JP5340595B2

JP5340595B2 - 絶縁性熱伝導性樹脂組成物及び成形品並びにその製造方法

Info

Publication number: JP5340595B2
Application number: JP2007520091A
Authority: JP
Inventors: 泰幸上利; 恒雄紙谷畑; 義和稲田
Original assignee: Osaka Municipal Technical Research Institute
Current assignee: Osaka Municipal Technical Research Institute
Priority date: 2005-06-06
Filing date: 2006-06-05
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2026-06-05
Also published as: WO2006132185A1; JPWO2006132185A1

Description

本発明は、絶縁性熱伝導性樹脂組成物及び成形品並びにその製造方法に関し、さらに詳しくは電子機器の筐体等に使用可能な、高電気絶縁性と高熱伝導率を有し、成形加工性に優れた絶縁性熱伝導性樹脂組成物及び成形品並びにその製造方法に関する。

ＬＳＩ等の半導体素子の集積密度の増大と動作の高速化、そして電子部品の高密度実装に伴い、発熱源となる電子部品に対する放熱対策が大きな問題となっている。例えば、電子部品のハウジングには、従来、熱伝導率の大きい金属やセラミックスが用いられてきたが、近年、形状選択の自由度が大きく小型化の容易な樹脂系材料が用いられている。樹脂系材料としては、従来、マトリックスとなる樹脂中に熱伝導率の大きい充填材、例えば、金属や合金あるいはセラミックスを分散した樹脂組成物が用いられている（例えば特許文献１）。しかし、金属は大きな熱伝導性を付与できる一方、高い導電性を有するため樹脂系材料に電気絶縁性を付与できないという問題がある。これに対し、高熱伝導性粉末の表面を電気絶縁性被膜で被覆する方法が提案されている（例えば特許文献２）。
特開平５−２３９３２１号公報特開平８−１８３８７５号公報

しかしながら、特許文献２の方法では、高熱伝導性粉末の表面を電気絶縁性膜で被覆する方法としてＣＶＤを採用するが、その方法では高コストにならざるを得ず、より低コストの樹脂系材料が望まれている。また、高熱伝導性セラミックスを用いる場合、高熱伝導性を確保するには高充填とする必要があり、その硬度が高いため、成形装置の混練部材が破損し易いという問題があった。

そこで、本発明は、上記の課題を解決し、高い絶縁性と熱伝導率を有する成形品を得ることができ、成形加工性に優れた絶縁性熱伝導性樹脂組成物及び成形品並びにその製造方法を提供することを目的とした。

上記課題を解決するため、本発明の絶縁性熱伝導性樹脂組成物は、マトリックス樹脂としてポリフェニレンスルフィドを３０ｖｏｌ％以上と、電気絶縁性フィラーとしてアルミフレークを５〜４０ｖｏｌ％と、融点が５００℃以上の金属粉として銅粉を１〜１０ｖｏｌ％と、融点が５００℃以下の低融点合金としてＳｎ−Ｃｕを１〜１０ｖｏｌ％とから成ることを特徴とする。
本発明の樹脂組成物は、低融点合金が半溶融状態となる温度に加熱した状態で、低融点合金、金属粉、電気絶縁性フィラーおよび樹脂から成る混合粉を混練することにより得ることができる。本発明によれば、低融点合金を半溶融状態とすることにより、低融点合金の粘度を完全溶融の場合よりも高くして樹脂との粘度差が小さくなるようにし、低融点合金を樹脂により分散し易くすることができる。そのため、低融点合金を完全溶融の状態で混練した場合に比べ、低融点合金が樹脂中により均一に分散した樹脂組成物が得られる。低融点合金は、電気絶縁性フィラーに接触あるいは溶着して電気絶縁性フィラー同士を連結し、３次元の伝熱経路を形成する。樹脂中に均一に分散された低融点合金は、従来に比べ少ない体積含有率でその電気絶縁性フィラー同士を連結し、かつ、３次元により均一に分布した伝熱経路を形成するが、電気絶縁性フィラーにより電気伝導路は遮断され、絶縁性となる。また、低融点金属は金属粉とも接触し、３次元の伝熱経路を形成し高熱伝導性を発揮するが導電性を示しやすくなる。したがって、電気絶縁性フィラーと、金属粉の量比を最適化することによって高熱伝導性と高電気絶縁性を両立させることができる。これにより、マトリックスとなる樹脂の体積含有率を１５ｖｏｌ％以上として成形加工性を低下させることなく、かつ高い熱伝導率と電気絶縁性を有する樹脂組成物を提供することができる。
なお、本発明において、電気絶縁性とは、ＪＩＳＫ６９１１に準じた方法で測定された体積抵抗率が１０^１０Ω・ｃｍ以上であることをいう。

ここで、電気絶縁性フィラーには、表面に酸化膜を有する金属フィラーを用いることができる。その金属フィラーには、金属粉、金属フレーク、そして金属ファイバーが含まれる。金属としては、３００Ｋにおいて８０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有するものを用いることができ、例えば、銅、アルミニウム、タングステン、ケイ素、イリジウム、モリブデン、亜鉛、コバルト、ニッケル、鉄等を挙げることができる。その金属フィラーには、アルミフレークを用いることが好ましい。また、上記の金属フィラーと別に金属粉を含むが、この金属粉は実質的に表面に酸化膜を有しないものであり、鉄、銅、ニッケル、チタン、クロム、そしてこれら金属の少なくとも１種を含む合金からなる群から選択されたものを用いることができる。また、低融点合金には、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｌ、Ｓｎ−Ｚｎ、Ｓｎ−Ｐｔ、Ｓｎ−Ｍｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ａｕ、Ａｌ−Ｌｉ、そしてＺｎ−Ｌｉから成る群から選択された少なくとも１種の合金を用いることができる。また、マトリックス樹脂には、荷重たわみ温度が１００℃以上の樹脂を用いることができる。また、樹脂組成物の熱伝導率が２Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。

本発明の絶縁性熱伝導性樹脂組成物から成る成形品は、マトリックス樹脂としてポリフェニレンスルフィドを３０ｖｏｌ％以上と、電気絶縁性フィラーとしてアルミフレークを５〜４０ｖｏｌ％と、融点が５００℃以上の金属粉として銅粉を１〜１０ｖｏｌ％と、融点が５００℃以下の低融点合金としてＳｎ−Ｃｕを１〜１０ｖｏｌ％とから成る絶縁性熱伝導性樹脂組成物から成ることを特徴とするものである。本発明の成形品としては、マトリックス樹脂に熱硬化性樹脂を用いるものとして、プリント基板、ＬＥＤモジュールケース、そして電子部品用放熱容器等を挙げることができる。

本発明の樹脂組成物は、例えば、以下の方法を用いて製造することができる。すなわち、マトリックス樹脂としてポリフェニレンスルフィドを３０ｖｏｌ％以上と、電気絶縁性フィラーとしてアルミフレークを５〜４０ｖｏｌ％と、融点が５００℃以上の金属粉として銅粉を１〜１０ｖｏｌ％と、融点が５００℃以下の低融点合金としてＳｎ−Ｃｕを１〜１０ｖｏｌ％とから成る混合粉を加熱して、低融点合金が固相部と液相部が混在した半溶融状態とし、マトリックス樹脂を溶融状態として混練し、混合物を所望形状に成形する。

本発明の樹脂組成物は電気絶縁性フィラーを用いることにより、従来のセラミックス系充填材を用いる樹脂組成物に比べ充填材の充填率を低減し、低比重で、かつ成形加工性に優れており、高絶縁性かつ高熱伝導性の成形品に好適な樹脂組成物を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

本発明に用いるマトリックス樹脂には、熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂であって、ＪＩＳＫ７１９１で規定する荷重たわみ温度が１００℃以上の耐熱性樹脂を用いることができる。具体的には、熱可塑性樹脂としては、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアセタール、ポリエーテルサルホン、ポリサルホン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリフタールアミド、そしてポリアミド等を挙げることができるが、ＰＰＳが好ましい。ＰＰＳは溶融時の粘度が低く充填材が分散し易いので、充填材を高充填できるからである。また、ＰＰＳは耐熱性が高いので、用いる低融点合金の選択の自由度を大きくすることができる。

また、熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、イソシアネート樹脂、フラン樹脂、ポリウレタン樹脂、アリル樹脂、ケイ素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、メラミン樹脂等を挙げることができるが、エポキシ樹脂が好ましい。

ここで、エポキシ樹脂は特に限定されず、公知のエポキシ樹脂を用いることができる。例を挙げれば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、テトラブロモビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェノール型エポキシ樹脂、テトラメチルビフェノール型エポキシ樹脂、ビフェノール型エポキシ樹脂とテトラメチルビフェノール型エポキシ樹脂の混合物等の２官能型エポキシ樹脂や、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、o−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、ナフトールノボラック型エポキシ樹脂等の多官能型エポキシ樹脂を用いることができる。また、硬化剤には、脂肪族アミン、芳香族アミン、脂肪族環状アミン等のアミン系硬化剤や、フェノールノボラック、キシレンノボラック、ビフェニルノボラック、ビスフェノールＡノボラック、ジシクロペンタジエンフェノールノボラック等のフェノール系硬化剤、あるいはジシアンアミド等の触媒系硬化剤を用いることができる。また、硬化反応を促進させるため、３級アミン、イミダゾール、芳香族ポリアミン等の促進剤を用いることができる。

マトリックス樹脂の体積含有率は、成形加工性を確保するため、１５ｖｏｌ％以上、より好ましくは１５ｖｏｌ％〜６５ｖｏｌ％である。

充填材との混練に際しては、熱可塑性樹脂の融点以上の温度、好ましくは２５０℃〜４００℃、より好ましくは３００℃〜３５０℃の温度範囲に加熱して混練する。また、熱硬化性樹脂の場合、その分解温度以下の温度、好ましくは３００℃以下の温度で混練することができる。

電気絶縁性フィラーには、表面に酸化膜を有する金属フィラー及び／又は無機フィラーを用いることができる。表面に酸化膜を有する金属フィラーには、金属粉、金属フレーク、そして金属ファイバーが含まれる。金属としては、３００Ｋにおいて８０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有するものを用いることができ、例えば、銅、アルミニウム、タングステン、ケイ素、イリジウム、モリブデン、亜鉛、コバルト、ニッケル、鉄等を挙げることができる。金属フィラーは表面の全面に酸化膜を有することが好ましく、酸化膜を形成するには、常温あるいは高温における空気酸化等の乾式酸化、硝酸等の酸を用いる湿式酸化、そして電解液を用いる電解酸化等の酸化方法を用いることができる。表面に酸化膜を有する金属フィラーは、その表面酸化膜により絶縁性を向上させる一方、表面以外のバルク部分が高い熱伝導性を有するため、高熱伝導性と高電気絶縁性を両立させることができる。

表面に酸化膜を有する金属フィラーにはアルミフレークを用いることが好ましい。高い熱伝導性を有しており、かつ表面には自然酸化により形成された絶縁性の高く強固な酸化膜を有しており、酸化膜を形成するためにさらに酸化する必要がないからである。

また、無機フィラーには、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化銅、酸化鉄、酸化ジルコニウム等の酸化物フィラー、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化チタン等の窒化物フィラー、炭化ケイ素、炭化チタン、炭化ホウ素等の炭化物フィラー、そして水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、べーマイト等の水和金属化合物フィラーを挙げることができる。好ましくは、無機フィラーは、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素そしてこれらの組み合わせから成る群から選択された１種である。

電気絶縁性フィラーとして表面に酸化膜を有する金属フィラーを用いる場合、その体積含有率は、５〜４０ｖｏｌ％、より好ましくは１０〜３５ｖｏｌ％である。体積含有率が５ｖｏｌ％より小さいと十分な熱伝導性が得られず、４０ｖｏｌ％より大きいと樹脂組成物の成形加工性が低下するからである。また、電気絶縁性フィラーに無機フィラーを用いる場合、体積含有率は、５〜６５ｖｏｌ％、より好ましくは１５〜６５ｖｏｌ％である。体積含有率が５ｖｏｌ％より小さいと十分な熱伝導性が得られず、６５ｖｏｌ％より大きいと樹脂組成物の成形加工性が低下するからである。

また、電気絶縁性フィラーの大きさは、金属フィラーの場合、ふるい通過率１５０μｍが９８％以上、より好ましくはふるい通過率１００μｍが９８％以上である。また、無機フィラーの場合、粒径は１〜５０μｍが好ましい。

なお、マトリックス樹脂に対する親和性を付与するため、電気絶縁性フィラーの表面をカップリング剤あるいはサイジング剤で改質することもできる。マトリックス樹脂に対する電気絶縁性フィラーの分散性を向上させて、熱伝導性をさらに向上させることができる。カップリング剤には、シラン系やチタン系、そしてアルミニウム系の公知のカップリング剤を用いることができる。例えば、イソプロピルトリイソステアロイルチタネートやアセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート等を用いることができる。改質は、アルミフレークを、カップリング剤を水あるいは有機溶剤に溶解した溶液に所定時間浸漬する、あるいはカップリング剤を溶解した溶液をアルミ系充填材に噴霧する等の方法を用いることができる。

また、電気絶縁性フィラーの表面をフッ素樹脂でコーティングして表面を改質することもできる。電気絶縁性をさらに向上させることができるとともに、電気絶縁性フィラーに難燃性を付与し、電気絶縁性フィラーの飛散も抑制できる。飛散を抑制することで、作業性を向上できる。改質は、電気絶縁性フィラーをフッ素樹脂のディスパージョンあるいはオルガノゾルに所定時間浸漬する、あるいはフッ素樹脂含有ディスパージョンあるいはオルガノゾルをアルミ系充填材に噴霧し、焼成あるいは乾燥する方法を用いることができる。

また、低融点合金には、上記の耐熱性樹脂の溶融温度において半溶融状態となるものが好ましく、融点（液相線温度）が５００℃以下の合金を用いることができる。具体例としては、マトリックス樹脂に熱可塑性樹脂を用いる場合と熱硬化性樹脂を用いる場合について、それぞれ説明する。熱可塑性樹脂を用いる場合、Ｓｎ系合金として、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｌ、Ｓｎ−Ｚｎ、Ｓｎ−Ｔｅ、Ｓｎ−Ｐｔ、Ｓｎ−Ｐ、Ｓｎ−Ｍｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃａ、Ｓｎ−Ｍｇ、Ｓｎ−Ａｕ、Ｓｎ−Ｂａ、Ｓｎ−Ｇｅ、Ｌｉ系合金として、Ａｌ−Ｌｉ、Ｃｕ−Ｌｉ、Ｚｎ−Ｌｉ等を挙げることができる。より好ましくは、液相線温度が４００℃以下の合金、すなわち、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｌ、Ｓｎ−Ｚｎ、Ｓｎ−Ｐｔ、Ｓｎ−Ｍｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ａｕ、Ａｌ−Ｌｉ、そしてＺｎ−Ｌｉから成る群から選択された少なくとも１種の合金を用いることができる。これにより、混練する樹脂の選択の自由度を大きくすることができるからである。さらに好ましくは、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｌ、そしてＳｎ−Ｚｎから成る群から選択された少なくとも１種の合金を用いることができる。入手が容易で低コストだからである。さらに好ましくは、Ｓｎ−Ｃｕを用いることができる。融点の選択の範囲が広く、かつ熱伝導率が高いからである。

また、熱硬化性樹脂を用いる場合、Ｂｉ−Ｓｎ、Ｂｉ−Ｉｎ、Ｉｎ−Ｚｎ、Ｉｎ−Ｓｎ、Ｉｎ−Ａｇ、Ｉｎ−Ａｇ、Ｉｎ−Ｎａ、Ｎａ−Ｓｎ、Ｎａ−Ａｕ、Ｎａ−Ｂａ、Ｎａ−Ｌｉ、Ｌｉ−Ａｇ、Ｌｉ−Ｃａ、Ｌｉ−Ｂａ等を挙げることができる。より好ましくは、液相線温度が４００℃以下の合金、すなわち、Ｂｉ−Ｓｎ、Ｂｉ−Ｉｎ、Ｉｎ−Ｚｎ、Ｉｎ−Ｓｎから成る群から選択された少なくとも１種の合金を用いることができる。これにより、混練する樹脂の選択の自由度を大きくすることができるからである。また、入手が容易で低コストだからである。さらに好ましくは、Ｂｉ−Ｓｎを用いることができる。融点の選択の範囲が広く、かつ熱伝導率が高いからである。

低融点合金の粒径は５ｍｍ以下が好ましい。粒径が５ｍｍより大きいと、溶融に時間を要し、さらにマトリックス樹脂に均一に分散しにくくなるからである。また、形状は特に限定されず、球状、涙滴状、塊状、樹枝状等いずれの形状でも用いることができる。

また、表面に酸化膜を有する金属フィラーと別体の金属粉末は、実質的に表面に酸化膜を有しないものであり、鉄、銅、ニッケル、チタン、クロム、そしてこれら金属の少なくとも１種を含む合金からなる群から選択されたいずれか１種の金属を用いることができるが、銅、鉄又はニッケルが好ましい。

低融点合金の体積含有率は、１〜１０ｖｏｌ％、より好ましくは１〜７ｖｏｌ％である。１ｖｏｌ％より小さいと電気絶縁性フィラーを連結する低融点合金の量が少なくなり熱伝導率が低下する。一方、１０ｖｏｌ％より大きいと熱伝導率の小さい低融点合金の量が増えて熱伝導率が低下するからである。また、金属粉末の体積含有率は１〜１０ｖｏｌ％、より好ましくは１〜５ｖｏｌ％である。１ｖｏｌ％より小さいと熱伝導率を向上させる効果が十分でなく、１０ｖｏｌ％より大きいと電気絶縁性が低下するからである。なお、金属粉末の体積含有率は低融点合金の体積含有率より小さいことが好ましい。金属粉末の体積含有率が低融点合金の体積含有率より大きいと、熱伝導率を高める効果よりも電気絶縁性の低下の影響が大きいからである。

また、本発明の樹脂組成物は、必要に応じて、成形品の強度や弾性率を向上させるため、上記の金属から成る金属繊維、あるいは、ガラス繊維、アルミナ繊維、チタン酸カルシウム繊維、窒化ケイ素繊維等のセラミックス繊維あるいは炭酸カルシウム等を含むこともできる。

また、本発明の樹脂組成物は、樹脂、電気絶縁性フィラー等を予めドライブレンドし、単軸または二軸混練押出機等に供給して溶融混練し、その後に造粒することでペレットを作製し、所定の金型を有する、射出成形機や圧縮成形機、そして押出成形機等を用いて、所望形状に成型することができる。混練温度は、低融点合金を添加する場合、樹脂の混練温度範囲内であり、更に、低融点合金が固相、液相混在した状態となる温度に設定することが好ましい。ドライブレンドには、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー又はタンブラー等を用いることができる。また、必要により密度の大きい金属粉は、樹脂とは別にドライブレンドし、押出途中から供給し（サイドフィード）、混練することもできる。また、繊維状充填材も、金属粉とは別にサイドフィードして混練することができる。熱硬化性樹脂組成物の混練方法は、ロール、ミキサー、ニーダー、コニーダー、単軸混練押出機、二軸混練押出機などを用いて、樹脂、絶縁フィラー等を溶融混練することで行った。混練温度は低融点合金が液層、固層混在した状態となる温度に設定した。成形材料用熱硬化性樹脂の場合、混練後冷却、粉砕処理し、ペレット化やタブレット化し、成形はトランスファー成形や圧縮成形、射出成形等で所望形状に成形できる。

実施の形態１．
本実施の形態に係る樹脂組成物は、マトリックス樹脂を３０ｖｏｌ％以上、電気絶縁性フィラーを５〜４０ｖｏｌ％、金属粉を１〜１０ｖｏｌ％、そして低融点合金を１〜１０ｖｏｌ％含むものである。より好ましくは、マトリックス樹脂に熱可塑性樹脂を用い、電気絶縁性フィラーに表面に酸化膜を有する金属フィラーを用いるものである。さらに、好ましくは金属フィラーにアルミフレークを用いるものである。アルミフレークの体積含有率は、５〜４０ｖｏｌ％、より好ましくは１０〜３５ｖｏｌ％である。体積含有率が５ｖｏｌ％より小さいと十分な熱伝導性が得られず、４０ｖｏｌ％より大きいと樹脂組成物の成形加工性が低下するからである。

本実施の形態に係る樹脂組成物は、従来のセラミックス系充填材を用いる樹脂組成物に比べ充填材の充填率を低減することができるので、低比重で、成形加工性に優れて、さらに高絶縁性かつ高熱伝導性の樹脂組成物を提供することができる。これにより、電子部品のハウジング、そして電子部品からの熱を外部に逃がすためのヒートシンクやファンなどにも適用することができる。例えば、半導体素子のヒートシンク材、ファンモータのケーシング、モータコア用のハウジング、二次電池用のケース、さらには、パソコンや携帯電話の筐体等に好適に用いることができる。

参考形態１．
本参考形態に係る樹脂組成物は、マトリックス樹脂が熱硬化性樹脂であって、熱硬化性樹脂を１５ｖｏｌ％以上、電気絶縁性フィラーを５〜６５ｖｏｌ％、金属粉を１〜１０ｖｏｌ％、そして低融点合金を１〜１０ｖｏｌ％含むものである。好ましくは、電気絶縁性フィラーに表面に酸化膜を有する金属フィラー及び／又は無機フィラーを用いるものである。熱硬化性樹脂の体積含有率は、成形加工性を確保するため、１５ｖｏｌ％以上、より好ましくは２５ｖｏｌ％以上である。

本参考形態に係る樹脂組成物は、実施の形態１に係る樹脂組成物と同様の効果及び用途を有する。さらに、接着剤、プリント基板、ＬＥＤモジュールケース、そして電子部品用放熱容器等にも用いることができる。接着剤は、半導体素子、高密度基板やモジュール部品等において、基板上に実装されるＩＣチップや抵抗、コンデンサ等の電子部品の接着や、回路基板と放熱板の接着、ＬＥＤチップの基板への接着等に用いることができる。また、車載エンジンにおける、セラミックス部品や金属部品同士の接着にも用いることができる。また、プリント基板においては、電子部品が高密度に実装されたプリント基板の温度上昇を防ぐため、従来のガラスエポキシ板に替わる新たなプリント基板として用いることができる。さらに、放熱性を高めるため、本発明の樹脂組成物からなる基板の片面に金属の放熱板を設け、別の片面に配線を設ける構成とすることもできる。また、ＬＥＤモジュールケースは、基板上に多数のＬＥＤが配置された照明用やバックライト用のＬＥＤ装置において、熱対策のため、本発明の樹脂組成物からなる絶縁基板と放熱板を一体化した構成とすることができる。また、電子部品用放熱容器として、放熱性を向上させるため、半導体パッケージやＬＥＤパッケージに用いることができる。

以下、実施例により本発明について詳細に説明する。
（試料作製）
〈実施例１〜３〉
樹脂にはポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、アルミフレークは東洋アルミニウム製（ふるい通過率粒径４５μｍ９８％）、金属粉には銅粉（日鉱マテリアルズ製、粒径２０〜２５μｍ）、低融点合金にはＳｎ−Ｃｕ合金粉末（平均粒径２５μｍ）を用いた。なお、合金は、樹脂との混練時に半溶融状態となるように、４〜３０％Ｃｕ−Ｓｎの組成を用いた。

表１の組成に配合した原料混合粉を混練押出し機に投入し、温度２９０〜３１０℃で混練し押出して成形用ペレットを作製した。この成形用ペレットを熱プレスにより成形して、直径５０ｍｍ、厚さ５ｍｍの円柱形状の熱伝導率測定用と電気絶縁性測定用の試料を得た。

〈比較例１〜３〉
比較のため、熱伝導性充填剤にアルミナ（マイクロン製、平均粒径３５μｍ）と、窒化ホウ素（三井化学製、平均粒径０．８５μｍ）を用いた試料も作製した。表２に組成を示す。

〈参考例１〜６〉
樹脂にはエポキシ樹脂（ビフェノール型エポキシ樹脂とテトラメチルビフェノール型エ
ポキシ樹脂の混合物）、硬化剤としてフェノール系硬化剤（フェノールノボラック）、硬
化促進剤として２エチルイミダゾール、無機フィラーとして酸化マグネシウム（協和化学
工業製、平均粒径３０μｍ）又は酸化アルミニウム（キンセイマテック製）、金属粉には
銅粉（日鉱マテリアルズ製、粒径２０〜２５μｍ）、低融点合金にはＢｉ−Ｓｎ合金粉末
（平均粒径２５μｍ）を用いた。なお、合金は、樹脂との混練時に半溶融状態となるよう
に、１５〜９８％Ｂｉ−Ｓｎの組成を用いた。

〈比較例４〉
比較のため、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤のみからなる試料も作製した。表３に組成を示す。

（熱伝導率測定）
熱可塑性熱伝導性樹脂組成物の場合、ＤＹＮＡＴＥＣＨＲ＆Ｄ社製（型番ＴＣＨＭ−ＤＶ）の定常熱流計を用いた。測定に際し、試料の上下面の温度差を正確に測定するため、ＣＣ（銅−コンスタンタン）熱電対を試料の上下面にホットプレスにより埋め込んだ。ホットプレスを用いることにより、試料の平坦性を高めるとともに、試料と熱電対との密着性を高めることができる。また、熱流量を安定させるため、１時間、所定温度に保った後、測定を行った。熱伝導率の測定結果を表１から表２に示す。なお、熱硬化性熱伝導性樹脂組成物の場合、熱電対を試料に埋め込む必要のないレーザーフラッシュ法を用いて熱伝導率を算出した。熱拡散率はアルバック理工（株）製熱定数測定装置（型番ＴＣ７０００）を用いて、レーザーフラッシュ法でＪＩＳＲ１６１１にしたがって測定し、比熱は（株）島津製作所製熱流束示差走査熱流計（型番ＤＳＣ−５０）を用いて、ＪＩＳＫ７１２３にしたがって測定し、密度は水中置換法によってＪＩＳＫ７１１２Ａ法にしたがって測定し、それらを掛け合わせて、熱伝導率を計算した。熱伝導率の測定結果を表３に示す。

（電気絶縁性測定）
ＪＩＳＫ６９１１に準拠して、体積抵抗率と印加電圧を測定した。体積抵抗率の測定には、ＨＰ１６００８Ｂ測定セルと、ＨＰ４３３９Ａ高抵抗計を用いた。なお、接触抵抗を低減するため試料の上下面に導電性ゴムを配置した。結果を表１から表３に示す。

（接着強度測定）
マトリックス樹脂に熱硬化性樹脂を用いた組成物について、ＪＩＳＫ６８５０に準拠して、引張りせん断接着強さを測定した。

（結果）
実施例１から３では、アルミフレークを用いることにより、体積抵抗率１０^１０Ω・ｃｍ以上、印加電圧１００Ｖ以上の良好な絶縁性と、熱伝導率２Ｗ／ｍ・Ｋ以上の良好な熱伝導性を得ることができた。比較例２でも２Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を得ることができるが、５０ｖｏｌ％も充填する必要があり成形加工性が低下した。比較例３は、熱伝導率が良好と言われている窒化ホウ素を用いたが、実施例１とほぼ同程度の充填量では、２Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を得ることはできなかった。

また、熱硬化性樹脂を用いた参考例１から６では、体積抵抗率１０^１０Ω・ｃｍ以上、印加電圧１００Ｖ以上の良好な絶縁性と、熱伝導率２Ｗ／ｍ・Ｋ以上の良好な熱伝導性を確保することができた。また、絶縁性フィラー等の充填剤を含んでいても、樹脂単独の場合と同様の高い接着強度を得ることができた。

Claims

マトリックス樹脂としてポリフェニレンスルフィドを３０ｖｏｌ％以上と、電気絶縁性フィラーとしてアルミフレークを５〜４０ｖｏｌ％と、融点が５００℃以上の金属粉として銅粉を１〜１０ｖｏｌ％と、融点が５００℃以下の低融点合金としてＳｎ−Ｃｕを１〜１０ｖｏｌ％とから成る絶縁性熱伝導性樹脂組成物。
上記熱可塑性樹脂の荷重たわみ温度が１００℃以上である請求項１記載の樹脂組成物。
熱伝導率が２Ｗ／ｍ・Ｋ以上である請求項１または２に記載の樹脂組成物。
マトリックス樹脂としてポリフェニレンスルフィドを３０ｖｏｌ％以上と、電気絶縁性フィラーとしてアルミフレークを５〜４０ｖｏｌ％と、融点が５００℃以上の金属粉として銅粉を１〜１０ｖｏｌ％と、融点が５００℃以下の低融点合金としてＳｎ−Ｃｕを１〜１０ｖｏｌ％とから成る絶縁性熱伝導性樹脂組成物から成る成形品。
マトリックス樹脂としてポリフェニレンスルフィドを３０ｖｏｌ％以上と、電気絶縁性フィラーとしてアルミフレークを５〜４０ｖｏｌ％と、融点が５００℃以上の金属粉として銅粉を１〜１０ｖｏｌ％と、融点が５００℃以下の低融点合金としてＳｎ−Ｃｕを１〜１０ｖｏｌ％とから成る混合粉を加熱して、低融点合金が固相部と液相部が混在した半溶融状態とし、マトリックス樹脂を溶融状態として混練し、混合物を所望形状に成形する絶縁性熱伝導性樹脂組成物の製造方法。