JP2007191537A

JP2007191537A - 樹脂組成物

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Publication number: JP2007191537A
Application number: JP2006009644A
Authority: JP
Inventors: Takashi Sato; 隆佐藤; Shinichi Maeda; 進一前田
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2006-01-18
Filing date: 2006-01-18
Publication date: 2007-08-02
Anticipated expiration: 2026-01-18
Also published as: JP4907998B2

Abstract

【課題】金属とセラミックスとの間の熱伝導性に優れることはもちろんのこと、金属とセラミックスとの間の接着剤層の耐久性、伸び性及び耐湿性に優れ、しかもリン化合物等がセラミックス中へ浸透・拡散する虞のない樹脂組成物を提供する。
【解決手段】本発明の樹脂組成物１５は、熱硬化型のシリコン系樹脂１１中に、窒化アルミニウム粒子１２の表面を酸化珪素１３により被覆した複合粒子１４を分散させたことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、樹脂組成物に関し、さらに詳しくは、金属とセラミックスとを接着する際に好適に用いられ、金属とセラミックスとの間の熱膨張係数の差に起因する熱応力を緩和することにより、これら金属とセラミックスとを精度良く、かつ強固に接着することが可能な樹脂組成物に関するものである。

従来、金属とセラミックスとを接着・一体化した金属・セラミックス複合材料として、これら金属及びセラミックスの双方と密着性が良いシリコン系樹脂接着剤を用いた複合材料が知られている。
このシリコン系樹脂接着剤は、樹脂だけでは熱伝導性が充分ではないために、高熱伝導性のフィラーをシリコン系樹脂中に分散させた接着剤、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、炭化珪素（ＳｉＣ）、酸化珪素（ＳｉＯ_２）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）等の非酸化物系あるいは酸化物系セラミックス粒子を分散させたシリコン系樹脂接着剤（例えば、特許文献１〜３参照）、あるいは、ダイヤモンド粒子等の高熱伝導性粒子を分散させたシリコン系樹脂接着剤（例えば、特許文献４参照）、等が提案されている。
特開平９−３１３５６号公報特開平１０−６０１５８号公報特開２０００−８５０２４号公報特開２００２−３０２１７号公報

ところで、従来の金属・セラミックス複合材料では、シリコン系樹脂接着剤を用いた場合、シリコン系樹脂接着剤の伸び性が充分でないために、金属の熱膨張係数とセラミックスの熱膨張係数との差に起因する熱応力の緩和が不充分なものとなり、その結果、金属とセラミックスとを精度よく、強固に接合することが困難であるという問題点があった。
また、このシリコン系樹脂接着剤は、使用時の熱サイクル負荷に対する耐性が充分でないために、この接着剤を用いた金属・セラミックス複合材料においても耐久性が充分でないという問題点があった。

特に、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子を用いた場合、確かに熱伝導性の点では優れているものの、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子自体が大気中の水分を吸収するために加水分解され易く、その結果、水酸化アルミニウム（Ａｌ(ＯＨ)_３）とアンモニア（ＮＨ_３）を生成し、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の優れた熱伝導性が低下するという問題点があった。そこで、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子の表面をリン酸処理することで、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子の耐湿性を改善することが試みられているが、リン酸処理の際に生じるリン化合物がセラミックス中へ浸透・拡散する虞があり、接着剤としては不十分なものであった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、金属とセラミックスとの間の熱伝導性に優れることはもちろんのこと、金属とセラミックスとの間の接着剤層の耐久性、伸び性及び耐湿性に優れ、しかもリン化合物等がセラミックス中へ浸透・拡散する虞のない樹脂組成物を提供することを目的とする。

本発明者は、鋭意検討を行った結果、窒化アルミニウム粒子の表面を酸化珪素により被覆すれば、この表面被覆窒化アルミニウム粒子を分散させた樹脂組成物を金属とセラミックスとの間に介在させることで、金属とセラミックスとの間の接着剤層の耐久性、伸び性及び耐湿性が向上し、その上、リン化合物等がセラミックス中へ浸透・拡散する虞もないことを知見し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の樹脂組成物は、金属とセラミックスとを接着する樹脂組成物であって、シリコン系樹脂に、窒化アルミニウム粒子の表面を酸化珪素により被覆した複合粒子を分散してなることを特徴とする。
この樹脂組成物では、窒化アルミニウム粒子の表面を高耐湿性の酸化珪素により被覆したことにより、窒化アルミニウム粒子の耐湿性が向上する。

酸化珪素の膜厚は０．００５μｍ以上かつ０．０５μｍ以下であることが好ましい。
この様な構成とすることにより、窒化アルミニウム粒子が有する熱伝導率を損なうことなく、シリコン系樹脂との結合状態が強固になる。

複合粒子の平均粒子径は１μｍ以上かつ２０μｍ以下であることが好ましい。
この様な構成とすることにより、取扱上の作業性に適したものとなり、この複合粒子を含む樹脂組成物の熱伝導率、伸び性、接着強度が優れたものとなる。

複合粒子の含有量は、シリコン系樹脂と複合粒子との合計量の２０体積％以上かつ４０体積％以下であることが好ましい。
この様な構成とすることにより、この複合粒子を含む樹脂組成物の熱伝導率、伸び性、接着強度が優れたものとなる。

本発明の樹脂組成物によれば、シリコン系樹脂に、窒化アルミニウム粒子の表面を酸化珪素により被覆した複合粒子を分散させたので、金属とセラミックスとの間の熱伝導性に優れることはもちろんのこと、金属とセラミックスとの間に介在させる接着剤層の耐久性、伸び性及び耐湿性も優れたものとなる。
また、リン酸処理等を行わないので、リン化合物等がセラミックス中へ浸透・拡散する虞もない。

本発明の樹脂組成物の最良の形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。

図１は、本実施形態の複合部材を示す断面図であり、この複合部材１は、金属板２とセラミックス板３とが接着剤層４を介して接合・一体化されている。
金属板２は、例えば、直径が４００ｍｍ、厚みが３０ｍｍの円板状のもので、材料としては、熱伝導性、導電性、加工性に優れた金属、またはこの金属を含む合金であれば特に制限はなく、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）等の金属、またはこれらの金属を１種以上含むステンレススチール等の合金を例示することができる。

この金属板２は、例えば、酸、アルカリ等に対して耐食性を持たせる必要がある場合、あるいはプラズマや放電に曝される虞がある場合には、アルマイト処理、ポリイミド系樹脂によるコーティング等の表面処理を施すことが好ましい。金属板２に表面処理を施すことで、傷等も付き難くなる。

セラミックス板３は、例えば、直径が４００ｍｍ、厚みが１０ｍｍの円板状のもので、材料としては、特に制限されるものではなく、例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）焼結体、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）焼結体、炭化珪素（ＳｉＣ）焼結体、窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）焼結体、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）−炭化珪素（ＳｉＣ）複合焼結体等を例示することができる。

接着剤層４は、図２に示す熱硬化型のシリコン系樹脂１１に窒化アルミニウム粒子１２の表面を酸化珪素１３により被覆した複合粒子１４を分散させた樹脂組成物１５を、熱により硬化させたもので、この接着剤層４には、図３に示すように、角形状のセラミックスからなるスペーサ１６が多数、同一平面内にて一定の密度となるように分散・配置されている。

このスペーサ１６は、金属板２とセラミックス板３との間隔を一定に保持するためのもので、その材質は複合材料の用途によって適宜選択すればよく、例えば、シリカ（ＳｉＯ_２）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）等のセラミックス粒子が好適に用いられる。

シリコン系樹脂１１は、耐熱性、弾性に優れた樹脂であり、シロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）を有する珪素化合物重合体である。この樹脂は、例えば、下記の化学式で表される。

但し、Ｒは、Ｈまたはアルキル基（Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋１−：ｎは整数）

このようなシリコン系樹脂１１の熱硬化温度は、７０℃以上かつ１４０℃以下が望ましい。その理由は、熱硬化温度が７０℃未満であると、セラミックス板３と金属板２とを樹脂組成物１５を介して貼り合わせた段階で、既にシリコン系樹脂１１に硬化が始まっており、接合作業に支障を与える虞があるからであり、一方、熱硬化温度が１４０℃を超えると、金属板２とセラミックス板３との熱膨張差を吸収することができず、金属板２の表面の平面度及び平行度が劣化するのみならず、金属板２とセラミックス板３との接合強度が低下し、これらの間で剥離が生じる虞があるからである。

このシリコン系樹脂１１としては、硬化後のヤング率が８ＭＰａ以下のものを用いることが望ましい。その理由は、硬化後のヤング率が８ＭＰａを超えると、接着剤層４に熱サイクルが負荷されたときに、金属板２とセラミックス板３との熱膨張差を吸収することができず、接着剤層４の耐久性が低下するからである。

複合粒子１４は、シリコン系樹脂１１の熱伝導性を改善するために混入される熱伝導性フィラーであり、窒化アルミニウム粒子１２の表面を酸化珪素１３により被覆しているので、表面被覆されていない窒化アルミニウム粒子に比べて耐湿性が格段に向上したものとなり、例えば、大気中の水により加水分解されて水酸化アルミニウム（Ａｌ(ＯＨ)_３）等が生じる虞もない。

一方、表面被覆されていない窒化アルミニウム粒子は、例えば、比較的湿度の高い大気中に放置された場合、下記の化学反応式
ＡｌＮ＋３Ｈ_２Ｏ→Ａｌ(ＯＨ)_３＋ＮＨ_３
に示されるように、大気中の水分により加水分解されて水酸化アルミニウム（Ａｌ(ＯＨ)_３）とアンモニア（ＮＨ_３）が生成することになる。この水酸化アルミニウム（Ａｌ(ＯＨ)_３）は、熱伝導性が低いものであるから、窒化アルミニウム粒子の熱伝導性が低下することになる。

また、複合粒子１４は、その表面層である酸化珪素１３中の珪素とシリコン系樹脂１１とが強固な結合状態となるので、接着剤層４の伸び性を向上させることができ、金属板２の熱膨張係数とセラミックス板３の熱膨張係数との差に起因する熱応力を緩和することができる。その結果、金属板２とセラミックス板３とを精度よく、強固に接着することができる。
また、この接着剤層４の熱サイクル負荷に対する耐性が充分なものとなるので、複合部材１の耐久性も向上する。

この酸化珪素１３の膜厚は０．００５μｍ以上かつ０．０５μｍ以下であることが好ましい。膜厚が０．００５μｍ未満であると、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の十分な耐水性（耐湿性）効果が発現されないために、表面被覆されていない窒化アルミニウム粒子と同等の特性しか得られず、また、化学的に不安定であるからであり、一方、膜厚が０．０５μｍを超えると、熱伝導性が低下し、一定の熱伝導性を確保することができなくなるからである。

複合粒子１４の平均粒子径は１μｍ以上かつ２０μｍ以下であることが好ましい。その理由は、平均粒子径が１μｍ未満であると、粒子同士の接触が不十分となり、結果的に熱伝導率が低下する虞があり、また、粒子が細かすぎると取扱等の作業性が低下するからであり、一方、平均粒子径が２０μｍを超えると、局所的に見た場合に、接着剤層４におけるシリコン系樹脂１１の占める割合が減少し、接着剤層４の伸び性及び接着強度の低下を招く虞があり、また、伸び性及び接着強度が低下した場合、接着剤層４からの複合粒子１４の脱離が発生し易くなり、接着剤層４に空孔（ポア）が生じる虞があり、結果的に、熱伝導性、伸び性、接着強度が低下するからである。

複合粒子１４の含有量は、樹脂組成物１５（シリコン系樹脂１１と複合粒子１４との合計量）の２０ｖ／ｖ％（体積％）以上かつ４０ｖ／ｖ％（体積％）以下であることが好ましい。
その理由は、含有量が２０ｖ／ｖ％未満であると、接着剤層４の熱伝導性が低下し、ひいては金属板２に接触する試料の熱伝導性が低下し、試料の温度を一定の温度に保つことが困難となるからであり、一方、含有量が４０ｖ／ｖ％を超えると、接着剤層４の伸び性が低下して熱応力緩和が不充分となり、金属板２の表面の平面度、平行度が低下するのみならず、この金属板２とセラミックス板３との接合強度が低下し、両者間で剥離が生じる虞があるからである。

この接着剤層４の厚みは、５０μｍ以上かつ１８０μｍ以下が好ましい。
この厚みが５０μｍ未満であると、金属板２とセラミックス板３との間の熱伝導性の点では好ましいものの、熱応力緩和が不充分となるからであり、一方、厚みが１８０μｍを超えると、金属板２とセラミックス板３との間の熱伝導性を充分確保することができないからである。

この複合部材１は、金属板２とセラミックス板３とを、シリコン系樹脂１１に窒化アルミニウム粒子１２の表面を酸化珪素１３により被覆した複合粒子１４を分散させた樹脂組成物１５を熱により硬化させた接着剤層４を介して接合・一体化したので、金属板２とセラミックス板３との間の熱伝導性に優れることはもちろんのこと、接着剤層４が耐久性、伸び性に優れているために、この複合部材１の耐久性が大幅に向上したものとなる。また、リン酸処理等を用いていないので、他の物質に対して汚染源となる虞もない。

次に、この複合部材１の製造方法について説明する。
まず、金属板２、セラミックス板３及び樹脂組成物１５を作製する。
樹脂組成物１５は、シリコン系樹脂１１と、窒化アルミニウム粒子１２の表面を酸化珪素１３により被覆した複合粒子１４とを、所定の比率で混合し、この混合物を、容器中で一定の攪拌・脱泡処理を行うことにより得られる。
この際、シリコン系樹脂１１の粘度を、塗布に適するよう所定の粘度、例えば５０〜３００Ｐａ・ｓとなるようトルエン、キシレン等の有機溶剤で調整してもよい。

次いで、金属板２の接合面を、アセトン等の有機溶剤を用いて脱脂、洗浄し、この接合面上に、縦１ｍｍ、横１ｍｍ、厚み０．１ｍｍのセラミックス製のスペーサ１６を、常温硬化型シリコーン接着剤を用いて接着する。
このスペーサ１６の配置位置や個数は、必要に応じて適宜設定すればよい。例えば、直径が４００ｍｍ、厚みが３０ｍｍの金属板２と、直径が４００ｍｍ、厚みが１０ｍｍのセラミックス板３とを接合する場合、金属板２の外周付近に同心円状に８個、さらに適度に中心方向寄りに同心円状に８個、さらに中心方向で同心円状に８個配置する等である。

常温硬化型シリコーン接着剤が十分硬化した後、スペーサ１６が接着された金属板２の接合面に樹脂組成物１５を塗布する。
樹脂組成物１５の塗布量は、スペーサ１６により保持された金属板２とセラミックス板３との隙間を満たす量を少々超える程度とする。
樹脂組成物１５の塗布方法としては、ヘラ等を用いて手動で塗布する他、バーコート、スクリーン印刷等の塗布装置を用いることができる。

塗布後、金属板２とセラミックス板３とを重ね合わせ、金属板２とセラミックス板３との隙間がスペーサ１６の厚みと同じになるまで、金属板２をセラミックス板３に押圧する。この結果、余分な樹脂組成物１５は隙間から流出しているので、この余分な樹脂組成物を除去する。
これらの作業は、樹脂組成物１５の流動性が最も得られる温度下で行うのが良い。

この場合、樹脂組成物１５中に含まれる気泡を除去するために、金属板２とセラミックス板３とを重ね合わせた後に真空脱泡処理を行ってもよい。この真空脱泡処理は、強固かつ均一な厚みの接着剤層４を得るうえで有効である。
その後、乾燥器等を用いて、樹脂組成物１５を金属板２及びセラミックス板３と共に加熱し、樹脂組成物１５を硬化させる。硬化条件は、用いる樹脂組成物１５の最適硬化条件に従えばよく、硬化時に加圧してもよい。

このようにして得られた複合部材１は、金属板２とセラミックス板３との間の接合強度が３ＭＰａ以上の実用的な接合強度を有している。
また、接着剤層４は、熱伝導係数が０．５Ｗ／ｍＫ以上、ヤング率が８ＭＰａ以下であり、熱伝導性、伸び性に優れている。

以下、実施例１〜３及び比較例１〜３により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。

まず、実施例１〜３及び比較例１〜３に共通して用いられる金属板２としてアルミニウム板を、セラミックス板３としてアルミナ基複合焼結体板を、スペーサ１６としてアルミナ製スペーサを、それぞれ作製した。
「アルミニウム板の作製」
アルミニウムを砂型に鋳込み、直径（φ）２９８ｍｍ×厚み（ｔ）２０ｍｍのアルミニウム板を作製した。

「アルミナ基複合焼結体板の作製」
平均粒子径０．０６μｍの炭化珪素超微粉末をプラズマＣＶＤ法により気相合成し、この炭化珪素超微粉末５重量％と、平均粒子径０．１５μｍの酸化アルミニウム粉末９５重量％とを均一に混合した。次いで、この混合粉末を円板状に成形し、ホットプレス（ＨＰ）を用いて、アルゴン雰囲気中にて、１８００℃の温度にて４時間、加圧しながら焼成し、直径２９８ｍｍ、厚み１．５ｍｍの円板状のアルミナ基複合焼結体を作製した。加圧力は４０ＭＰａとした。
次いで、このアルミナ基複合焼結体の表面を平坦度が１０μｍ以下となるように研磨し、アルミナ基複合焼結体板を作製した。

「アルミナ製スペーサの作製」
縦１ｍｍ、横１ｍｍ、厚み０．１ｍｍの角形状スペーサをアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）焼結体により作製した。

「実施例１」
シリコーン樹脂（東芝シリコーン（株）製、ＴＳＥ３２２１）に、酸化珪素（ＳｉＯ_２）により表面被覆された窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末（東洋アルミニウム（株）製、ＴＯＹＡＬＮＩＴＥ）を、その添加量がシリコーン樹脂と窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末の合計量に対して２５ｖ／ｖ％となるように混合し、次いで、この混合物に攪拌脱泡処理を施し、シリコン系樹脂組成物を得た。このシリコン系樹脂組成物の粘度は２４０Ｐａ・Ｓであった。
なお、窒化アルミニウム粉末は、湿式篩により粒径が７〜２０μｍのものを選別して用いた。この窒化アルミニウム粉末における酸化珪素被膜の厚みは０．００８μｍであった。

次いで、上記のアルミニウム板の表面をアセトンを用いて充分脱脂・洗浄し、この表面に上記のアルミナ製スペーサを常温硬化型シリコーン接着剤（信越化学工業（株）製、信越シリコーン：ＫＥ４８９５Ｔ）を用いて接着した。
スペーサーの配置は、アルミニウム板の表面に最外周同心円状に８個、さらに適度に中心方向寄りに同心円状に８個、さらに中心方向で同心円状に８個配置した。さらに加えて、中心方向で同心円状に４個、最内周として同心円状に４個配置した。
次いで、このスペーサ付きアルミニウム板を大気中にて５時間、静置し、シリコーン接着剤を十分硬化させてスペーサをアルミニウム板に固定した。

次いで、上記のシリコン系樹脂組成物を、ヘラを用いて上記のアルミナ基複合焼結体板の表面に１７ｇ、スペーサ付きアルミニウム板の表面に２２ｇ塗布し、これらを５０℃、１Ｐａ以下の条件下にて３０分間保持し、真空脱泡処理を行った。その後、これらアルミナ基複合焼結体板及びスペーサ付きアルミニウム板のシリコン系樹脂組成物が塗布された面同士を重ね合わせ、５０℃、１Ｐａ以下の条件下にて３０分間保持し、真空脱泡処理を行った。

次いで、スペーサ付きアルミニウム板を上方から加圧し、これらスペーサ付きアルミニウム板及びアルミナ基複合焼結体の合計の厚みが１２０μｍになるまで押圧した。
その後、これを大気中、１１５℃にて１２時間放置してシリコン系樹脂組成物を硬化させた。これにより、このシリコン系樹脂組成物を硬化させた接着剤層によりアルミニウム板とアルミナ基複合焼結体とを接合・一体化した実施例１の複合部材が得られた。

また、この複合部材の接着剤層の特性を確認するために、上記のシリコン系樹脂組成物に真空脱泡処理、硬化処理を施し、幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚み１ｍｍのシート状硬化体を得た。
また、上記のシリコン系樹脂組成物を、一対の直径（φ）４０ｍｍ、高さ２０ｍｍの円柱状のアルミニウム板それぞれに所定量塗布後、上記と同様にして真空脱泡処理を施し、その後、これらを重ね合わせて、再度真空脱泡処理及び硬化処理を施し、接着剤層の厚みが１５０μｍの接着強度用試験サンプルを得た。

「実施例２」
実施例１に準じて実施例２の複合部材を作製した。
ただし、酸化珪素（ＳｉＯ_２）により表面被覆された窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末の添加量を、シリコーン樹脂と窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末の合計量に対して３０ｖ／ｖ％となるように変更した。

また、この複合部材の接着剤層の特性を確認するために、実施例２のシリコン系樹脂組成物を得た後、実施例１と同様に真空脱泡処理を施し、幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚み１ｍｍのシート状硬化体を得た。
また、実施例２のシリコン系樹脂組成物を、一対の直径（φ）４０ｍｍ、高さ２０ｍｍの円柱状のアルミニウム板それぞれに所定量塗布後、実施例１と同様に真空脱泡処理を施し、その後、これらを重ね合わせて、再度真空脱泡処理及び硬化処理を施し、接着剤層の厚みが１５０μｍの接着強度用試験サンプルを得た。

「実施例３」
実施例１に準じて実施例２の複合部材を作製した。
ただし、酸化珪素（ＳｉＯ_２）により表面被覆された窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末の添加量を、シリコーン樹脂と窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末の合計量に対して３５ｖ／ｖ％となるように変更した。

また、この複合部材の接着剤層の特性を確認するために、実施例３のシリコン系樹脂組成物を得た後、実施例１と同様に真空脱泡処理、硬化処理を施し、幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚み１ｍｍのシート状硬化体を得た。
また、実施例３のシリコン系樹脂組成物を、一対の直径（φ）４０ｍｍ、高さ２０ｍｍの円柱状のアルミニウム板それぞれに所定量塗布後、実施例１と同様に真空脱泡処理を施し、その後、これらを重ね合わせて、再度真空脱泡処理及び硬化処理を施し、接着剤層の厚みが１５０μｍの接着強度用試験サンプルを得た。

「比較例１」
実施例１に準じて比較例１の複合部材を作製した。
ただし、酸化珪素（ＳｉＯ_２）により表面被覆された窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末を、表面被覆されていない窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末（三井化学（株）製）に変更した。

また、この複合部材の接着剤層の特性を確認するために、比較例１のシリコン系樹脂組成物を得た後、実施例１と同様に真空脱泡処理、硬化処理を施し、幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚み１ｍｍのシート状硬化体を得た。
また、比較例１のシリコン系樹脂組成物を、一対の直径（φ）４０ｍｍ、高さ２０ｍｍの円柱状のアルミニウム板それぞれに所定量塗布後、実施例１と同様に真空脱泡処理を施し、その後、これらを重ね合わせて、再度真空脱泡処理及び硬化処理を施し、接着剤層の厚みが１５０μｍの接着強度用試験サンプルを得た。

「比較例２」
実施例２に準じて比較例２の複合部材を作製した。
ただし、酸化珪素（ＳｉＯ_２）により表面被覆された窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末を、表面被覆されていない窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末（三井化学（株）製）に変更した。

また、この複合部材の接着剤層の特性を確認するために、比較例２のシリコン系樹脂組成物を得た後、実施例１と同様に真空脱泡処理、硬化処理を施し、幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚み１ｍｍのシート状硬化体を得た。
また、比較例２のシリコン系樹脂組成物を、一対の直径（φ）４０ｍｍ、高さ２０ｍｍの円柱状のアルミニウム板それぞれに所定量塗布後、実施例１と同様に真空脱泡処理を施し、その後、これらを重ね合わせて、再度真空脱泡処理及び硬化処理を施し、接着剤層の厚みが１５０μｍの接着強度用試験サンプルを得た。

「比較例３」
実施例３に準じて比較例２の複合部材を作製した。
ただし、酸化珪素（ＳｉＯ_２）により表面被覆された窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末を、表面被覆されていない窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末（三井化学（株）製）に変更した。

また、この複合部材の接着剤層の特性を確認するために、比較例３のシリコン系樹脂組成物を得た後、実施例１と同様に真空脱泡処理、硬化処理を施し、幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚み１ｍｍのシート状硬化体を得た。
また、比較例３のシリコン系樹脂組成物を、一対の直径（φ）４０ｍｍ、高さ２０ｍｍの円柱状のアルミニウム板それぞれに所定量塗布後、実施例１と同様に真空脱泡処理を施し、その後、これらを重ね合わせて、再度真空脱泡処理及び硬化処理を施し、接着剤層の厚みが１５０μｍの接着強度用試験サンプルを得た。

「評価」
実施例１〜３及び比較例１〜３のシリコン系樹脂組成物からなるシート状硬化体を用いて熱伝導率、伸び性を評価した。
さらに実施例１〜３及び比較例１〜３の接着強度試験用サンプルを用いて接着強度を評価した。
以上の評価結果を表１に示してある。

各評価方法は、次のとおりである。
Ａ．熱伝導率
シート状硬化体を用いて常温時のレーザーフラッシュ法により測定した。
Ｂ．伸び性（ヤング率）
シート状硬化体を用いて、有効長が幅２０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚み１ｍｍのサンプルを作製し、このサンプルに１．０Ｋｇ／ｃｍ^２（０．０９８ＭＰａ）負荷にて引張り試験を行い、その時の伸び量より算出した。

Ｃ．伸び性（伸び率）
シート状硬化体を用いて、有効長が幅２０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚み１ｍｍのサンプルを作製し、このサンプルに１．０Ｋｇ／ｃｍ^２（０．０９８ＭＰａ）負荷にて引張り試験を行い、その時のひずみ量より算出した。
Ｄ．接着強度
接着強度試験用サンプルを用いて破断強度より算出した。

これらの評価結果によれば、実施例１〜３では、比較例１〜３と比べて伸び性（ヤング率）、伸び性（伸び率）、接着強度共に大幅に向上していることが分かった。なお、熱伝導率については、実施例１〜３、比較例１〜３共にそれほどの差は無かった。

本発明の樹脂組成物は、シリコン系樹脂に、窒化アルミニウム粒子の表面を酸化珪素により被覆した複合粒子を分散したものであるから、例えば、ニッケル基合金板、銅基合金板、ステンレススチール板等と、窒化珪素焼結体、窒化アルミニウム焼結体、窒化珪素−窒化アルミニウム複合焼結体等との接合・一体化はもちろんのこと、上記以外の金属とセラミックスとの接合・一体化に対しても適用可能であり、その有用性は非常に大きいものである。

本発明の一実施形態の複合部材を示す断面図である。本発明の一実施形態の樹脂組成物を示す模式図である。本発明の一実施形態の複合部材の接着剤層中にスペーサが分散・配置されている様を示す断面図である。

符号の説明

１複合部材
２金属板
３セラミックス板
４接着剤層
１１シリコン系樹脂
１２窒化アルミニウム粒子
１３酸化珪素
１４複合粒子
１５樹脂組成物
１６スペーサ

Claims

金属とセラミックスとを接着する樹脂組成物であって、
シリコン系樹脂に、窒化アルミニウム粒子の表面を酸化珪素により被覆した複合粒子を分散してなることを特徴とする樹脂組成物。
前記酸化珪素の膜厚は０．００５μｍ以上かつ０．０５μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の樹脂組成物。
前記複合粒子の平均粒子径は１μｍ以上かつ２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２記載の樹脂組成物。
前記複合粒子の含有量は、前記シリコン系樹脂と前記複合粒子との合計量の２０体積％以上かつ４０体積％以下であることを特徴とする請求項１、２または３記載の樹脂組成物。