(57)【要約】【解決手段】  上記熱硬化性樹脂３を有機溶剤に溶解させた溶液にセラミックスとしての鱗片状窒化ホウ素４を混合し（ａ）、上記溶液を乾燥させて固形のタブレット１１を作製したら（ｂ）、当該タブレット１１を粉砕して、構成する粒子のそれぞれで鱗片状窒化ホウ素が上記熱硬化性樹脂によってコーティングされた粉末状の熱伝導性絶縁樹脂組成物１とし（ｃ）、当該粉末状の熱伝導性絶縁樹脂組成物を常温で圧縮して上記成形品と略同形の仮成形品２’を作製し（ｄ）、さらに当該仮成形品を加熱加圧成形することにより成形品を得る（ｅ）。なお、成形品が複雑な形状でない場合には、熱伝導性絶縁樹脂組成物１から成形品を直接成形することも可能である。【効果】  本発明はより高い割合でセラミックスを含んだ熱伝導性絶縁樹脂組成物を得ることができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂と絶縁性を有したセラミックスとからなる熱伝導性絶縁樹脂組成物において、
上記樹脂は熱硬化性樹脂であるとともに、上記熱伝導性絶縁樹脂組成物は粉末状を有し、
当該粉末を構成する粒子のそれぞれで、上記セラミックスが上記熱硬化性樹脂によってコーティングされていることを特徴とする熱伝導性絶縁樹脂組成物。
【請求項２】
上記セラミックスを８５〜９０重量％の割合で含むことを特徴とする請求項１に記載の熱伝導性絶縁樹脂組成物。
【請求項３】
上記セラミックスが鱗片状窒化ホウ素であることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の熱伝導性絶縁樹脂組成物。
【請求項４】
樹脂と絶縁性を有したセラミックスとからなる熱伝導性絶縁樹脂組成物を使用した成形品の製造方法において、
上記樹脂として熱硬化性樹脂を用い、当該熱硬化性樹脂を有機溶剤に溶解させた溶液に上記セラミックスを混合して、上記有機溶剤が揮発し混合物がペースト状となるまで分散させ、
上記ペースト状混合物を乾燥させて固形のタブレットを作製したら、当該タブレットを粉砕して、構成する粒子のそれぞれでセラミックスが上記熱硬化性樹脂によってコーティングされた粉末状の熱伝導性絶縁樹脂組成物とし、
さらに当該熱伝導性絶縁樹脂組成物を加熱加圧成形することにより上記成形品を得ることを特徴とする熱伝導性絶縁樹脂組成物を使用した成形品の製造方法。
【請求項５】
上記粉末状の熱伝導性絶縁樹脂組成物を常温で圧縮して上記成形品と略同形の仮成形品を作製し、当該仮成形品を加熱加圧成形することにより上記成形品を得ることを特徴とする請求項４に記載の熱伝導性絶縁樹脂組成物を使用した成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱伝導性絶縁樹脂組成物およびこれを用いた成形品の製造方法に関し、具体的には樹脂と絶縁性を有したセラミックスとからなる熱伝導性絶縁樹脂組成物およびこれを用いた成形品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車部品などの様々な分野において、高い熱伝導性と絶縁性とを備えた熱伝導性絶縁樹脂組成物を使用した製品が製造されている。
このような熱伝導性絶縁樹脂組成物としては、熱可塑性樹脂とアルミナや窒化ホウ素といった絶縁性を有するセラミックスとを混合したものが知られ、この熱可塑性樹脂を含んだ熱伝導性絶縁樹脂組成物を材料として、射出成型やトランスファー成形などの射出圧縮成形法により製品を製造している（特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１５８５１２号公報
【特許文献１】特開２０１０−２３４６７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記特許文献１では、上記セラミックスを８５重量％を超えて含有させようとした場合、流動性が悪くなって射出成型が困難になると指摘されており、このため成形品にこれ以上セラミックスを含有させることが困難となっていた。
このような問題に鑑み、本発明はより高い割合で成形品にセラミックスを含ませることが可能な熱伝導性絶縁樹脂組成物およびこれを用いた成形品の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち請求項１の発明にかかる熱伝導性絶縁樹脂組成物は、樹脂と絶縁性を有したセラミックスとからなる熱伝導性絶縁樹脂組成物において、
上記樹脂は熱硬化性樹脂であるとともに、上記熱伝導性絶縁樹脂組成物は粉末状を有し、
当該粉末を構成する粒子のそれぞれで、上記セラミックスが上記熱硬化性樹脂によってコーティングされていることを特徴としている。
【０００６】
また請求項４の発明にかかる熱伝導性絶縁樹脂組成物を使用した成形品の製造方法は、樹脂と絶縁性を有したセラミックスとからなる熱伝導性絶縁樹脂組成物を使用した成形品の製造方法において、
上記樹脂として熱硬化性樹脂を用い、当該熱硬化性樹脂を有機溶剤に溶解させた溶液に上記セラミックスを混合して、上記有機溶剤が揮発し混合物がペースト状となるまで分散させ、
上記ペースト状混合物を乾燥させて固形のタブレットを作製したら、当該タブレットを粉砕して、構成する粒子のそれぞれでセラミックスが上記熱硬化性樹脂によってコーティングされた粉末状の熱伝導性絶縁樹脂組成物とし、
さらに当該熱伝導性絶縁樹脂組成物を加熱加圧成形することにより上記成形品を得ることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
上記請求項１の発明によれば、熱伝導性絶縁樹脂組成物は粉末状を有しており、この粉末状の熱伝導性絶縁樹脂組成物を用いることで、高い割合で上記絶縁性を有したセラミックスを含んだ成形品を得ることが可能となる。
【０００８】
上記請求項４の発明によれば、上記セラミックスを混合した熱硬化樹脂のペースト状混合物を乾燥させ、これを粉砕することで粉末状の熱伝導性絶縁樹脂組成物を得ることができる。
上記粉末状の熱伝導性絶縁樹脂組成物を加熱加圧成形することにより、複雑な形状を有する成形品であっても、当該成形品に高い割合で上記絶縁性を有したセラミックスを含ませることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施例にかかる熱伝導性絶縁樹脂組成物の材料の構造を示した図。
【図２】成形品の製造方法を説明する図。
【図３】成形品における材料の構造を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下本実施例について説明すると、図１は本発明にかかる熱伝導性絶縁樹脂組成物１の構造を示した模式図となっており、本実施例の熱伝導性絶縁樹脂組成物１は熱伝導性に優れた放熱板などの成形品２を製造するための材料として使用することができる。
上記熱伝導性絶縁樹脂組成物１は粉砕されることで粉末状を有しており、当該粉末を構成する粒子は、それぞれエポキシやフェノールなどの熱硬化性樹脂３と、絶縁性を有したセラミックスとしての略平板状を有した粉末状の鱗片状窒化ホウ素４とから構成されており、このうち上記熱硬化性樹脂は熱硬化していない状態となっている。
当該粉末を構成する粒子の径は１０〜２５０μｍ程度となっており、粒子のそれぞれにおいて鱗片状窒化ホウ素４はその面方向がランダムに向いており、また上記熱硬化性樹脂３によってコーティングされるとともに隣接する鱗片状窒化ホウ素４同士が接着された状態となっている。
そして、上記構成を有する熱伝導性絶縁樹脂組成物１における上記鱗片状窒化ホウ素４の割合は８５重量％を超え、かつ９０重量％以下とすることが望ましい。
本実施例において、上記熱硬化性樹脂３としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等を用いることができ、かつこれらを併用することも可能である。
上記粉末状の鱗片状窒化ホウ素４としては、面方向の径が３．２〜１７．１μｍ、アスペクト比が１０以上のものを使用することができ、またセラミックスとしてはその他にも窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を用いることができる。
【００１１】
上記本実施例にかかる熱伝導性絶縁樹脂組成物１の製造方法について図２を用いて説明する。
まず上記熱硬化性樹脂３と鱗片状窒化ホウ素４とからなるペースト状混合物を作製するペースト状混合物作成工程を行う（図２（ａ））。混合させる際には従来公知の攪拌機を使用することができる。
具体的には、まず上記熱硬化性樹脂３をメチルエチルケトン（ＭＥＫ）などの有機溶剤によって溶解させ、得られた熱硬化性樹脂３の溶液に、上記鱗片状窒化ホウ素４を投入し、さらに撹拌して鱗片状窒化ホウ素４を溶液中に分散させ、鱗片状窒化ホウ素４の表面に上記溶液を付着させ、有機溶剤が揮発し混合物がペースト状となるまで分散させる。
【００１２】
次に、上記ペースト状混合物を乾燥させてタブレット１１を作製する乾燥工程を行う（図２（ｂ））。
具体的には、上記ペースト状混合物作成工程で得られたペースト状混合物を薄く延ばし、これを常温環境下に載置して上記有機溶剤を揮発させればよく、その際送風装置により送風を行ってもよい。
このとき、当該タブレット１１内の鱗片状窒化ホウ素４は、上記ペースト状混合物内において分散された状態となっているため、その面方向は図１に示すようにランダムな方向を向いた状態となっている。
【００１３】
次に、上記乾燥工程で得られたタブレット１１を粉砕する粉砕工程を行う（図２（ｃ））。
具体的には、上記タブレット１１をミキサー等の粉砕機に投入して粉末状に粉砕すればよく、これにより本発明にかかる粉末状の熱伝導性絶縁樹脂組成物１を得ることができる。
ここで、粉砕された粉末状の熱伝導性絶縁樹脂組成物１は、上記タブレット１１を粉砕しただけであるため、粉末を構成する各粒子において鱗片状窒化ホウ素４の面方向は図１に示すようにランダムな方向を向いた状態となっている。
【００１４】
続いて、上記製造方法で製造された熱伝導性絶縁樹脂組成物１を用いた成形品２の製造方法について説明する。
まず、上記粉末状の熱伝導性絶縁樹脂組成物１を常温で加圧圧縮して仮成形品２を作製する仮成形工程を行う（図２（ｄ））。
具体的には、上記粉末状の熱伝導性絶縁樹脂組成物１を、所定の成形品２の形状に形成された型に投入し、これを常温で加圧圧縮することで、略成形品２の形状を有した仮成形品２’を得ることができる。
このとき仮成形品２’においては、成形時に加熱されないことから、熱硬化性樹脂が架橋反応を起こさず、各熱伝導性絶縁樹脂組成物１を構成する粒子同士が密着せず、非常にもろい状態となっている。また鱗片状窒化ホウ素４の面方向も図１に示すようにランダムな方向を向いた状態となっている。
【００１５】
次に、上記仮成形工程で得られた仮成形品２’を加熱加圧圧縮して、完成品としての成形品２を得る加熱成形工程を行う（図２（ｅ））。
具体的には、上記仮成形品２’を予め加熱された型に投入し、当該仮成形品２’を加熱加圧圧縮し、これにより熱伝導性絶縁樹脂組成物１における熱硬化性樹脂３を架橋反応により硬化させ、上記成形品２を得ることができる。
その際、熱硬化性樹脂３は一旦軟化するが、同時に上記仮成形品２’は上記型によって圧縮されていることから、軟化した樹脂中の鱗片状窒化ホウ素４が移動し、その面方向が加圧される方向に対して略直交する方向を向くようになっている。
【００１６】
このようにして得られた成形品２においては、図３に示すように鱗片状窒化ホウ素４が面方向が一定方向を向いた層状に積層された状態となり、この層状に積層された鱗片状窒化ホウ素４によって効率的に熱を伝導することができる。
しかも、鱗片状窒化ホウ素４の全体に占める重量％が従来よりも高いことから、鱗片状窒化ホウ素４と鱗片状窒化ホウ素４との間の熱硬化性樹脂が少なく、より効率的に熱伝導させることが可能となる。
また、上記鱗片状窒化ホウ素４を高い割合で含むため、良好な絶縁性を得ることが可能となっている。
【００１７】
以下、本発明にかかる熱伝導性絶縁樹脂組成物１を用いて製造した成形品２としての実施品１、２と、比較として用いた他の熱伝導性絶縁樹脂組成物１を用いて製造した成形品２としての比較品とについて、それぞれ熱伝導性についての実験を行った。
本実施例にかかる熱伝導性絶縁樹脂組成物１を用いて製造した実施品１は板状を有しており、その寸法を１５ｃｍ×１５ｃｍ×０．１０５ｃｍとした。また使用した熱伝導性絶縁樹脂組成物１は、熱硬化性樹脂３としてのエポキシ樹脂と、鱗片状窒化ホウ素４として平面方向の径が３．２〜１７．１μｍのものとを用い、このとき鱗片状窒化ホウ素４を９０重量％の割合で混合した。
実施品２は、上記実施品１に対し、その厚さを０．２５７ｍｍとした以外は上記実施品と同様の寸法および製造方法を用いて製造した。
【００１８】
従来公知の方法でこれら実施品１、２および比較品の密度、比熱、熱拡散率を測定してこれらの値から熱伝導率を算出するとともに、また絶縁性を評価するために体積抵抗率を測定した。
密度の測定方法としては、室温（２５℃）における水中置換法を用いた。
比熱の測定方法としては、レーザーフラッシュ法を用い、測定装置にはＴＣ７０００Ｈ（アルバック理工社製）を用いた。
熱拡散率の測定方法としては、レーザーフラッシュ法を用い、測定装置にはＴＣ−７０００（アルバック理工社製）を用いた。
そして上記熱伝導率は、測定した上記密度、比熱、熱拡散率の各値をそれぞれ下記式に代入して算出した。
熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）＝密度（ｋｇ／ｍ３）×比熱（ｋＪ／ｋｇ・Ｋ）×熱拡散率（ｍ２／ｓ）×１０００（ｋＪ／Ｊ）
絶縁性を評価するための体積低効率の測定には、Ｒ８３４０Ａ（アドバンテスト社製）を用いた。
【００１９】
上記測定の結果、実施品１の熱伝導率は５．７２Ｗ／ｍ・Ｋであり、また体積抵抗率は６．９７×１０１５Ω・ｃｍであった。なお、体積抵抗率が１．００×１０８Ω・ｃｍ以上あれば絶縁材とよばれる。
また実施品２の熱伝導率も５．７２Ｗ／ｍ・Ｋであり、また体積抵抗率は５．５１×１０１５Ω・ｃｍであった。
これに対し、従来品の熱伝導率は１．６２Ｗ／ｍ・Ｋであり、体積抵抗率は１．００×１０１２Ω・ｃｍであった。
以上のことから、実施品１、２は従来品に対して良好な熱伝導性を有するとともに、また高い絶縁性を具備していることが確認できた。
【００２０】
なお、上記実施例における成形品の製造方法において、成形品２の形状が複雑でない場合には、上記仮成形工程を省略することができる。
具体的には、上記成形工程で使用する型に上記粉末状の熱伝導性絶縁樹脂組成物１を行き渡らせることができる場合には、直接熱伝導性絶縁樹脂組成物１を投入してこれを加熱加圧圧縮することにより、上記成形品２を得ることができ、当該成形品２に高い割合で鱗片状窒化ホウ素４を含ませることができる。
【符号の説明】
【００２１】
１  熱伝導性絶縁樹脂組成物              ２  成形品
２’  仮成形品                          ３  熱硬化性樹脂
４    鱗片状窒化ホウ素                  １１  タブレット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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