホウ素とカーボンの化合物である（６）記載の絶縁被覆カーボンファイバーの製造方法。
（９）  プラズマ処理することによりカーボンファイバーの表面を電気絶縁材料で被覆する絶縁被覆カーボンファイバーの製造方法。
（１０）  炭素前駆体ポリマーを用いて形成されたカーボン前駆体ファイバーを、ホウ素酸化物、触媒の存在下で８００℃〜２０００℃、窒素中で熱処理することによりカーボンファイバーの表面を電気絶縁材料で被覆する絶縁被覆カーボンファイバーの製造方法。
（１１）  （１）乃至（５）のいずれかに記載の絶縁被覆ファイバーと樹脂の組み合わせからなるコンポジット。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、電気伝導率、熱伝導率の高いカーボンファイバーをホウ素酸化物、触媒の存在下で８００℃から２０００℃、窒素中で熱処理焼成する、あるいはカーボンファイバー表面を非晶質カーボンにする事により、電気絶縁性、放熱性の高いファイバーを高い生産性で提供することに関する。
【００１１】
熱伝導率の高いファイバーとして、たとえばカーボンファイバー、金属ワイヤーがあるが、これらの材料は導電体であり電気伝導率も高い。このためフィラーと樹脂とからなる高い絶縁性を要求される混合物用のフィラーとしては不適当であり、その外表面を熱伝導率および電気絶縁性の高い材料で被覆あるいは熱伝導率および電気絶縁性の高い材料に変換する必要がある。
【００１２】
１Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を持ち、さらに１×１０６以上の比抵抗をもつ電気絶縁性材料にはダイヤモンド、非晶質カーボン、窒化ホウ素、ＳｉＣ、ＢｅＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３などがある。したがってこれらの化合物のうち、１種類以上の材料をカーボンファイバー表面に形成できればよい。（図１）
【００１３】
例えばカーボンファイバー表面を窒化ホウ素化する場合、ホウ素酸化物、触媒の存在下１０００℃から２０００℃の温度範囲で、窒素中において熱処理することにより、カーボンファイバーの外表面を六方晶窒化ホウ素にすることができる。六方晶窒化ホウ素は熱伝導率が６２．８Ｗ／ｍ・Ｋの絶縁物（比抵抗が１×１０１４Ω・ｃｍ以上）である。
【００１４】
カーボンファイバー表面を窒化ホウ素処理するときの試料、るつぼ、の配置図を図２に示す。
内径５０ｍｍの黒鉛るつぼ（ａ）５にホウ素酸化物４を入れ、さらにカーボンファイバー３をこのホウ素酸化物上に重ねて置く。Ｂ２Ｏ３は約４５０℃付近で軟化してガラス状となり、熱処理温度（１０００〜２０００℃）は軟化温度よりもかなり高いので、ホウ素酸化物量は熱処理中にホウ素酸化物が枯渇しないような量にする必要がある。この黒鉛るつぼ（ａ）５をスペーサー７を介して黒鉛るつぼ（ｂ）６に入れ、さらに板状黒鉛で蓋をしたあと黒鉛るつぼ（ｂ）６を黒鉛発熱体８内に設置する。黒鉛発熱体８には窒素ガス入出、および光温度観測のための孔１２の開いた蓋を載せ、そのあと黒鉛発熱体全体を高周波誘導加熱炉の中心部に設置し発熱体と加熱炉との隙間にカーボンブラック粉末を詰める。
また、カーボンファイバーとホウ素酸化物を各々別のるつぼに入れて、お互いが直接接触しないように両者を離して熱処理する場合には図３に示す配置で行えばよい。
【００１５】
図２または図３の配置のいずれにおいても、黒鉛るつぼ（ａ）５、黒鉛発熱体８内部を窒素ガスで置換する。このあと窒素ガスを流しながら１０００℃まで１時間で昇温し、つづいて２００℃／時間の昇温速度で所定の温度まで加熱し、設定温度において所定の時間保持したあと、電源を切り自然放冷する。
【００１６】
カーボンファイバー、ホウ素酸化物を窒素ガス雰囲気中で熱処理すると、熱処理温度、処理時間によりカーボン、ホウ素、窒素の組み合わせによる種々の化合物がカーボンファイバー表面に生成する。化合物はＢ４Ｃ、Ｂ１２Ｃ２、（ＢＮ）２６Ｃ７４、ＢＮ、などである。表面全体がＢＮになるのが最善であるが、熱伝導性と電気絶縁性が高ければＢＮ以外の化合物でも目的を達成できる。
【００１７】
図２の配置の場合、熱処理温度１０００℃でも窒素、カーボン、ホウ素の存在下カーボンとホウ素の化合物が生成し始める。しかし熱処理温度が高すぎる場合、例えば１８００℃ではホウ素酸化物と窒素の反応によりカーボンファイバーの形状は消失し、ファイバー形状とは無関係にただ単に板状の窒化ホウ素粉末が生成してしまう。図３の配置にするとホウ素酸化物とカーボンファイバーの化学反応が遅くなるため１９５０℃の熱処理温度でもカーボンファイバーの形状を保ち、しかも表面を窒化ホウ素にすることができる。したがって熱処理温度範囲は１０００℃〜２０００℃であるが、望ましくは１４００℃から１８００℃である。
【００１８】
ファイバーの直径にもよるが、例えば外径０．２μｍカーボンファイバーを１６００℃で上記の熱処理をした場合、熱処理時間が３０分のときには窒化ホウ素とカーボンの化合物や、ホウ素とカーボンの化合物が生成した。これは内部にはまだカーボンが残っている事を示唆する。また熱処理時間を長くし５時間にすると窒化ホウ素の割合が増大する。
断面積の一部にカーボンが残っていても表面が窒化ホウ素であればこのファイバーの電気絶縁性は十分高い。しかもカーボンは熱伝導率が高いので、窒化ホウ素とカーボンからなるこのファイバーは、電気絶縁性と熱伝導性の高いフィラーとして十分な性能を持つ。
【００１９】
カーボンファイバー表面を被覆する他の熱伝導性および電気絶縁性の高い材料として非晶質カーボンがある。非晶質カーボンを形成するために、プラズマＣＶＤ、アークイオンプレーティング、電子ビーム蒸着、スパッタリングなど種々の方法が提案されているが、カーボンファイバーの表面に非晶質カーボンを形成するためにはプラズマＣＶＤが適している。またカーボンファイバーの各々の表面につきまわり良く膜を形成する事が必要であり、プラズマＣＶＤのプロセス中にカーボンファイバーに振動を加え、ファイバー表面全体をプラズマに曝すようにする。
【００２０】
カーボンファイバーの製造法の一つに、焼成すればカーボンになる炭素前駆体ポリマーを出発原料に用いる方法がある。この方法は残炭率が１５重量％以上の炭素前駆体ポリマーを用い、この炭素前駆体ポリマーを溶融紡糸した後、焼成して作製するものである。
【００２１】
炭素化の温度は約６００℃以上で行われるが、例えば６００℃の炭素化温度では炭素同士の共有結合がまだ十分に進んでいないため、ホウ素酸化物、触媒の存在下、温度範囲８００℃から２０００℃、ホウ素酸化物存在下窒素中で熱処理焼成すると、十分に炭素化が進んだカーボンファイバーから出発する場合よりも低い熱処理温度で窒化ホウ素化することができると考えられる。
すなわち炭素前駆体ポリマーを出発原料に用いることにより、炭素の結合状態の異なる種々のカーボンフアイバーを得ることができる。これによりカーボンを窒化ホウ素に変えるプロセスの幅を広くすることができる。
【００２２】
炭素前駆体ポリマーとしては、ポリアクリロニトリル系樹脂、フェノール樹脂、フラン樹脂、ジビニルベンゼン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂等が挙げられる。この炭素前駆体ポリマーを直径０．００５μｍ〜５００μｍのマイクロカプセルにする。
【００２３】
得られたマイクロカプセルは、ついで紡糸に供される。本発明における紡糸の手段は特に制限されるものではなく、公知のいずれの方法を用いても良い。たとえば、マイクロカプセルを、溶融した際にマトリクスとなる樹脂（たとえば、熱分解性消失性樹脂）とともに原料として銅製のるつぼに入れ、リボンヒーターで２０℃〜４００℃に加熱して原料を溶融させた後、坩堝底部に空けた孔、たとえばφ１ｍｍの孔から溶融した原料樹脂をモーターで巻き取る方式を採用することができる。この場合、マイクロカプセルの量とマトリクスの量の重量比は特に制限はないが、前者１に対して、後者０．３〜１．５とすることが好ましい。原料溶融時の加熱温度及び坩堝底部に空けた孔径、巻き取りモーターの回転数及び巻き取り部の周速、形状を適当に変えることで、カーボンファイバーの形状を制御することが可能である。
【００２４】
ついで不融化処理するが、まだ炭素化は進んでいないためこの段階でホウ素酸化物、触媒の存在下、窒素中で熱処理焼成すると、カーボンファイバーを出発原料とする場合よりも低い温度で窒化ホウ素にする事ができる。
【００２５】
また、本発明により得られるカーボンファイバーを樹脂と組み合わせて構造材料等の用途に適したコンポジットを作製することができる。コンポジットの構造としては、例えば熱伝導性、電気絶縁性等の特性に優れたペースト、ＬＳＩ用封止材、配線基板等に利用可能なフィラーが挙げられる。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
（実施例１）
図２に示すように、黒鉛るつぼ（ａ）５にＢ２Ｏ３を４０ｇ、この上に触媒としてモリブデンを０．１ｇ、直径０．２μｍ／長さ１０μｍのカーボンファイバーを１ｇ入れ、この黒鉛るつぼ（ａ）５を黒鉛るつぼ（ｂ）６に入れ高周波誘電加熱炉に設置した。誘電加熱炉の上部から窒素ガスを流量２リットル／分の割合で１時間導入した。導入した窒素ガスは炉内中の黒鉛るつぼ（ａ）５、（ｂ）６を窒素雰囲気にし、炉の上部から排出される。ついで窒素ガス流量を１リットル／分に変え、１時間で１０００℃に、またその後２００℃／時間の割合で昇温し、１６２０℃で１時間保持した。このあと発熱電源をきり黒鉛るつぼ（ａ）５，（ｂ）６を自然冷却した。
熱処理した試料をＸ線回折（Ｃｕ：０．１５４０５６ｎｍ）した結果、カーボンファイバーの主ピークとともに２θ＝２６．７６°、４３．８６°、５５．１８°などに、窒化ホウ素からの回折と考えられる回折が観測された。この結果カーボンファイバーは、表面が窒化ホウ素で被覆されていることがわかる。
温度１６２０℃での保持時間を延長し、３時間熱処理した試料についてもＸ線回折を行った。この試料のＸ線回折結果は先の結果に比べてカーボンファイバーのピークが減少し、また窒素化ホウ素からの回折強度がさらに増大し、カーボンファイバーが表面から中心に向かって窒化ホウ素に更に変質していることがわかる。熱処理によるカーボンファイバーの抵抗変化を測定するために、この熱処理カーボンファイバーを断面積１ｃｍ２、厚さ５ｍｍの圧粉体に成型し、この圧粉体の抵抗を測定した。圧粉体成型のためには、鉄製のピストン、プラスチック製のシリンダーを用い、ファイバー粉とピストンとの間に銀製の板電極を入れて３ｋｇの荷重を加えて行った（図４）。抵抗測定の結果、熱処理した圧粉体の抵抗値は６０ｋΩであり、処理前に比べて抵抗が６桁増大した。
【００２７】
（実施例２）
カーボンファイバーとホウ素酸化物を各々別のるつぼに入れて、図３に示すようにお互いが直接接触しない配置で熱処理を行った。
黒鉛るつぼ（ａ）５に直径０．２μｍ／長さ１０μｍのカーボンファイバーを３ｇ入れ、この黒鉛るつぼ（ａ）５を黒鉛るつぼ（ｂ）６内のスペーサー上に載せる（図３）。またＢ２Ｏ３を２０ｇ、モリブデンを０．１ｇ秤量し、これらを黒鉛るつぼ（ｂ）６内のスペーサーの周りに充填し、ついでこの黒鉛るつぼ（ｂ）６を高周波誘電加熱炉に設置した。実施例１と同様に誘電加熱炉の上部から窒素ガスを導入し、炉内中の黒鉛るつぼ（ａ）、黒鉛るつぼ（ｂ）６を窒素雰囲気にしたあと１時間で１０００℃に昇温した。その後２００℃／時間の割合で１６５０℃まで昇温し、１６５０℃で１時間保持したあと発熱電源をきり自然冷却した。
熱処理した試料をＸ線回折（Ｃｕ：０．１５４０５６ｎｍ）した結果、カーボンファイバーの主ピークとともに２θ＝２６．２８°、４２．４２°などに、（ＢＮ）０．２６Ｃ０．７４と考えられる回折が観測された。この結果カーボンファイバーは、表面が窒化ホウ素とカーボンの化合物で被覆されていることがわかる。
熱処理によるカーボンファイバーの抵抗変化を測定するために、実施例１と同様な圧粉体を成型し、この圧粉体の抵抗を測定した。上記の表面が窒化ホウ素とカーボンの化合物で被覆された圧粉体の抵抗値は８００Ωとなり、熱処理により抵抗が４桁増大したことを確認した。
【００２８】
（実施例３）
直径１μｍ  のカーボンファイバーの表面にダイヤモンドライクカーボンをコートするため、０．３ｇのカーボンファイバーを直径５ｃｍのガラス製の皿上に表面積が大きくなるよう散らして入れ、この皿をプラズマ装置内の対向電極の一方（下部電極）に載せた。この電極とガラス皿の間には振動子が設置してあり、プラズマプロセル中にガラス皿上のカーボンファイバーを振動することができる。プラズマ装置（ＲＦ電源：１３．５６ＭＨｚ）を０．１Ｐａまで排気した後、水素とメタンの混合ガスを導入し、ガス圧１０Ｐａ、温度１５０℃、で３０秒間、プラズマコーティングを行った。
ダイヤモンドライクカーボンコートの効果を調べるため、コート処理したカーボンファイバー０．３ｇ全量を用いて実施例１に示したプロセスで圧粉体にした。またコートをしないカーボンファイバーを用いて、同一重量０．３ｇ、同一形状圧粉体の抵抗を測定し、両者の抵抗値を比較した。両者の抵抗測定値はそれぞれ０．０５Ωと７０ｋΩであり、ダイヤモンドライクカーボンをコートすることにより抵抗値が６桁以上増大することがわかる。
ダイヤモンドライクカーボンの電気抵抗は作り方により変わるが、比抵抗は１０６〜１２Ω・ｃｍと報告されており、上記の結果はその効果を表していると考える。
【００２９】
（実施例４）
１０００ｍｌフラスコにメタクリル酸メチル３５ｍｌ、イオン交換水３５０ｍｌ、過硫酸アンモニウム２９ｍｇを入れ、窒素をバブリングしながら超音波を３０分間照射した。フラスコに攪拌羽根を装着し、３００ｒｐｍの攪拌速度、７０℃で５時間、引続き８０℃で３０分間反応して、熱分解消失性ポリマー乳化液を得た。またメタクリル酸メチルの代わりにポリアクリルニトリルを用い、熱分解消失性ポリマー乳化液の合成法と同じ方法により炭素前駆体ポリマー乳化液を合成した。
乳化液から凍結乾燥して水を除去することで、直径約１μｍのマイクロカプセルを得た。
【００３０】
上記のようにして作製した熱分解消失性ポリマーマイクロカプセルと、炭素前駆体ポリマーのマイクロカプセルとを重量比１：１にして乳鉢内で軽く混合した後、窒素雰囲気下、１２０℃で加熱しながら混練し、樹脂塊を得た。次いでこの樹脂隗を直径３０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、下部に直径１ｍｍの孔を有する銅製るつぼに入れた。窒素雰囲気下でリボンヒーターを用いて銅製るつぼを３１０℃に加熱し、その後るつぼ下部の孔から溶融した樹脂を周速５０ｍ／分で回転させたモーターに巻付け、樹脂隗の紡糸を行った。紡糸して得られた繊維の直径は約３７μｍであり、これを２５０℃、空気気流中で不融化処理を行った。
不融化処理したこの試料とＢ２Ｏ３を図２に示す黒鉛るつぼ（ａ）に入れ、窒素気流下カーボンファイバーへの絶縁物のコートを行った。プロセス条件は、最高温度が１５００℃、保持時間が１時間という以外は実施例１と同じであり、炭素前駆体ポリマーの炭素化処理と窒素化ホウ素処理を同時に行った。
熱処理後のファイバーは直径０．０４μｍであり、Ｘ線回折の結果、窒化ホウ素がコートされたファイバーであることを確認した。
【００３１】
（実施例５）
実施例１で得られた、外表面が窒化ホウ素であるファイバーを充填材として用い、エポキシ樹脂とを組み合わせて熱伝導性電気絶縁性ペーストを作製した。
熱伝導フィラーは、窒化ホウ素処理したカーボンファイバーと市販の窒化ホウ素粉末（平均粒径：５μｍ）との２種からなっており、その配合割合は重量比で１：１０である。窒化ホウ素処理したカーボンファイバーは嵩密度が低いため熱伝導フィラーとしてこのファイバーだけを単独で用いるとペースト化が難しいため、フィラー／樹脂からなる最終複合材中の実質フィラー体積を増大するために２種のフィラーを用いた。またバインダー樹脂はフェノール樹脂（８０部）とエポキシ樹脂（２０部）の混合物であり、ペースト印刷、乾燥、後の熱伝導性フィラーとバインダー樹脂との重量割合は２：１にした。
熱伝導性フィラー、バインダー樹脂、溶剤からなる熱伝導性電気絶縁性ペーストをつくり、スクリーン印刷により３ｍｍ×３０ｍｍの短冊状パターンを作製し、電気抵抗を測定した。またこの熱伝導性ペーストをドクタープレード法で延展して厚さ８０μｍの厚フィルムを得、レーザーフラッシュ法によりこのフィルムの熱伝導率を測定した。この結果、比抵抗として１０１２Ω・ｃｍ、また熱伝導率として９Ｗ／ｍ・Ｋを得た。この結果、電気絶縁性と熱伝導性の両特性が非常に優れたコンポジットが得られた。
【００３２】
【発明の効果】
本発明を用いて、電気絶縁性と熱伝導性の両特性が非常に優れたコンポジットを得る事ができ、放熱を要求されるＬＳＩダイボンディングペースト、ＬＳＩ用封止材、配線基板などのフィラーとして有用である。また軽量、高強度、高耐熱性などの特性が非常に優れており、構造材料用コンポジットにも利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】表面が高熱伝導／電気絶縁材料で被覆された絶縁被覆カーボンファイバーの模式図
【図２】熱処理時のるつぼ、試料配置（ファイバーとＢ２Ｏ３が同一るつぼ内）
【図３】熱処理時のるつぼ、試料配置（ファイバーとＢ２Ｏ３が別るつぼ）
【図４】圧粉体の電気抵抗測定法
【符号の説明】
１    カーボンファイバー
２    高熱伝導および電気伝導性材料
３    カーボンファイバー
４    Ｂ２Ｏ３
５    黒鉛るつぼ（ａ）
６    黒鉛るつぼ（ｂ）
７    スペーサー
８    黒鉛発熱体
９    黒鉛板状蓋
１０  窒素ガス導入口
１１  窒素ガス排出口
１２  光温度計へ
１３  Ｂ２Ｏ３
２１  圧粉体
２２  プラスチック製シリンダー
２３  鉄製ピストン（受け台）
２４  金属板電極（抵抗測定用）
２５  鉄製ピストン（押し棒）
２６  成型用圧力
【図１】
2004218144.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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