(57)【要約】【課題】熱伝導率をより向上させると共に、絶縁耐力を改善した高熱伝導性の電気絶縁材料用の樹脂組成物を提供する。【解決手段】合成樹脂中にマイクロ粒子サイズの熱伝導性無機球状マイクロフィラーを充填することにより形成した樹脂組成物において、球状マイクロフィラーの一部を板状、棒状、繊維状、或いは鱗片状形状のマイクロフィラーに置き換え充填すると共に、ナノ粒子サイズの熱伝導性無機ナノフィラーを充填し、かつ電場を用いてフィラーを電界印加方向に配向させて形成した。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成樹脂中にマイクロ粒子サイズの熱伝導性無機球状マイクロフィラーを充填することにより形成した樹脂組成物において、
前記球状マイクロフィラーの一部を板状、棒状、繊維状、或いは鱗片状形状のマイクロフィラーに置き換え充填すると共に、ナノ粒子サイズの熱伝導性無機ナノフィラーを充填し、かつ電場を用いてフィラーを電界印加方向に配向させて形成した樹脂組成物。
【請求項２】
前記球状マイクロフィラー、前記板状、棒状、繊維状、或いは鱗片状形状のマイクロフィラー、及び前記ナノフィラーはそれぞれ、アルミナ（Al2O3）、SiO2（シリカ）、アルミナ水和物、TiO2（酸化チタン）、AlN（窒化アルミ）、BN（窒化硼素）、及びSiC（炭化珪素）からなる群の少なくとも一つ、或いは表面絶縁処理した導電性粒子から選択される請求項１に記載の樹脂組成物。
【請求項３】
前記合成樹脂は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、尿素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、及び塩化ビニール樹脂からなる群の少なくとも一つから選択される請求項１に記載の樹脂組成物。
【請求項４】
前記球状マイクロフィラーは、球状で粒径0.1〜50μmのものを、充填率10〜40vol%で充填した請求項１に記載の樹脂組成物。
【請求項５】
前記板状、棒状、繊維状、或いは鱗片状形状のマイクロフィラーは、サイズ0.1〜50μmのものを、充填率2〜20vol%で充填した請求項１に記載の樹脂組成物。
【請求項６】
前記ナノフィラーは、不定形、球状、棒状、繊維状、板状、又は鱗片状形状であり、かつ、粒径5nm〜100nmのものを、充填率2〜10vol%で充填した請求項１に記載の樹脂組成物。
【請求項７】
前記電界を基板厚さ方向に印加してフィラーを厚さ方向に配向させることにより樹脂基板として構成した請求項１に記載の樹脂組成物。
【請求項８】
合成樹脂中にマイクロ粒子サイズの熱伝導性無機球状マイクロフィラーを充填することにより形成した樹脂組成物の製造方法において、
前記合成樹脂中に、ナノ粒子サイズの熱伝導性無機ナノフィラー、マイクロ粒子サイズの熱伝導性無機球状マイクロフィラー、及びマイクロ粒子サイズの板状、棒状、繊維状、或いは鱗片状形状の熱伝導性無機マイクロフィラーを混合し、
前記混合した合成樹脂に、電圧を印加させながら加熱硬化することにより、フィラーを電界印加方向に配向させて形成した樹脂組成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気絶縁性および熱伝導性が良好な電気絶縁材料用の樹脂組成物及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワー半導体集積回路の基板では、絶縁性に加え熱伝導性が良好であることが求められている。従来、窒化アルミニウムやアルミナなどの高い熱伝導率を有するセラミック基板が採用されているが、セラミック基板は加工性が乏しく、コストが高いという問題がある。そこで、セラミック基板の代替えとして、熱伝導率はセラミック基板より低いが、絶縁性・加工性・成形性・接着性が良好な樹脂基板が注目されている。現在多くの開発品は、アルミナなどの高熱伝導性の無機フィラー（無機粒子）を樹脂中に高充填して、電気絶縁性を有する複合材料の高熱伝導化を実現しているが、無機粒子を高充填すると複合材料の粘度が上がり成形性や加工性が低下する問題が生じる。
【０００３】
特許文献１（特開2011-177929号公報）に開示の金属−絶縁樹脂基板は、金属層上に充填材を含有する耐熱性樹脂層を設けたものである。耐熱性樹脂層は、平均粒子径が異なる２種類の充填材を含有している。第１の充填材（Ｆ１）として、平均粒子径５μｍ以上の充填材を用いる。この充填材（Ｆ１）は板状及び球状フィラーである。さらに、熱伝導性を補填するために、より小さな平均粒子径0.1〜3μｍの充填材（Ｆ２）を用いる。このような充填材（Ｆ２）として、充填材（Ｆ１）と同じく板状及び球状の、同じ材質のものを使用することができる。特許文献１に開示の絶縁樹脂基板は、単体として基板に用いるものではなく、金属板・箔に接着して用いることによって、熱伝導性の向上を図るものである。
【０００４】
特許文献２（特開2008-266378）は、エポキシ樹脂に硬化剤と無機フィラーとを含む組成物を開示する。この無機フィラーは、平均粒子径が5〜50μｍ である粗粉と、粒径2.0μｍ 以下を70体積％ 以上含有し、平均粒子径が0.2〜1.5μｍ である微粉とを含んでいる。特許文献２に開示の組成物は、高熱伝導性を発揮する基板を提供するが、金属ベース回路基板のために用いるものである。
【０００５】
エポキシ樹脂にアルミナ粉末を充填したフィルムは、従来、主として、封止用、絶縁接着用として用いられているものであり、また、上述の特許文献１，２に記載のように、樹脂基板として用いられてはいるが、単層基板としてではなく、積層構造体にして用いられているものである。単層基板として用いるためには、簡単に曲がるフィルム状では無く、頑丈なものとするのに必要な十分な厚さにした上で、良好な電気絶縁性及び熱伝導性が必要である。
【０００６】
非特許文献１は、熱伝導率を向上させるために、エポキシ樹脂にアスペクト比の高い板状アルミナマイクロフィラーを低充填する技術を開示する。また、非特許文献２は、電場を印加することにより、熱伝導率をさらに向上させる技術を開示する。しかし、非特許文献１、２は、絶縁耐力については未確認である。
【０００７】
本発明者らは、板状マイクロフィラーだけでなく球状マイクロフィラーを追加充填し、電場を印加することにより、熱伝導率がさらに向上することを確認した。しかし、これによって、熱伝導率は改善するが絶縁耐力が悪化することが分かった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開2011-177929号公報
【特許文献２】特開2008-266378号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】岡崎祐太  他、「エポキシ複合材料における電場による低充填アルミナ板状粒子の配向制御」、第４１回電気電子絶縁材料システムシンポジウム、No.C_1、2010.11、pp79-84
【非特許文献２】木下智志  他、「板状アルミナ粒子を低充填した電場配向エポキシ複合材料の熱伝導率における粒子形状の影響」、平成23年電気学会全国大会、2011.3.16、p53（第2分冊）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、熱伝導率をより向上させると共に、絶縁耐力を改善した高熱伝導性の電気絶縁材料用の樹脂組成物を提供することを目的としている。本発明は、無機フィラーの添加量を少なくすることによって、良好な電気絶縁性を実現する際の熱伝導率の低下を、ナノ粒子フィラーの付与及びフィラーの電場配向によって改善する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の樹脂組成物は、合成樹脂中にマイクロ粒子サイズの熱伝導性無機球状マイクロフィラーを充填することにより形成した樹脂組成物において、球状マイクロフィラーの一部を板状、棒状、繊維状、或いは鱗片状形状のマイクロフィラーに置き換え充填すると共に、ナノ粒子サイズの熱伝導性無機ナノフィラーを充填し、かつ電場を用いてフィラーを電界印加方向に配向させて形成した。
【００１２】
球状マイクロフィラー、板状、棒状、繊維状、或いは鱗片状形状のマイクロフィラー、及びナノフィラーはそれぞれ、アルミナ（Al2O3）、SiO2（シリカ）、アルミナ水和物、TiO2（酸化チタン）、AlN（窒化アルミ）、BN（窒化硼素）、及びSiC（炭化珪素）からなる群の少なくとも一つ、或いは表面絶縁処理した導電性粒子から選択される。合成樹脂は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、尿素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、及び塩化ビニール樹脂からなる群の少なくとも一つから選択される。
【００１３】
球状マイクロフィラーは、球状で粒径0.1〜50μmのものを、充填率10〜40vol%で充填した。板状、棒状、繊維状、或いは鱗片状形状のマイクロフィラーは、サイズ0.1〜50μmのものを、充填率2〜20vol%で充填した。ナノフィラーは、不定形、球状、棒状、繊維状、板状、又は鱗片状形状であり、かつ、粒径5nm〜100nmのものを、充填率2〜10vol%で充填した。電界を厚さ方向に印加してフィラーを厚さ方向に配向させることにより樹脂基板として構成することができる。
【００１４】
本発明の樹脂組成物の製造方法は、合成樹脂中に、ナノ粒子サイズの熱伝導性無機ナノフィラー、マイクロ粒子サイズの熱伝導性無機球状マイクロフィラー、及びマイクロ粒子サイズの板状、棒状、繊維状、或いは鱗片状形状の熱伝導性無機マイクロフィラーを混合し、この混合した合成樹脂に、電圧を印加させながら加熱硬化することにより、フィラーを電界印加方向に配向させて形成した。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、マイクロフィラー（板状、球状）に加えナノ粒子を追加充填し、電場を印加して電場配向することにより、絶縁耐力を改善することが出来た。即ち、無機フィラー充填複合樹脂材料において、フィラー低充填にして良好な電気絶縁性を達成する一方、フィラー低充填でも高熱伝導化を実現した。
【００１６】
本発明は、電極間に交流電圧を印加し、その電場によって高熱伝導性無機フィラーが配向することを利用して、硬化前の合成樹脂中の無機フィラーを配向させてフィラー同士の多数の接点を形成させて硬化させる。更に、無機フィラーの複数種類の一つにナノサイズの粒子を選ぶことで、熱伝導性および電気絶縁性の双方向上を実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に基づき形成される電気絶縁材料用の樹脂組成物の概要を説明する図である。
【図２】絶縁基板の使用例として電力半導体装置を示す図である。
【図３】（Ａ）は、アルミナ（Al2O3）フィラーを例示するグラフであり、（Ｂ）は板状アルミナマイクロフィラーおよび球状アルミナマイクロフィラーのSEM（走査型電子顕微鏡）像を示す写真である。
【図４】各マイクロフィラー充填率における絶縁破壊強度を示すグラフである。
【図５】（A）熱伝導率及び（B）絶縁耐力を示すグラフである。
【図６】各試料の作製条件を示す表である。
【図７】作製した試料の熱伝導率と絶縁耐力の測定結果を示す表である。
【図８】本発明の樹脂組成物の製造を説明する図である。
【図９】用いたフィラーの詳細を示す表である。
【図１０】配合例を示す表である。
【図１１】創製した試料の絶縁破壊強度の測定を説明する図である。
【図１２】ナノ・マイクロ複合材料における電界あり・なしの試料破断面の走査型電子顕微鏡（SEM）像を示す写真である。
【図１３】図１２のSEM像をさらに拡大して示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明に基づき形成される電気絶縁材料用の樹脂組成物の概要を説明する図である。この樹脂組成物の製造のために、まず、従来よりフィラー中充填領域にて確立しているナノコンポジット創製方法を用いて、電気絶縁性向上のためにナノフィラー（ナノ粒子）を合成樹脂（例えば、エポキシ樹脂）中に低充填する。さらに熱伝導性向上のために、球状マイクロフィラー（球状マイクロ粒子）と共に、板状マイクロフィラー（板状マイクロ粒子）を充填する。その後、樹脂硬化中に、図中の上下の電極（Electrode）に交流電圧を印加する。電圧印加により発生した電界Eによる誘電泳動力を用いてフィラーを配向させ効率的な熱伝達路を形成することで、更なる高熱伝導化と高絶縁化を図ることができる。この材料はフィラーを電界方向すなわち絶縁基板における厚さ方向に配向させているため、熱拡散方向を考慮した材料となる。このように、本発明は、無機フィラーの一つにナノサイズの粒子を選ぶことで、熱伝導性および電気絶縁性の双方の向上を実現する。更に、電極間に交流電圧を印加し、その電場によって高熱伝導性無機フィラーが配向することを利用して、硬化前のエポキシ樹脂中のフィラーを配向させてフィラー同士の多数の接点を形成させて硬化させる。
【００１９】
充填するフィラー（充填粒子）は、高熱伝導性無機粒子が良く、シランカップリング剤などを用いて凝集を解いて、熱伝達路を最適に形成させる。充填率が低くても効率的な熱伝達路が形成されているため、低比重で、熱拡散率および熱伝導率が高い。体積抵抗率も高く、絶縁耐力も優れている。フィラーは、アルミナ（Al2O3）以外にも、高熱伝導性の無機物として、SiO2（シリカ）、アルミナ水和物（例えばAl2O3・H2O（ベーマイト））、TiO2（酸化チタン）、AlN（窒化アルミ）、BN（窒化硼素）、SiC（炭化珪素）を使用することもできる。また、フィラーは、熱伝導率が高い材料として、表面絶縁処理した導電性粒子も使用できる。金属や炭素系の導電性粒子は、熱伝導率が高く、電気伝導性である。その導電性粒子の表面を電気絶縁処理すれば、高熱伝導性・絶縁性フィラーとして利用することができる。また、ベースになる合成樹脂としては、特にエポキシ樹脂が好適であるが、エポキシ樹脂以外にも、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、尿素樹脂、ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂、又はポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、塩化ビニール樹脂などの熱可塑性樹脂を用いることもできる。
【００２０】
図２は、絶縁基板の使用例として、電力半導体装置（例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）を示す図である。外部端子が一体にインサート成型された樹脂製ケースの底部は、銅（Cu）ベースによって構成され、かつ、この銅（Cu）ベースの下面には冷却体が、また、上面には、本発明に基づき構成される絶縁基板が接着剤などにより固定されている。この絶縁基板の上には、１つ又は複数のデバイス（ＩＣチップ）が装着されて、これらデバイス相互或いは外部端子との間は、Alワイヤ等を用いて配線されている。その後、デバイス及び配線は、シリコンゲル等により封止される。
【００２１】
デバイスから発生した熱は、絶縁基板を介し、さらに、Cuベースを介して冷却体から放熱されることになる。即ち、このような絶縁基板には、電気絶縁性だけでなく、高い熱伝導性が求められる。絶縁基板が有する静電容量は、高周波回路を扱う上で重要で、絶縁基板を薄くすると静電容量が大きくなり、高周波電流成分が流れやすく、短絡状態になってしまうので、それを防止できる程度の厚さが必要である。
【００２２】
熱伝導率を高くしても耐電圧が十分でなければ絶縁基板として使用できないので、それに見合った絶縁基板厚さが必要である。樹脂基板としての強度は、簡単に曲がるフィルム状では無く、簡単に破損することの無いしっかりしたハードな基板が望ましく、それに見合った厚さが必要である。例えば、少なくとも100μｍ〜1.0ｍｍの基板厚さである。
【００２３】
図３（Ａ）は、アルミナ（Al2O3）フィラーを例示するグラフであり、（Ｂ）は板状アルミナマイクロフィラーおよび球状アルミナマイクロフィラーのSEM（走査型電子顕微鏡）像を示す写真である。本発明は、サイズと形状が異なる3種類のフィラーを用いる。第一のフィラー（球状マイクロ粒子）として、球状で粒径0.1〜50μm（例えば、平均サイズ10μm）のもので、充填率は10〜40vol%が望ましい。これは混合物の急激な粘度増加を抑えるために必要である。（球状であることが大事）。
【００２４】
第二のフィラーは、高いアスペクト比（長さａと厚さｃの比、例えば70）を有する板状マイクロ粒子である。高いアスペクト比を有する形状としては、板状以外にも、棒状、繊維状、鱗片状などがあげられ、サイズは0.1〜50μm（例えば、平均サイズ7μm、平均厚さ0.1μm）のもので、充填率は2〜20vol%が望ましい。これは、電場を用いて粒子配向させた際に第一のフィラーよりも粒子配向させやすく、第二のフィラー同士あるいは第一のフィラー間をつなぐことで、熱伝達路を効率良く形成できる。しかし、これが多過ぎると混合物の粘度が高くなり過ぎてしまう。（高アスペクト比であることが大事）。
【００２５】
第三のフィラー（ナノ粒子）として、粒径5nm〜100nm（例えば、平均サイズ7nm）で、形状は不定形（球状、棒状、繊維状、板状、鱗片状など）があげられ、充填率は2〜10vol%が望ましい。これは、第一と第二のフィラーの隙間に存在することで、フィラー同士の接触確率を増やし、熱伝達路を効率良く形成できる。また、電場を用いて粒子配向させた際に第二のフィラーの周囲に集合しやすく、更に熱伝達路を効率良く形成できる。更に、第三のフィラーが持つ膨大な表面積のお陰で、絶縁耐力の向上をもたらす。しかし、これが多過ぎると混合物の粘度が高くなり過ぎてしまう。（100nm以下であることが大事）。
【００２６】
図４は、各マイクロフィラー充填率における絶縁破壊強度を示すグラフである。グラフ中の下側の曲線は、電場配向を行った板状および球状フィラーの複合試料（ナノ粒子無し）に対するものであり、上側の曲線は、この複合試料にさらにナノ粒子（１vol％）を充填した試料に対するものである。マイクロフィラー充填率の増加に伴い、絶縁破壊強度は低下する。図示のように、絶縁破壊強度は、ナノ粒子を樹脂組成物に複合することにより、高充填領域ではほぼ同等（わずかに向上）であるのに対して、マイクロフィラーの低充填、中充填領域では絶縁破壊強度は向上することが分かる。
【００２７】
図５は、（A）熱伝導率及び（B）絶縁耐力を示すグラフである。横軸はフィラー充填率を示し、縦軸は熱伝導率及び絶縁耐力をそれぞれ示している。（A）において、マイクロ球状粒子を35vol%充填した試料（μS）に比べて、さらに、ナノ粒子及びマイクロ板状粒子を追加充填して電場配向（n+μPS-e）することにより、熱伝導率が約2倍向上する。図（A）中の実線は、Bruggeman式から求めた計算曲線（理論値）を示している。熱伝導率1.4W/m・Kをマイクロ球状粒子（μS）で実現するには48vol%充填が必要である。このように、一般的な球状アルミナフィラー48％充填試料（μS）と同等の熱伝導率が、充填フィラーを25％分カットした36vol%で実現できる。言い換えると、ナノ粒子及びマイクロ板状粒子を追加して電場配向することにより、25%のフィラー量削減となる。一方、絶縁耐力は、フィラー充填率を低く抑えることができたこと、ならびにナノ粒子の追加充填により、（B）に示すように、約１６％の向上となる。
【実施例１】
【００２８】
種々のアルミナ（Al2O3）フィラーを充填した試料を作製し、その試料の熱伝導率及び絶縁耐力を測定した。図６は、各試料の作製条件を示す表であり、図７は、作製した試料の熱伝導率と絶縁耐力の測定結果を示す表である。これらグラフにおいて、試料No.8が本発明の実施例であり、試料No.1〜7は参考のために示す比較例である。フィラーはすべてアルミナ（Al2O3）を用いて測定した。試料名中のμはマイクロフィラーを示し、μSはマイクロ球状 (spherical)粒子（フィラー）を、μPはマイクロ板状 (plate)粒子（フィラー）を、μPSはマイクロ板状粒子とマイクロ球状粒子の複合充填をそれぞれ示している。nはナノ粒子を示し、それ故に、n+μPSは、マイクロ板状粒子とマイクロ球状粒子を充填したμPSに対して、さらにナノ粒子を充填した複合充填を示している。-eは樹脂硬化処理中の電界印加を示している。
【００２９】
図６に示すように、アルミナマイクロフィラーとして板状粒子（平均粒径7μm、厚さ0.1μm、アミノシラン処理済み）および球状粒子（平均粒径10μm、エポキシシラン処理済み）を、アルミナナノフィラーとして不定形粒子（平均粒径7nm、エポキシシラン剤付与）を選定した。本発明の実施例であるNo.8は、エポキシ樹脂（816B+113K）＋フィラー全体に対して球状マイクロ35vol%充填を基本とし、その球状マイクロの20%（7vol%）を板状マイクロに変更し、かつ、ナノフィラーを1vol%追加充填した。加熱硬化時に2kV/mmの電場付与（フィラー配向効果）し、0.5mm厚のシート状試料に成型した。本発明の実施例（No.8）以外にも比較例を７種類（No.1〜7）創製して、熱伝導率及び絶縁耐力を測定した。
【００３０】
測定結果は、図７に示すように、電場付与によっていずれのケースでも絶縁耐力の低下が13〜15％見られた（No.2,4,6,8）が、ナノフィラー添加によっていずれのケースでも絶縁耐力が約10%向上した（No.5,6,7,8）。一方、熱伝導率の向上度合いは、球状マイクロの一部を板状マイクロに変更し、更に少量ナノフィラーが添加されて電場付与された系（No.8）が最も高かった。その熱伝導率は1.44W/mK、絶縁耐力は36.0kV/mmだった。つまり、熱伝導率の向上には高アスペクト比を有する板状等のマイクロフィラーとナノフィラーの最適割合による電場配向が大事であり、電場配向された高アスペクト比のマイクロフィラーは絶縁耐力の低下をもたらすが、少量ナノフィラーの追加添加で改善することができる。従って、高アスペクト比を有するマイクロフィラーとナノフィラーを追加充填した複合試料に電場付与した系（No.8）が熱伝導性と電気絶縁性の双方に優れている。
【００３１】
このように、エポキシ樹脂にアルミナ粒子を合計36％充填した板状成形品において、優れた熱伝導率値（1.4W/mK）を得ることができた。現在の技術では単体基板として使用可能な優れた値である。より充填率を上げて、配向による粒子同士の接触が生じさせることにより、さらに高い値（例えば、10W/mK）も可能になる。あるいは、アルミナよりも熱伝導率が高い材料（例えば、窒化ホウ素、窒化アルミ、炭化ケイ素、表面絶縁処理した導電性粒子、など）による粒子配向を採用すれば、少ない充填率で更なる高熱伝導化も可能になる。
【実施例２】
【００３２】
図８は、本発明の樹脂組成物の製造を説明する図である。図９は、用いたフィラーの詳細を示す表であり、また、図１０は、配合例を示す表である。
【００３３】
１．混合過程
(1)エポキシ樹脂主剤とナノフィラー充填率の1wt%の量のシランカップリング剤を計量し、自転公転式回転ミキサーにて2000rpm、10min、真空中にて混合する（混合物A）。
(2)混合物A中にナノアルミナフィラーを自転公転式回転ミキサーにて2000rpm、60min、真空中にて混合する（混合物B）。
(3)混合物B中に球状マイクロアルミナフィラーを自転公転式回転ミキサーにて2000rpm、15min、真空中にて混合する（混合物C）。
(4)混合物C中に板状マイクロアルミナフィラーを自転公転式回転ミキサーにて2000rpm、30min、真空中にて混合する（混合物D）。
(5)混合物D中に硬化剤を自転公転式回転ミキサーにて2000rpm、30min、真空中にて混合する（混合過程終了）。
【００３４】
２．脱泡
混合後の試料内の泡が抜けるまで真空中にて十分に脱泡する。約15〜30分間脱泡を行った。
【００３５】
３．注型
用意した2枚の真鍮板の片方に脱泡後の試料を適量配置し、絶縁スペーサ（例えばペットフィルム）を挟み、その後もう片方の真鍮板で試料を挟みこむ。
【００３６】
４．電圧印加・加熱硬化
注型した試料を恒温槽内にて交流電圧1kVrms、周波数60Hzを印加させながら、70℃3h、120℃3hの条件で試料を加熱硬化する。その後、自然冷却させて試料の完成となる。
【実施例３】
【００３７】
（絶縁破壊強度の測定）
図１１は、創製した試料の絶縁破壊強度の測定を説明する図である。創製した試料をフッ素系不活性液体（フロリナート）中に浸し、球−平板電極にて交流電圧を印加し測定を行った。なお１試料につき計12点測定し最大・最少を除いた計10点を、ワイブル分布（物体の強度を統計的に記述するためにW.ワイブルによって提案された周知の確率分布）を用いて評価した。実験条件は、以下の通りである。
【００３８】
絶縁油の種類：フッ素系液体
電極形状：球 ‐平板電極
昇圧電圧 ： V = 0.5 kVrms/mm
絶縁破壊強度 E [kVrms/mm]＝絶縁破壊電圧 [kVrms]／試料厚さ [mm]
熱伝導率の測定方法
ρ : 密度 [g/m3] 水置換法により測定
c  : 比熱容量 [J/(g・K)] 示差走査型熱量測定DSCにより測定
α : 熱拡散率  [m2/s] レーザーフラッシュ法により測定
試料の熱伝導率λ = ρ・c・αは、密度ρ、比熱容量c、熱拡散率αの積にて算出した。
【００３９】
（SEM像写真）
図１２は、ナノ・マイクロ複合材料における電界あり・なしの試料破断面の走査型電子顕微鏡（SEM）像を示す写真である。電界なしの試料では、マイクロ球状粒子の隙間にマイクロ板状粒子が不規則に分散していることがわかる。一方、電界Eを印加するとマイクロ球状粒子の隙間にあるマイクロ板状粒子が電界方向に配向していることがわかる。
【００４０】
図１３は、図１２のSEM像をさらに拡大して示す写真である。図示のように、各試料を拡大すると、電界を印加していない場合では多数のナノ粒子が不規則に分散しているのに対し、電界を印加すると高電界部にナノ粒子が移動していることがわかった。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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