JP5423783B2 - 熱伝導性組成物とこれを用いた放熱板、放熱基板、回路モジュール、熱伝導性組成物の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、放熱が要求される各種電子部品に用いられる熱伝導性組成物と、これを用いた放熱板と放熱基板と回路モジュール、および熱伝導性組成物の製造方法に関する。

電子機器の小型化のためにパワー系の半導体や、高機能半導体、発光素子等の発熱密度が増加している。このような、電子部品の放熱用には、熱伝導性組成物が使われている。しかし、樹脂に無機フィラを添加して作製された従来の熱伝導性組成物には次の課題がある。熱伝導性組成物中の無機フィラの含有率を高くすると、熱伝導率は増加する。しかしながら、熱伝導性組成物の表面粗さが増加し、成形性が低下する。さらに熱伝導性組成物の表面の光沢が低下し、表面や内部のボイド等が増加する。

こうした課題は、無機フィラの含有率を高めるほど、発生しやすい。これは熱伝導性組成物における樹脂成分の含有率が低下するためであり、無機フィラを樹脂で濡らし、固定することが難しくなるためである。

このように無機フィラの含有率を高めるほど、成形性のみならず、表面のヒビやクラック、ボイド等が発生しやすくなる。また無機フィラ自体の結着力が低下する。あるいは表面に露出した無機フィラが脱落しやすくなる。そのため、熱伝導性組成物表面への電子部品等の固定自体が難しくなる。例えば、無機フィラの体積分率が６６ｖｏｌ％を超えると、熱伝導性組成物の成型等が極めて困難となる。また無機フィラの体積分率が６６ｖｏｌ％以上、さらには７０ｖｏｌ％を超えると、表面粗さＲｍａｘが７５００Åを超える。そして無機フィラの体積分率が増加して、表面粗さＲｍａｘが増加するほど、光沢度が急激に低下する。

このように無機フィラの含有率が増加するほど、熱伝導率自体は増加するが、実際の成型粒の表面における表面粗さが急激に増加し、光沢度が急激に低下する。表面粗さが増加して光沢度が低下することは、熱伝導性組成物の成形性が低下する、あるいは熱伝導性組成物の内部や表面に無数のボイド（空隙）が発生することを意味する。

次に、図３４を用いて、さらに詳しく説明する。図３４は、無機フィラの含有率が高い場合（６６ｖｏｌ％以上、さらには７０ｖｏｌ％以上）における、従来の熱伝導性組成物の模式的な断面図である。

無機フィラの含有率が６６ｖｏｌ％以上の場合、図３４に示すように熱伝導性組成物７の自由表面８の表面や内部には無数のボイド９が発生している。そしてボイド９により、自由表面８の表面粗さは急激に増加し、光沢度は低下する。なお自由表面８とは、他の個体と接していない、さらには研磨や切削等が行なわれていない自然な表面を意味する。

このように、自由表面８の表面粗さが増加し、さらに内部や表面にボイド９が発生すると、無機フィラの含有率を高めても熱伝導性組成物７の熱伝導率があまり増加しなくなる。また、発熱体との密着性が低下することにより熱伝導効率が低下する場合がある。さらに熱伝導性組成物７の成形性が低下する。あるいは熱伝導性組成物７自体が脆くなり、欠けやすくなる。

このような課題に対し、例えば熱伝導性組成物７に、ポリイミドフィルムのような表面性に優れ、光沢度の高い樹脂を使うことで、その密着性向上による放熱効果を高めることが提案されている。またその応用例として、金属コア基板が提案されている。次に図３５を用いて従来の金属コア基板について説明する。図３５は従来の金属コア基板の断面図である。

金属板１０の上には電気絶縁層１１が形成されている。電気絶縁層１１の上には銅箔１２が積層されている。そしてこの上に、半田１３を用いて、電子部品１４や半導体１５、端子１６等が実装される。電気絶縁層１１の熱伝導率が高いほど、電子部品１４や半導体１５からの熱を金属板１０に熱を伝えることができ、温度上昇を抑えることができる。電気絶縁層１１としてはフィルム状の樹脂シートに無機フィラを添加した材料を用いることができる（例えば、特許文献１）。

また熱伝導率を高める方法として、電気絶縁層１１のフィラとして熱伝導率の高い材料を用いる、あるいはフィラの充填量を増加させるといった手法がよく用いられる。また、樹脂の熱伝導率を高めることも効果がある。このような構成を、図３６Ａ〜図３６Ｃを用いて説明する。例えば樹脂の熱伝導率を高める手段として、結晶性樹脂を用いることが提案されている（例えば、特許文献２）。

図３６Ａ〜図３６Ｃは、従来の結晶性樹脂の説明図である。結晶性樹脂を用いることは、メソゲン基１７を有するモノマー１８を互いに重合させて、電気絶縁性でかつ優れた熱伝導性を得ようとすることを狙いとしている。結晶性樹脂を用いて高放熱性（あるいは高熱伝導性）を得るには、結晶性樹脂の結晶化率を高める必要がある。しかし結晶性樹脂において、その結晶化率を高めるほど、できあがった基板が硬くて脆い。すなわち曲がらずに折れてしまう、あるいは欠けやひびが入りやすい。そのため結晶性樹脂を用いて、電子部品を実装するための放熱基板を作製しても、その使用用途が大きく限られる。

またメソゲン基を有するエポキシ樹脂を用いても、図３４を用いて説明した課題を解決することは難しい。さらにエポキシ樹脂が結晶化するほど、図３４を用いて説明した課題が発生しやすい可能性がある。さらには、無機フィラの含有率が６６ｖｏｌ％より低い領域からこうした課題が発生しやすくなる。

強度を向上させる方法として、網目構造をとりやすい硬化剤を配合する方法等も提案されている。しかしながら、結晶性エポキシ樹脂の場合、立体的な結合を作ることで、結晶性が阻害され、高い熱伝導率が得られない場合が多い。

さらに結晶性樹脂を用いた基板は、硬くて脆く、曲がらずに折れてしまう、あるいは欠けやひびが入りやすい傾向がある。そのため、放熱基板を作製した場合、落下試験等の耐衝撃性に課題が残る場合がある。

特許第３２５５３１５号公報 特開平１１−３２３１６２号公報

本発明は、熱伝導効率を高めた熱伝導性組成物である。本発明の熱伝導性組成物は結晶性エポキシ樹脂成分を含む硬化済の熱硬化性樹脂と、無機フィラとで形成されている。熱伝導性組成物における無機フィラの含有率は、６６ｖｏｌ％以上、９０ｖｏｌ％以下である。この熱伝導性組成物は無機フィラが主として含まれる主要部と、結晶性エポキシ樹脂成分を主体とし、主要部の上に、主要部と連続的に形成された表層部とを有する。

また本発明は上記熱伝導性組成物を金属板の上に固定した放熱板である。さらに本発明はこの放熱板を用いて熱伝導性組成物に発熱部品を固定するとともに、金属板に回路基板を固定し発熱部品に接続した回路モジュールである。また本発明は上記熱伝導性組成物を金属板の上に固定し、熱伝導性組成物に配線を固定した放熱基板である。さらに本発明はこの放熱基板を用いて熱伝導性組成物に発熱部品を固定するとともに配線に接続し、さらに回路基板を配線に固定した回路モジュールである。いずれも本発明の熱伝導性組成物を用いていることで放熱特性や利便性を大幅に向上させることができる。また熱伝導性組成物と金属板との濡れ性を高めることができ、金属板との間の密着力も向上させることができる。

さらに本発明は、上記熱伝導性組成物の製造方法である。この製造方法は以下のＡステップ、Ｂステップを有する。Ａ）硬化前の結晶性エポキシ樹脂成分を含む主剤と、硬化剤と、無機フィラの混合体を調製するステップ、Ｂ）結晶性エポキシ樹脂成分の結晶化温度以上まで加熱して主剤と硬化剤を硬化させて硬化済の熱硬化性樹脂を形成するステップ。ここで無機フィラの含有率が、６６ｖｏｌ％以上、９０ｖｏｌ％以下である。このようにしてＢステップにおいて、無機フィラが主として含まれる主要部と、結晶性エポキシ樹脂成分を主体とし、主要部と連続的に形成された表層部を主要部の上に形成することができる。

図１は本発明の実施の形態による熱伝導性組成物の断面図である。 図２は図１に示す熱伝導性組成物の光沢の評価方法を説明する図である。 図３は図１に示す熱伝導性組成物の表面粗さの評価方法を説明する模式図である。 図４Ａは、図１に示す熱伝導性組成物の形成手順を示すフローチャートである。 図４Ｂは、図１に示す熱伝導性組成物の自由表面を模式的に説明する図である。 図４Ｃは、図１に示す熱伝導性組成物を模式的に説明する断面図である。 図５は本発明の実施の形態による熱伝導性材料をシート状に成型する成型装置の構成を説明する模式図である。 図６は本発明の実施の形態による放熱板について説明する断面図である。 図７Ａは、本発明の実施の形態による放熱板上の熱伝導性組成物の表面の一部を研磨する前の様子を説明する断面図である。 図７Ｂは、本発明の実施の形態による放熱板上の熱伝導性組成物の表面の一部を研磨した後の様子を説明する断面図である。 図８Ａは、本発明の実施の形態による熱伝導性組成物の自由表面に設けられた模様を説明する斜視図である。 図８Ｂは、本発明の実施の形態による熱伝導性組成物の自由表面に設けられた模様や表面状態を説明する斜視図である。 図９は本発明の実施の形態による放熱板の斜視図である。 図１０Ａは、図９に示す放熱板を製造する様子を説明する断面図である。 図１０Ｂは、図９に示す放熱板を製造する様子を説明する断面図であり、図１０Ａに続く状態を示している。 図１１Ａは、金型内にセットされた熱伝導性材料が流動する様子を説明する平面図である。 図１１Ｂは、金型内にセットされた熱伝導性材料が流動する様子を説明する平面図であり、図９に示す構造の効果を説明する図である。 図１２は、図６に示す放熱板に発熱部品を固定した状態を示す断面図である。 図１３は、図９に示す放熱板にリード線付の発熱部品を実装した状態を説明する斜視図である。 図１４は、図９に示す放熱板を用いて作製した回路モジュールの組み立て断面図である。 図１５は、図９に示す放熱板と発熱部品と放熱板に略平行に固定された回路基板とで構成された回路モジュールの断面図である。 図１６は、本発明の実施の形態による放熱基板の切り欠き斜視図である。 図１７Ａは、図１６に示す放熱基板の製造方法の一例について説明する断面図である。 図１７Ｂは、図１６に示す放熱基板の製造方法の一例について説明する断面図であり、図１７Ａに続く状態を示している。 図１８Ａは、配線パターンを埋め込んだ本発明の実施の形態による放熱基板の放熱メカニズムを説明する断面図である。 図１８Ｂは、配線パターンを埋め込んだ本発明の実施の形態による放熱基板の放熱メカニズムを説明する断面図である。 図１９は、本発明の実施の形態による回路モジュールの断面図である。 図２０Ａは、本発明の実施の形態による熱伝導性組成物の一例の、自由表面の顕微鏡像を示す図である。 図２０Ｂは、図２０Ａの模式図である。 図２１は本発明の実施の形態による熱伝導性組成物の一例の、自由表面の表面粗さＲｍａｘを示したグラフである。 図２２Ａは、市販のアルミナフィラを非晶質エポキシ樹脂に、６６ｖｏｌ％で分散して形成された従来の熱伝導性組成物の自由表面の顕微鏡像を示す図である。 図２２Ｂは、図２２Ａの模式図である。 図２３Ａは、本発明の実施の形態による熱伝導性組成物の他の例の、自由表面の顕微鏡像を示す図である。 図２３Ｂは、図２３Ａの模式図である。 図２４Ａは、図２３Ａに示す熱伝導性組成物の表面をスライス研磨した後の顕微鏡像を示す図である。 図２４Ｂは、図２４Ａの模式図である。 図２５Ａは、図２３Ａに示す熱伝導性組成物の自由表面の一部を、ヘラ等を用いて掻き取った後の状態を説明する顕微鏡像を示す図である。 図２５Ｂは、図２５Ａの模式図である。 図２６Ａは、図２５Ａにおいてヘラ等を用いて掻き取った部分にピントを合わせた顕微鏡像を示す図である。 図２６Ｂは、図２６Ａの模式図である。 図２７Ａは、無機フィラの含有率を６６ｖｏｌ％とした場合における従来品の別の自由表面の顕微鏡像を示す図である。 図２７Ｂは、図２７Ａの模式図である。 図２８Ａは、本発明の実施の形態による熱伝導性組成物のさらに他の例の、自由表面の顕微鏡像を示す図である。 図２８Ｂは、図２８Ａの模式図である。 図２９Ａは図２８Ａに示す熱伝導性組成物の表面を３次元的に評価した結果を示す図である。 図２９Ｂは、図２９Ａの模式図である。 図３０Ａは、無機フィラの含有率を７０ｖｏｌ％とした場合における従来品の自由表面の顕微鏡像を示す図である。 図３０Ｂは、図３０Ａの模式図である。 図３１Ａは図３０Ａに示す熱伝導性組成物の表面を３次元的に評価した結果を示す図である。 図３１Ｂは、図３１Ａの模式図である。 図３２は、本実施の形態による熱伝導性組成物と従来例の熱伝導性組成物の漏れ電流の温度特性を示すグラフである。 図３３は、無機フィラの体積分率と熱伝度率との関係についての実験結果の一例を説明する図である。 図３４は、無機フィラの含有率が高い場合における、従来の熱伝導性組成物の模式的な断面図である。 図３５は従来の放熱基板の断面図である。 図３６Ａは従来の放熱基板に用いられる結晶性樹脂の説明図である。 図３６Ｂは従来の放熱基板に用いられる結晶性樹脂の説明図である。 図３６Ｃは従来の放熱基板に用いられる結晶性樹脂の説明図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。なお各実施の形態において、先行する実施の形態と同じ構成をなすものには同一の符号を付し、詳細な説明を省略することがある。また本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における熱伝導性組成物の断面図である。

熱伝導性組成物１００６は、結晶性のエポキシ樹脂成分を含む熱硬化性樹脂１０１０と、無機フィラ１００９とを含む。無機フィラ１００９は主として、主要部１００４に含まれている。主要部１００４の上には熱硬化性樹脂１０１０のみ、あるいは熱硬化性樹脂１０１０を主体とする表層部１０１１が形成されている。図１では、便宜上、主要部１００４と表層部１０１１とを区別するために破線を示しているが、両者の間に明確な界面はなく、主要部１００４と表層部１０１１とは連続的に形成されている。このように熱伝導性組成物１００６は、表層に設けられた表層部１０１１も含む。すなわち、表層部１０１１も、無機フィラ１００９も、熱硬化性樹脂１０１０も、熱伝導性組成物１００６の一部を構成している。

表層部１０１１は、自由表面１００７の表面付近に形成された、厚み２０μｍ以下、望ましくは１０μｍ以下、さらに望ましくは５μｍ以下の熱硬化性樹脂１０１０を主体とした樹脂の層状部分である。本実施の形態では、表層部１０１１を熱伝導性組成物１００６の自由表面１００７の表面付近に積極的に設けている。なお表層部１０１１の厚みが、２０μｍを超える場合、この上に固定する発熱部品への熱伝導を阻害する可能性がある。

また熱伝導性組成物１００６における無機フィラ１００９の含有率（体積分率）は、６６ｖｏｌ％以上、９０ｖｏｌ％以下である。ｖｏｌ％は、体積の百分率を意味する。６６ｖｏｌ％未満の場合、成形性等は優れているが、熱伝導率が低い場合がある。さらに、熱伝導性組成物１００６における無機フィラの含有率は８５ｖｏｌ％以上が望ましい。無機フィラ１００９の熱伝導性組成物１００６における含有率が８５ｖｏｌ％未満の場合、所定の熱伝導が得られない場合がある。

なお、熱伝導性組成物１００６を、熱伝導性樹脂硬化物とすること、あるいは定義することは共に有用である。これは図１に示すように、熱伝導性組成物１００６は、無機フィラ１００９を、熱硬化性樹脂１０１０で硬化して形成されているからである。したがって、上記無機フィラ１００９の含有率は硬化後の熱伝導性組成物１００６において定義される。また表層部１０１１、主要部１００４を合わせて全体として定義される。

しかしながら無機フィラ１００９の含有率は、図１の点線より下の部分である主要部１００４で規定することが望ましい。これは、表層部１０１１が研磨等で除去される場合があるためである。

なお、無機フィラ１００９の表面の９８％以上を熱硬化性樹脂１０１０で覆うことで熱伝導性組成物１００６の熱伝導率を、１Ｗ／ｍＫ以上とすることができる。無機フィラ１００９の表面の９８％未満しか熱硬化性樹脂１０１０で覆われていない場合、熱伝導率が低くなる場合がある。あるいは所定の強度が得られない場合がある。

上記のように、無機フィラ１００９の表面の９８％以上が熱硬化性樹脂１０１０で覆われると共に、主要部１００４の表層に、熱硬化性樹脂１０１０を主体とする表層部１０１１が存在することが好ましい。これにより無機フィラ１００９と熱硬化性樹脂１０１０との界面に沿って、電流が流れることを防止するため、耐電圧特性が低下しにくい。

また無機フィラ１００９の表面を覆う熱硬化性樹脂１０１０の一部を、熱伝導性組成物１００６の表面に表層部１０１１として設けることが好ましい。これにより、熱伝導性組成物１００６の曲げ強度を高めることができ、また熱伝導性組成物１００６を曲げても、クラックが発生しにくくなる。

表層部１０１１は例えば、金属板（図示せず）の上で加熱され、無機フィラ１００９を固定する熱硬化性樹脂１０１０が熱硬化する際に、熱硬化性樹脂１０１０の一部が、無機フィラ１００９の隙間から表面に染み出し、硬化して形成される。この構造によって熱硬化性樹脂１０１０は優れた熱伝導性と、信頼性を有している。表層部１０１１は一種の無機フィラ欠乏層となる。ここで無機フィラ欠乏とは、表面に形成された表層部１０１１に、無機フィラ１００９が殆ど含まれていないことを意味する。

なお、無機フィラ１００９の間に充填された熱硬化性樹脂１０１０の一部を、対流等で表面に浮き出だせ、表層部１０１１を形成することが望ましい。こうすることで、無機フィラ１００９の間に充填された熱硬化性樹脂１０１０と、表層部１０１１を構成する樹脂とを、同一の樹脂組成とすることができる。そのため、図１の破線で示す部分において、クラック等の発生を抑制することができる。

特に熱伝導性組成物１００６が加熱硬化される際に、熱硬化性樹脂１０１０が高密度な石垣状に詰まった無機フィラ１００９の隙間を、対流するようにして、表面に染み出して硬化して形成されることが望ましい。このように熱硬化性樹脂１０１０が熱硬化の際に低粘度化し、無機フィラ１００９の狭い隙間を対流することで、無機フィラ１００９の隙間に残った気泡等を表面に染み出すように排出する。

なお、無機フィラ１００９と熱硬化性樹脂１０１０の混合物を硬化させて、主要部１００４に相当する下地層を形成後、別に用意した熱硬化性樹脂１０１０を薄く塗布して、硬化させ、表層部１０１１に相当する樹脂層を形成することもできる。しかしながらこのようにして熱伝導性組成物１００６に似た構造を作製しても優れた放熱効果が発揮されない。また下地層と樹脂層との界面で剥離等が発生する可能性がある。

また上述の下地層を完全に硬化させず、半硬化状態にし、この上に熱硬化性樹脂１０１０を薄く塗布して、下地層と共に硬化させ、表層部１０１１に相当する樹脂層を形成することもできる。この場合、下地層は例えば、ガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させてなるプリプレグ等の半硬化状態に形成する。このようにして熱伝導性組成物１００６に似た構造を作製しても優れた放熱効果が発揮されない。また下地層と樹脂層との界面で剥離等が発生する可能性がある。これは表層に塗布された熱硬化性樹脂１０１０が、半硬化状態の下地層と共に加熱、硬化される際に、下地層に含まれる無機フィラ１００９が、表面に浮き出してくるためである。このような界面は熱伝導性を低下させる原因となる。

また以上のようにして熱伝導性組成物１００６に似た構造を作製する場合、工数が増える分だけ、コストや管理項目が増加し、さらに熱伝導性が低下する可能性がある。

このように、熱硬化性樹脂１０１０に含まれるエポキシ樹脂と、表層部１０１１に含まれるエポキシ樹脂とを、略同一な樹脂組成、あるいは略単一な樹脂組成（すなわち略単一なエポキシ樹脂組成）とすることが望ましい。熱硬化性樹脂１０１０に含まれるエポキシ樹脂を略同一な樹脂組成とすることで、図１の点線に示すような部分に、応力が集中してクラック等が発生するのを抑制することができる。

なお表層部１０１１が、熱硬化時に無機フィラ１００９の隙間から染み出したものかどうかは、断面を走査型顕微鏡（ＳＥＭ）や、顕微鏡を使ったＦＴＩＲ等の分析装置で解析すれば判断することは容易である。このように無機フィラ１００９の隙間から熱硬化性樹脂１０１０が染み出して表層部１０１１が形成されていれば、無機フィラ１００９の隙間を充填する熱硬化性樹脂１０１０と、表層部１０１１を構成する熱硬化性樹脂１０１０とが、実質的に同一材料である。また、互いの間に接続面あるいは界面が存在しない、あるいは分析しても見つからない。このように接続面あるいは界面が、通常の分析方法で検出できない状態を、以下染み出した状態として表現する。

なお表層部１０１１における無機フィラ１００９の含有率は、４０ｖｏｌ％以下が望ましい。より望ましくは３０ｖｏｌ％以下、さらに望ましくは２０ｖｏｌ％以下である。このように、表層部１０１１における無機フィラ１００９の含有率を低くし、熱硬化性樹脂１０１０を主体とする。さらには熱伝導性組成物１００６の厚み方向に積極的に、無機フィラ１００９の濃度分布の勾配を設ける。例えば、表層側は無機フィラ１００９の含有率は小さく、内層側は無機フィラ１００９の含有率が６６ｖｏｌ％以上と高くなるようにする。このようにして表層部１０１１に熱伝導性接着剤等で固定する発熱部品の固定性と、熱伝導性組成物１００６の熱伝導性とを共に高めることができる。

また熱伝導性組成物１００６や、熱伝導性組成物１００６を用いて作製した放熱板や放熱基板は、共に信頼性が高く、プレッシャークッカー試験にも対応できる。また放熱板や放熱基板を形成する金属板側にプレッシャークッカーによる影響が発生した場合でも、熱伝導性組成物１００６側にはプレッシャークッカーによる影響が発生しにくくなる。これは熱伝導性組成物１００６の表面が表層部１０１１で保護されているためである。なおプレッシャークッカー試験とは、樹脂封止された電子部品等の耐湿性の試験法の一つであり、ＩＥＣ ６８−２−６６等で規格化されている。なおＩＥＣとは、国際電気標準会議（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）の意味である。

なお表層部１０１１の自由表面１００７を、光沢を有する面、あるいは滑らかな面とすることは有用である。以下、図２を用いて熱伝導性組成物１００６の光沢について説明する。図２は、熱伝導性組成物１００６の光沢の評価方法を説明する図である。

光沢度計１０００の内部には、光源１００１が設けられている。光沢度計１０００はグロスメータと呼ばれることもある。光源１００１から出た光は、レンズ１００２を経て被測定物である熱伝導性組成物１００６の自由表面１００７に照射される。この光は被測定物の表面で反射され、レンズ１００２を介して、受光部１００３に入射する。

光沢度としては例えば、ＪＩＳ Ｋ ５６００−４−７の鏡面光沢度を用いることができる。なお鏡面光沢度とは、規定した光源１００１及び受光部１００３の角度にて、鏡面方向に対象物から反射する光束と、屈折率１．５６７のガラスから鏡面方向に反射する光束の比であり、ガラスから反射する光束を１００として表している。被測定面に垂直な方向と光源１００１からの入射方向とのなす角度、および被測定面に垂直な方向と受光部１００３へ向かう方向とのなす角度は、たとえば、図２に示すように２０°とすることができる。以下、上記角度を２０°として測定したＪＩＳ Ｋ ５６００−４−７の鏡面光沢度を２０度光沢と称する。

また光沢度の測定は、表面の形状や模様の有無等、自由表面１００７の状況に影響を受けやすい場合がある。そのため、測定ポイント（いわゆるｎ数）を増加させて、最も光沢度の高い場所の測定値を採用する。これは、一番光沢度の高い場所が、最も他の影響を受けていない自由表面１００７に相当するからである。

なお２０度光沢の測定が難しい場合、６０度光沢を採用してもよい。

表層部１０１１は７０以上の２０度光沢を有することが好ましい。さらに望ましくは８０以上である。光沢度が７０未満の場合、自由表面１００７が粗面である場合がある。この場合、熱伝導性組成物１００６の上に固定する発熱部品との密着性が低下し、放熱効率が低下することがある。また６０度光沢で評価する場合も、７０以上の光沢度が望ましく、さらに望ましくは８０以上である。

次に熱伝導性組成物１００６の表面粗さについて図３を参照しながら説明する。図３は熱伝導性組成物１００６の表面粗さの評価方法を説明する模式図である。

表面粗さは、表面粗さ計１００８を矢印で示すように、熱伝導性組成物１００６の自由表面１００７を走査しながら測定する。なお表面粗さ計１００８には、接針式を用いることが望ましいが、非接触式を用いても可能である。例えば、レーザー式の表面粗さ計を用いてもよい。このような光学式の表面粗さ計を用いた場合、得られた結果が正しいかどうかの検討を行なうことが望ましい。

なお表面粗さの測定は、表面の形状や模様の有無等、自由表面１００７の状況に影響を受けやすい場合がある。そのため、測定ポイント（いわゆるｎ数）を増加させて、最も表面粗さの小さい部分での表面粗さの測定値の値を採用する。これは、一番表面粗さの小さい部分が、最も他の影響を受けていない自由表面１００７に相当するからである。

熱伝導性組成物１００６の自由表面１００７の表面粗さＲａは、３０００Å以下であることが好ましい。さらに望ましくは２０００Å以下である。もしくはＲｍａｘが１５０００Å以下であることが好ましい。さらに望ましくは１３０００Å以下である。ここで、表面粗さＲａとは、算術平均粗さと呼ばれるものであり、改定後のＪＩＳ−Ｂ０６０１−１９９４で定義されている。Ｒｍａｘとは、改定前のＪＩＳ−Ｎ−０６０１−１９８２で「最大高さ」と呼ばれ、改定後のＪＩＳ−Ｂ−０６０１−１９９４におけるＲｙ（最大高さ）に相当する。

自由表面１００７の表面粗さＲａが３０００Å以上の場合、あるいはＲｍａｘ、あるいはＲｙが１５０００Å以上の場合、熱伝導性組成物１００６の上に固定する発熱部品との密着性が低下し、放熱効率が低下することがある。

以上のように、熱伝導性組成物１００６の表面には表層部１０１１が設けられている。そして熱伝導性組成物１００６の表面の光沢度を高める、あるいは熱伝導性組成物１００６の表面の平滑性を高めることで、熱伝導性組成物１００６に内蔵される無機フィラ１００９の欠落や剥離を防止できる。また熱伝導性組成物１００６と、熱伝導性組成物１００６に固定する金属板や、配線パターンとの密着力を高められる。

前述のように、熱伝導性組成物１００６の自由表面１００７は滑らかであり、内部に殆どボイドは残っていない。すなわち、熱伝導性組成物１００６を構成する無機フィラ１００９が熱硬化性樹脂１０１０によって充分覆われている。その結果、厚み方向において無機フィラ１００９の粒子どうしの接触部分、あるいは無機フィラ１００９と熱硬化性樹脂１０１０との界面、あるいは無機フィラ１００９の粒子どうしの間、あるいは熱硬化性樹脂１０１０の内部に、殆ど気泡が残っていない。その結果として、漏れ電流も少なくなる。

次に、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃを用いて、熱伝導性組成物１００６の作製手順と表面付近の模式的な断面構造を説明する。図４Ａは、熱伝導性組成物１００６の形成手順を示すフローチャートである。図４Ｂ、図４Ｃはそれぞれ、熱伝導性組成物１００６の自由表面１００７を模式的に拡大して説明する上面図と、その断面を模式的に説明する断面図である。

図４Ａに示すように、まず結晶性エポキシモノマー５０１と非晶質エポキシモノマー５０２とを混合して主剤５０３を調製する（Ｓ０１）。次に、主剤５０３に硬化剤５０４を混合して硬化性樹脂成分５０５を調製する（Ｓ０２）。さらに硬化性樹脂成分５０５に無機フィラ１００９を混合し、必要に応じてこの混合物を成形する（Ｓ０４）。このようにして熱伝導性組成物１００６の硬化前の状態である熱伝導性材料１０２６を作製する。このようにして作製した熱伝導性材料１０２６をさらに用途に応じて加工、貼り付け等を行い（Ｓ０５）、加熱して硬化性樹脂成分５０５を硬化させて熱硬化性樹脂１０１０を形成する（Ｓ０６）。以上のようにして熱伝導性組成物１００６が形成される。

なお、非晶質エポキシモノマー５０２は必須ではない。また上記以外に他のモノマーや他の樹脂等を添加してもよい。これについては後述する。またＳ０１、Ｓ０２、Ｓ０３の２つ以上を同時に行ってもよい。また予め結晶性エポキシモノマー５０１と非晶質エポキシモノマー５０２とを混合した主剤５０３を購入して用いてもよい。

また、熱硬化性樹脂１０１０の材料を、代表してエポキシモノマーとして説明しているが、ダイマー（二量体）やトライマー（三量体）などのオリゴマーでもよい。これらを総称して硬化前のエポキシ樹脂成分と定義する。すなわち、本明細書中でモノマーとは、比較的少量のモノマーが結合してなる重合体であるオリゴマーも含む。すなわちモノマーには、ダイマー、トライマーや、四量体となるテトラマーも含むものとする。これは主剤５０３と硬化剤５０４とが互いに反応して形成される熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂）１０１０と、主剤５０３等とを便宜的に区別するためである。

図４Ｂに示すように、熱伝導性組成物１００６の自由表面１００７には細かい凸部１０３９が観察される。凸部１０３９は例えばベナールセルに類似している。すなわち凸部１０３９は、自由表面１００７の略全面に、しわ状あるいはベナールセル状に発生している。なお図４Ｂに示す破線は凸部１０３９を模式的に説明する補助線であり、例えばベナールセルの流動に起因する境界部分である。

顕微鏡によって高倍率で観察すると（例えば、暗視野観察等）、例えば１μｍ以下の極めて小さな独立気泡の集合体が点状につながって見える。なお一般的なボイドの大きさは、数μｍ以上、さらには十数μｍ以上であり、多くは開放状の孔であるため、１μｍ以下の独立気泡等との見分けは容易である。

図４Ｃは、熱伝導性材料１０２６が熱硬化して熱伝導性組成物１００６を構成する際に、ベナール対流を発生させる様子を説明する断面図である。

図４Ｃにおける矢印は、熱伝導性材料１０２６に含まれる硬化性樹脂成分５０５が、加熱時に急激に低粘度化し、無機フィラ１００９の隙間を対流する様子を模式的に示している。硬化性樹脂成分５０５は、例えばベナール対流する。なお図４Ｃは模式図であり、正確ではない。

つぎにベナール対流について説明する。ベナール対流とは、１９００年にフランスのベナール（Ｈｅｎｒｉ Ｂｅｒｎａｒｄ）が発見した現象である。この現象では、粘性の高い流動層の下面を加熱すると、加熱された流体は浮力によって上昇し、流体内部、さらにはその表面に、細胞状の模様（流体セル）が発生する。

次にベナール対流によって、熱伝導性組成物１００６の表層部１０１１、自由表面１００７や、内部にボイドが発生しにくい、あるいは表層や内部に残っていたボイドがベナール対流等により消失するメカニズムについて説明する。

発明者らは、数百種類に渡る様々な熱伝導性材料１０２６について、さまざまな実験を行なった。すなわち熱伝導性材料１０２６を加熱し、硬化する自由表面を観察した。そして熱硬化性樹脂１０１０と含有率が６６ｖｏｌ％以上の無機フィラ１００９とからなる熱伝導性組成物１００６を形成する際に、積極的にベナール対流を発生させることで、ボイドが激減することを見出した。

硬化前の熱伝導性材料１０２６は、結晶性エポキシモノマーに代表される結晶性エポキシ樹脂成分を含んでいる。結晶性エポキシ樹脂成分が硬化した結晶性エポキシ樹脂は、結晶化温度未満では固体であり、結晶化温度以上で液体となる。すなわち、結晶化エポキシ樹脂は結晶状態では安定した固体として存在するが、融点に達するとともに速やかに結晶状態が溶け、極めて低粘度の液体に変化する。

そのため熱伝導性材料１０２６を熱硬化させるための加熱途中に、結晶化温度（あるいは融点）を超えることで、硬化性樹脂成分５０５や熱硬化性樹脂１０１０が、熱硬化する前の段階で低粘度化する。そして内部で積極的にベナール対流、あるいはそれに類似した現象を発生させることができる。

すなわち、硬化する前の結晶性エポキシ樹脂成分は、その結晶化温度（あるいは融点）を超えることで、極めて低粘度の液状に変化する。この現象は例えれば、水の結晶である氷が結晶化温度である０℃を超えることで、極めて低粘度の液状の水に変化することと同じである。

このように本実施の形態ではさらに、結晶化温度を超えて極めて低粘度になった硬化前の結晶性エポキシ樹脂成分が、加熱によっても低粘度化しにくい非晶質エポキシ樹脂の低粘度化を進める。これは硬化前の結晶性エポキシ樹脂成分による、非晶質エポキシの低粘度化効果である。この低粘度化効果とは、低粘度化した硬化前の結晶性エポキシ樹脂成分が、水のような低粘度の液状に変化し、この液状の結晶性エポキシ樹脂成分が非晶質エポキシ樹脂の一部以上を相溶（あるいは溶解）する効果である。

極めて低粘度化した結晶性エポキシ樹脂成分は、非晶質エポキシ樹脂成分の粘度をさらに低下するため、無機フィラ１００９の粒子間の狭い隙間においてこれら樹脂成分の流動性が高まる。

そしてベナール対流によって、無機フィラ１００９の粒子がそれぞれ、互いにより安定した位置に移動する。その結果、ボイドが消失し、無機フィラ１００９をより高密度に充填させることができる。

また無機フィラ１００９の粒子間の狭い隙間にも低粘度化した熱硬化性樹脂１０１０が浸透する。しかも熱硬化性樹脂１０１０が無機フィラ１００９の表面を充分に濡らすことができる。このようにして無機フィラ１００９の表面や周囲に残った気泡やボイドも、硬化性樹脂成分５０５のベナール対流等によって短時間に外部に排出させることができる。したがって、ベナール対流によってボイドが少なくなると共に、無機フィラ１００９の充填率が増加する。また熱伝導性組成物１００６の自由表面１００７が滑らかになる。その後、添加された硬化剤によって、エポキシ樹脂成分が硬化する。

なお硬化前の結晶性エポキシ樹脂成分は、室温（例えば２５℃）では、安定した固体として存在する。そのため、秤量等の作業をしやすい。

一般的に、硬化前のエポキシ樹脂成分の分子量と粘度との間には相関関係がある。そのためエポキシ樹脂成分を低粘度化させるためには、一般的に分子量を小さくする。しかしながら、エポキシ樹脂成分の分子量を小さくすると、軟化点も低下するため、常温（例えば、２０℃〜３０℃）での取扱い性が低下する。また低粘度化させたエポキシ樹脂の硬化物のＴｇ（ガラス転移温度）は、低下してしまう。そのため、硬化前であっても室温で固体である結晶性エポキシ樹脂成分を用いることが好ましい。

なお熱伝導性組成物１００６の表面に、厚み２０μｍ以下の表層部１０１１を形成するためにも、また熱伝導性材料１０２６に積極的にベナール対流を発生させることも有用である。表面に無機フィラ１００９の含有率の小さな表層部１０１１を積極的に形成することは、ベナール対流等のボイド消失メカニズムの発生を誘発させる効果がある。すなわち表層部１０１１を設けることにより、熱伝導性組成物１００６の表層や内層におけるボイド発生の抑制することができる。

以上のように、熱伝導性組成物１００６は、少なくとも熱硬化性樹脂１０１０と、無機フィラ１００９と、からなる。そして無機フィラ１００９の含有率が６６ｖｏｌ％以上である。また自由表面１００７に、厚み２０μｍ以下で、熱硬化性樹脂１０１０を主体とした表層部１０１１が設けられている。この構成により、熱伝導性組成物１００６の内部や表面におけるボイドの発生を抑制することができる。また、熱伝導性組成物１００６における無機フィラ１００９の高充填化が可能となり、熱伝導性を高めることができる。さらに、熱伝導性組成物１００６の成形性や取り扱いの利便性を大幅に改善することができる。

なお熱対流を発生させた結果として、ベナールセルが発生することが望ましいが、表面の細かい凸部１０３９がベナールセルかどうかの見分けが難しい場合もある。しかし少なくとも、熱伝導性材料を加熱した際に発生する対流に起因するものであれば、ベナールセルの一種である。

次に、本実施の形態による熱伝導性組成物１００６の作製に用いる熱伝導性材料１０２６について、詳しく説明する。なお熱伝導性材料１０２６は、以下に記載した材料に限定する必要は無い。熱伝導性材料１０２６としては、前述の図４Ｃを用いて説明したボイド消失メカニズムを活用できる材料系から、適当な組み合わせを選べばよい。

図４Ａに示したように、熱伝導性材料１０２６は、無機フィラ１００９と、結晶性の熱硬化性樹脂１０１０となる主剤５０３と硬化剤５０４とで構成された硬化性樹脂成分５０５とを含む。硬化剤５０４に加え、硬化促進剤を含んでいてもよい。

無機フィラ１００９としては、アルミナ、窒化アルミ、窒化ホウ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化亜鉛から選ばれた少なくとも１種類を用いることが望ましい。このような熱伝導性の高い材料を無機フィラ１００９として用いることで、熱伝導性組成物１００６の熱伝導性をさらに高めることができる。また絶縁性等の観点からもこれらの材料が好ましい。また、これらの材料を組み合わせることも可能である。

また無機フィラ１００９の平均粒径は、０．１μｍ以上、１００μｍ以下の範囲が望ましい。平均粒径が０．１μｍ未満の場合、比表面積が大きくなり、熱伝導性材料１０２６の混練が難しくなり、熱伝導性組成物１００６の成形性にも影響を与える場合がある。また１００μｍを超えると、熱伝導性組成物１００６の薄層化が難しくなり、放熱基板としての放熱性に影響を与え、製品の小型化に影響を与える可能性がある。なお無機フィラ１００９の充填率を増加するために、異なる粒度分布を有する複数種の無機フィラ１００９を選び、これらを混合して使用してもよい。

次に、熱伝導性材料１０２６を構成する部材である、結晶性エポキシ樹脂のモノマー５０１および硬化剤５０４について（一般式１）〜（式８）を用いて個別に説明する。

（一般式１）

（式２）

（式３）

（式４）

（式５）

（式６）

（式７）

（式８）
（一般式１）、（式３）〜（式８）は、結晶性エポキシモノマー５０１の一例を示す構造式を示す。（一般式１）において、ＸはＳ（硫黄）もしくはＯ（酸素）、ＣＨ_２（メチレン基）、なし（単結合すなわち直接結合）である。またＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４はＣＨ_３、Ｈ、ｔ−Ｂｕ（３級ブチル基）等である。またＲ１〜Ｒ４は同じであってもよい。すなわち（式３）、（式５）〜（式８）の化合物は（一般式１）の具体例である。このエポキシ基を有するモノマーを主剤ともいう。なお（一般式１）の構造を有していてもＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の大きさによる立体障害によって結晶性でないエポキシモノマーもある。例えばＸが単結合、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４が全てＣＨ_３の場合は非晶質になる。このようなエポキシモノマーは本願における結晶性エポキシ樹脂成分には該当しない。

なお結晶性エポキシモノマーは、互いに自己配列することで、結晶性を発現させる。この自己配列には、（一般式１）や（式４）に示すようにフェニル基−フェニル基からなるメソゲン構造を活用することが有用である。

なお硬化後の熱硬化性樹脂１０１０における結晶性エポキシ樹脂成分の結晶化状態を調べるには、サンプル表面の樹脂部分だけを壊すことなく極めて薄く切り出して偏光顕微鏡等で評価することが有用である。また示差走査熱量測定（ＤＣＳ）も有用である。ＤＳＣを用いた場合、熱硬化性樹脂１０１０に含まれる結晶性エポキシ樹脂成分の量は、重量％（あるいはｗｔ％）で測定される。しかしながら、このデータを体積％（あるいはｖｏｌ％）に変換することは有用である。これは、用いる結晶性エポキシモノマーの分子量が種類によって異なるからである。また未硬化状態において、結晶性エポキシ樹脂成分（結晶性エポキシモノマー）を抽出するには、遠心分離等の分離手法が有用である。

（式２）は、結晶性エポキシ樹脂の硬化に用いる硬化剤の構造式である。Ｘは、Ｓ（硫黄）、Ｏ（酸素）もしくは単結合である。（一般式１）や（式３）のモノマーと、（式２）の硬化剤を混合し、重合したものを結晶性エポキシ樹脂と呼んでもよい。

なお主剤５０３と硬化剤５０４の割合は、エポキシ当量から計算する。「エポキシ当量」とは、エポキシ樹脂に含まれるエポキシ基１ｇ当量あたりの「エポキシ樹脂」の重量（ｇ数）である。例えば、分子構造が既知のエポキシ樹脂の場合、そのエポキシ樹脂の分子量を、１分子のそのエポキシ樹脂に含まれるエポキシ基の数で除することで算出できる。また必要に応じて、塩酸−ジオキサン法等を用いる測定によって「エポキシ当量」を決定することができる。ＪＩＳ Ｋ７２３６「エポキシ樹脂のエポキシ当量試験方法」を参考にすることは有用である。

また硬化剤５０４として（式２）以外の硬化剤を使ってもよい。なお具体的な結晶性エポキシモノマー５０１としては、例えば（式３）〜（式８）に示したものを使うことができる。（式３）〜（式８）に示すモノマーの融点は５０〜１２１℃程度で、さらに溶解粘度も低い。例えば、１５０℃における粘度は６〜２０ｍＰａ・ｓである。そのため、無機フィラ１００９と混合し、分散させやすい。

次に主剤５０３における結晶性エポキシモノマー５０１の好ましい比率について説明する。主剤５０３における結晶性エポキシモノマー５０１の体積比率は、５ｖｏｌ％以上、１００ｖｏｌ％以下の範囲内が望ましい。さらに望ましくは、１０ｖｏｌ％以上、８８ｖｏｌ％以下の範囲である。結晶性エポキシモノマー５０１の割合が、５ｖｏｌ％以上とすることで、熱伝導性組成物１００６の自由表面１００７を滑らかにすることができる。一方、５ｖｏｌ％未満の場合、熱硬化時の低粘度化効果が得られない場合がある。また結晶性エポキシモノマー５０１の割合が８８ｖｏｌ％を超える場合、熱硬化時に低粘度化しすぎて、滲んだり、熱伝導性組成物としての形状の保持性に影響を与えたりする可能性がある。また主剤５０３の全体に対して、結晶性エポキシモノマー５０１は４０ｖｏｌ％以上含有されている事がさらに望ましい。この範囲であれば結晶性が発現しやすい。

なお上述のように、必要に応じて、他の添加物を加えることができる。例えば可塑剤、酸アミド類、エステル類、パラフィン類などの離型剤、ニトリルゴム、ブタジエンゴム等の応力緩和剤、リン酸エステル、メラミン等の有機系難燃剤、五酸化アンチモン、酸化モリブデン、硼酸亜鉛、酸化錫、メタ硼酸バリウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、アルミン酸カルシウム等の無機系難燃剤、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等のカップリング剤、染料や顔料等の着色剤、ガラス繊維、ボロン繊維、シリコンカーバイト繊維、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維などの無機系繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、セルロース繊維などの有機系繊維、酸化安定剤、光安定剤、耐湿性向上剤、チキソトロピー付与剤、希釈剤、消泡剤、他の各種の樹脂、粘着付与剤、帯電防止剤、滑剤、紫外線吸収剤等を配合することもできる。

なお、熱可塑樹脂を添加することで、結晶性エポキシ樹脂の耐衝撃性を向上させることができる。熱可塑樹脂の添加については結晶性エポキシ樹脂の構造に起因する制約がある。熱伝導率と耐衝撃性の両立を実現するためには、主剤５０３と硬化剤５０４の合計の１００体積部に対して０．３体積部以上、５．０体積部以下の熱可塑樹脂の量が望ましい。熱可塑樹脂としてはアクリル樹脂等を用いることができ、特にコアシェル型のアクリル樹脂を配合すると耐衝撃性が向上する。ここでコアシェルとは、例えばアクリル樹脂等の熱可塑樹脂からなるコア層を他の樹脂（例えばガラス状ポリマーやエポキシ樹脂等）からなるシェル層で被覆した真珠状微粒子である。なお用途に応じて多層構造としてもよい。なお一次粒子径は０．０５〜１．００μｍの範囲（望ましくは０．１〜０．５μｍ）のものを使うことで分散性を高められる。なお二次凝集体を構成していても、二軸混練機等を用いることで容易に分散できる。これはコアシェル構造のためである。

なおコアは、例えばアクリルモノマーの単独重合体あるいは共重合体からなる低いＴｇ（望ましくは５０℃以下、さらには０℃以下）を有する熱可塑樹脂とする。これは熱伝導性材料１０２６の内部、あるいは熱伝導性組成物１００６の内部で応力の集中点として働き、耐衝撃性の向上や応力緩和を行うためである。

なおコアシェル型のポリマーを用いた場合は、コア部分に熱可塑樹脂の一種としてゴム状樹脂を用いてもよい。これは一次粒子径が１．００μｍ以下の微粒子状態では、架橋しているゴム状樹脂であっても、架橋していない熱可塑樹脂であっても、実質的に同様に働き、耐衝撃性を向上させたり応力を緩和したりするためである。このため熱可塑樹脂はゴム状樹脂（架橋樹脂）であってもよい。

なおシェルのＴｇは高く設定する。望ましくは１００℃以上、さらには１５０℃以上が好ましい。これは粒子同士の融着の制限や、エポキシ樹脂（結晶性エポキシ樹脂を含む）や硬化剤等への相溶性、分散性を高めるためである。

なお熱伝導性材料１０２６中に添加したアクリル樹脂等の熱可塑樹脂は、アセトン等で抽出可能な状態で添加することが望ましい。これは熱伝導性材料１０２６の中に、こうした耐衝撃性を向上させる樹脂を、例えば海島構造に分散（あるいは点在、あるいは分散）させることで、耐衝撃性を高めるためである。そしてこのような海島構造とすることで、アセトン等で抽出でき、熱可塑樹脂が海島構造で分散していることが確かめられる。なお抽出にあたっては、サンプルを粉砕することで熱可塑樹脂等の検出精度を高められる。

なおアクリル樹脂等の熱可塑樹脂が、抽出できない状態で熱伝導性材料１０２６の中に存在していた場合は、アセトン等を用いても抽出することが難しい。例えば、エポキシ樹脂と反応した、あるいはエポキシ樹脂の中に溶解した、あるいはエポキシ樹脂の中に分子状態で分散した状態である。このような状態で熱伝導性材料１０２６の中に熱可塑樹脂が溶解した場合、耐衝撃性の向上効果が得られない。これはエポキシ樹脂と熱可塑樹脂との間に界面（あるいは応力集中）が発生しないためである。

なお抽出量は、抽出用のサンプルの状態（粉砕状態等）に依存するため、サンプル中の全樹脂において熱可塑樹脂の割合の痕跡、例えば、０．１ｖｏｌ％以上、望ましくは１ｖｏｌ％以上とする。これは抽出で熱可塑樹脂の絶対値の判断が難しい場合があるためである。

次に熱伝導性材料１０２６の調製方法について説明する。まず結晶性エポキシモノマー５０１と非晶質エポキシモノマー５０２と硬化剤５０４と熱可塑樹脂と無機フィラ１００９とを配合比に従って秤量し混合する。

混練装置としては、市販の加熱混練装置や二軸混練機を使う。例えば、プラネタリーミキサーやニーダー、あるいは株式会社東洋精機製作所のラボプラストミルなどを使用する。なお混練装置の内部には、攪拌羽根としてΣ型、Ｚ型、ハイブリッド型等の攪拌羽根をつけてもよい。また羽根以外の形状を用いることもできる。また混練装置はヒーター等で所定温度に加熱できるものを用いることが望ましい。混練装置を加熱することで、室温では固体状態であった材料を溶解（あるいは液化）できるため他の部材との親和性を高められる。

なおモノマーの温度を、その溶解温度以上（例えば５０〜２００℃）の範囲とすることで、熱可塑樹脂を含んだ硬化性樹脂成分５０５の溶融粘度を低く保ち、無機フィラ１００９の樹脂への均一分散を可能にすることができる。

なおこれら部材が液化状態を保てる最低温度以上、例えば１００℃以上とすることが望ましい。そしてこの最低液化温度以上で、混練することで、均一化させやすい。

なお硬化剤５０４を添加する際に、混練装置あるいはその中にセットした材料の温度を下げておくことで、添加後の熱硬化反応あるいは経時変化を抑えることもできる。このようにして、熱伝導性材料１０２６を作製する。

次に熱伝導性材料１０２６の予備成形について説明する。これは図４ＡのＳ０４に相当する。こうして作製した熱伝導性材料１０２６は、混練装置から出すと同時に、シート状、丸棒状、ペレット状等の成形しやすい形状で成形することが望ましい。熱伝導性材料１０２６をシート状、丸棒状、あるいはペレット状等に予備成形することで、取扱いが容易になる。特にシート状であることが好ましい。このように熱伝導性材料１０２６をシート状とすることで、熱伝導性組成物１００６自体の取扱いが容易になる。これは、積層基板を形成する際の中間体である、ガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させて形成されたプリプレグと同様である。また熱伝導性材料１０２６をシート状とすることで、金属板の表面へ貼り付けやすくなる。さらに金属板が曲面状に曲がっている、あるいはＬ字型に折れている場合であっても、これら表面に略一定の厚みを保った状態で、熱伝導性材料１０２６を容易に貼り付けることができる。

図５は、熱伝導性材料１０２６をシート状に成型する成型装置の構成を説明する模式図である。熱伝導性材料１０２６を２つの加圧ロール１０３７でシート状に成形する際、予め両面に汚れ防止用のフィルム１０２７を配置する。このようにして熱伝導性材料１０２６を所定厚みのシート状に成形することができる。

なお熱伝導性材料１０２６の形状は、シート状以外に丸棒状、ペレット状としてもよい。丸棒状とすることで熱伝導性材料１０２６の表面積を減らせ、経時変化を抑えられる。またプレス時に金属板１０１２等との界面に空気残り（ボイドとも呼ばれる）を発生させにくい。なおペレット状とすることで、取り扱い性、秤量性を改善することができる。

なおフィルム１０２７としては、市販の表面をシリコン処理や撥水処理、離型処理したＰＥＴ等の樹脂フィルムを用いることができる。

また予備成形した熱伝導性材料１０２６の厚みは、０．０２ｍｍ以上、５．００ｍｍ以下が望ましい。厚みが０．０２ｍｍ未満の場合、熱伝導性材料１０２６にピンホールが発生する場合がある。また厚みが５．００ｍｍを超えると、放熱基板に用いた場合、放熱性に影響を与える場合がある。なお図５の成形装置の成形部（例えば、加圧ロール１０３７）を加熱しておくことで、熱伝導性材料１０２６の成形性を高められ、できあがったシートの厚みバラツキも低減できる。そしてシート状に予備成形した熱伝導性材料１０２６の表面に、フィルム１０２７を一種の保護シートとして残しておくことで、ゴミ等の汚れが付着したりすることを防止できる。

なお、熱伝導性材料１０２６はコーターを用いて金属板に塗工したり、押出成型機で成形したりしてもよい。

また、粘度を調整するために溶剤を添加してもよい。あらかじめ溶剤に溶かした状態で混練してもよい。なお、製造方法は、上記に限定されるものではない。

なお無機フィラ１００９と硬化性樹脂成分５０５合計における比率において、無機フィラ１００９は６６ｖｏｌ％以上、９０ｖｏｌ％以下の範囲が望ましい。すなわち、硬化性樹脂成分５０５は１０ｖｏｌ％以上、３４ｖｏｌ％以下の範囲が望ましい。さらに、無機フィラ１００９は７０ｖｏｌ％以上、８８ｖｏｌ％以下で、樹脂成分は１２ｖｏｌ％以上、３０ｖｏｌ％以下の範囲が望ましい。ここで硬化性樹脂成分５０５とは、結晶性エポキシモノマー５０１を含む主剤５０３と硬化剤５０４との合計を意味する。

無機フィラ１００９の割合が６６ｖｏｌ％未満の場合、熱伝導性材料１０２６が硬化してなる熱伝導性組成物１００６の熱伝導率が低下する場合がある。また無機フィラ１００９の割合が９０ｖｏｌ％より大きくなると、熱硬化性樹脂１０１０の成形性に影響を与える場合がある。

以上のように、この例の熱伝導性材料１０２６は硬化性樹脂成分５０５と熱可塑樹脂と無機フィラ１００９とで構成されている。硬化性樹脂成分５０５は主剤５０３と硬化剤５０４とを含む。主剤５０３は結晶性エポキシモノマー５０１を５ｖｏｌ％以上、１００ｖｏｌ％以下含有する。熱可塑樹脂は硬化性樹脂成分５０５の１００体積部に対して０．３体積部以上、５．０体積部以下の範囲で添加されている。無機フィラ１００９は熱伝導性材料１０２６全体の中で６６ｖｏｌ％以上、９０ｖｏｌ％以下、さらには７０ｖｏｌ％以上、８８ｖｏｌ％以下の範囲で含有されている。このような組成の熱伝導性材料１０２６を用いることで、熱伝導性組成物１００６の放熱性と耐衝撃性を高めることができる。

また主剤５０３と硬化剤５０４を反応させ硬化した熱硬化性樹脂１０１０が結晶性を有することで、その熱伝導率を高めることができる。

また（式２）に示すように、硬化剤５０４が２つのＯＨ基またはＮＨ_２基を有していることで、主剤５０３に含まれるエポキシモノマーとの反応性を有する。なお、ＯＨ基とＮＨ_２基を１分子に２つずつ有していてもよい。さらには結晶化の促進も可能になる。そのため、熱伝導性組成物１００６の熱伝導率を高め、放熱基板における放熱性を高めることができる。

次に、特に高熱伝導率と、高い難燃性とを両立する組成について説明する。従来、難燃性を付加する方法として、有機系の難燃剤もしくは、無機系の難燃剤を添加する方法が知られている。しかし有機系の難燃剤として、構造的に大きく異なる樹脂を配合すると結晶化が阻害されるため添加量が制限される。そのため、結晶性を保ったまま難燃化が達成できない。また、無機系の難燃剤の場合、難燃剤の熱伝導率が低いため、量を多くすると熱伝導率が低下する。

ここでは、結晶性樹脂の硬くて脆い、また、燃えやすいという課題を解決し、結晶性樹脂を用いた放熱基板に高熱伝導性と丈夫さを両立し、熱伝導性材料１０２６に難燃性を付与する方法を説明する。

具体的には、樹脂成分に難燃性エポキシ樹脂を添加し、無機フィラ１００９に難燃助剤フィラを添加する。より詳細には、結晶性エポキシモノマーを５ｖｏｌ％以上、１００ｖｏｌ％以下含有する主剤５０３と、硬化剤５０４とで構成される硬化性樹脂成分５０５の１００体積部に、３体積部以上、１５体積部以下の難燃性エポキシモノマーを添加する。そして硬化性樹脂成分５０５と難燃性エポキシモノマーの混合物に無機フィラ１００９と難燃助剤フィラとを配合して熱伝導性材料１０２６を調製する。熱伝導性材料１０２６における無機フィラ１００９の体積比は６６ｖｏｌ％以上、９０ｖｏｌ％以下、望ましくは７０ｖｏｌ％以上８８ｖｏｌ％以下とする。難燃助剤フィラは硬化性樹脂成分５０５の１００体積部に対して０．６体積部以上、３．５体積部以下添加する。

このように難燃性エポキシと難燃助剤フィラを、結晶化が崩れない割合で添加することで難燃性を付与し、高い熱伝導率を維持したまま熱伝導性組成物１００６の難燃性を向上することができる。

このような熱伝導性材料１０２６を調製するには、結晶性エポキシモノマーと硬化剤と難燃性エポキシモノマーと無機フィラ１００９と難燃助剤フィラとを配合比に従って秤量し混練する。これ以降は上述と同様である。

なお主剤５０５と難燃性エポキシモノマーの合計と硬化剤５０４との割合は、エポキシ当量から計算する。硬化剤５０４は難燃性エポキシモノマーの硬化剤としても作用する。また硬化剤５０４として（式２）以外の硬化剤を使ってもよい。

次に硬化性樹脂成分５０５に対する難燃性エポキシモノマーの添加比率について説明する。結晶性エポキシ樹脂は、構造的な形状が結晶性に大きく起因しており、ブチル基の様な大きい置換基が多くあると結晶性が阻害されてしまう。また、難燃性を付与するためには、それなりの難燃性エポキシモノマーの量が必要である。難燃性のエポキシモノマーの添加量は硬化性樹脂成分５０５の１００体積部に対して３体積部以上、１５体積部以下の範囲内が望ましい。３体積部未満の場合、十分な難燃性が付与できない。また、１５体積部より多いと結晶性が発現せず熱伝導が低くなってしまう。この難燃性の付与に関しては、難燃助剤フィラと組み合わせることで、難燃性エポキシ樹脂の量が少なくても実現することができる。

また、硬化性樹脂成分５０５の１００体積部に対する難燃助剤フィラの添加比率は０．６体積部以上、３．５体積部以下が望ましい。難燃助剤フィラの熱伝導率が低いため、３．５体積部より多い場合は、熱伝導率の低下が激しい。また、０．６体積部未満では難燃性を付与することができなくなる。難燃助剤フィラとしては、水酸化合物、ホウ素化合物、アンチモン化合物、モリブデン化合物、金属酸化物塩などを用いることができる。特に三酸化アンチモン（ＡｎｔｉｍｏｎｙＴｒｉｏｘｉｄｅ）は難燃性の効果が大きく望ましい。三酸化アンチモンの粒径は小さい方がよく、０．１〜２０μｍが望ましい。さらに好ましくは０．３〜１０．０μｍである。０．１μｍより小さい場合は、高価であり熱伝導性材料１０２６への分散が難しい場合がある。また粒径が２０μｍを超えた場合、熱伝導性組成物１００６の表面が粗面化し、リードフレーム等からなる配線パターン１０３３との密着性に影響を与える可能性がある。

なお三酸化アンチモンの粒径は、吸湿性にも影響を与える場合がある。そのため吸湿性が課題となる場合、三酸化アンチモンの粒径が細かいほど、吸湿しやすい。そのため吸湿性が課題となる場合、三酸化アンチモンの粒径は０．１μｍ以上とすることが望ましい。これは０．１μｍ未満の細かい三酸化アンチモンは吸湿性が高いためである。

なお三酸化アンチモンの粒径は、無機フィラ１００９の粒径とマッチングさせ、無機フィラ１００９の粒径に近い粒径にすることで、エポキシ樹脂等への分散を容易にできる。この場合、複数の異なる粒径の無機フィラ１００９を組み合わせて用いる場合、小さな粉、あるいは大きな粉のどちらか一方と、粒径を揃えることが望ましい。こうすることで、これら粉体の分散性を高めることができる。大きな粒径は例えば１．０〜１０．０μｍ、小さな粒径は例えば０．２〜０．６μｍである。

なお熱伝導性材料１０２６において、無機フィラ１００９の比率は７０〜８８ｖｏｌ％の範囲内が望ましい。すなわち、硬化性樹脂成分５０５と難燃性のエポキシモノマーの合計である樹脂成分は３０〜１２ｖｏｌ％の範囲内が望ましい。無機フィラ１００９の割合が７０ｖｏｌ％未満の場合、熱伝導性材料１０２６が硬化して形成される熱伝導性組成物１００６の熱伝導率が低下する場合がある。また、難燃性にも影響を与える。また無機フィラ１００９の割合が８８ｖｏｌ％より大きくなると、熱伝導性組成物１００６の成形性に影響を与える場合がある。

以上のような組成に熱伝導性材料１０２６を調製することで、高熱伝導化と難燃化を実現することができる。なお難燃性エポキシモノマーとして臭素化エポキシを用いることで、熱伝導性材料１０２６、あるいは熱伝導性組成物１００６、これら部材を用いた放熱基板等における高熱伝導化と難燃化を実現することができる。なお臭素化エポキシ樹脂は、分子量を選定することで他の樹脂との相溶性に優れブリードアウトを減らすことができる。ブリードアウトとは、熱伝導性材料１０２６中の各種添加物が経時変化によって凝集し表面に粉化する現象や、硬化物の周囲に発生する低分子樹脂や溶剤の「しみ出し」等の現象である。特にブリードアウトを減らすことで、放熱性や難燃化を高められる。

また硬化剤５０４が、２つのＯＨ基及び／またはＮＨ_２基を有していることで、熱伝導性材料１０２６の反応性や硬化性、あるいは難燃化材等とのマッチングを改善し、高熱伝導化と難燃化を両立することができる。

次に、特に高熱伝導率と、高い難燃性と、耐衝撃性との両立について説明する。

従来の結晶性樹脂は、結晶性樹脂特有の特性（硬くて脆い、欠けやすい、割れやすい、燃えやすい等）のため、放熱基板用の用途が限定されている。強度を向上させる方法として、網目構造をとりやすい硬化剤を配合する方法等があるが、結晶性エポキシ樹脂の場合、立体的な結合をつくることで、結晶性が阻害され、高い熱伝導率が得られない場合が多い。

さらに結晶性樹脂は金属板に対する接着力が弱い。あるいは結晶化樹脂の内部や結晶化樹脂と金属板との界面に応力が集中しやすく、この応力によって結晶化樹脂と金属板との界面が剥離する場合がある。そのため、放熱基板を作製した場合、落下試験等の耐衝撃性に課題が残る場合がある。

また難燃性の付加については上述の通りである。したがって結晶性樹脂の硬くて脆い、また、燃えやすいという課題を解決して、高熱伝導性と丈夫さを両立し、難燃性を付与するには、上述の熱可塑性樹脂と難燃性エポキシ樹脂と難燃助剤フィラとを併用する。

具体的には、結晶性エポキシモノマー５０１を５ｖｏｌ％以上、１００ｖｏｌ％以下含有する主剤５０３と、硬化剤５０４との合計である硬化性樹脂成分５０５の１００体積部に対し、３体積部以上、１２体積部以下の難燃性エポキシモノマーを添加する。そして０．３体積部以上、２．５体積部以下の熱可塑樹脂を添加する。さらにこれらの混合物に無機フィラ１００９と難燃助剤フィラとを配合して熱伝導性材料１０２６を調製する。熱伝導性材料１０２６における無機フィラ１００９の体積比率は６６ｖｏｌ％以上、９０ｖｏｌ％以下、望ましくは７０ｖｏｌ％以上８８ｖｏｌ％以下とする。難燃助剤フィラは、硬化性樹脂成分５０５の１００体積部に対し、０．６体積部以上、２．５体積部以下添加する。

このように難燃性エポキシモノマーと難燃助剤フィラを結晶化が崩れない割合で添加することで難燃性を付与する。そして結晶化が崩れない割合で熱可塑樹脂を配合する。これによって部品実装用基板として要求される丈夫さ（割れにくさ等）と高熱伝導性及び難燃性を付与することができる。その結果、高放熱性と丈夫さ・難燃性を両立させることができる。

また熱伝導性材料１０２６（あるいは熱伝導性材料１０２６が硬化して形成された熱伝導性組成物）に応力が集中しにくくなるため、金属板との間の密着力も向上する。

このような熱伝導性材料１０２６を調製するには、主剤５０３と硬化剤５０４と難燃性エポキシモノマーと熱可塑樹脂と無機フィラ１００９と難燃助剤フィラとを配合比に従って秤量し混練する。これ以降は上述と同様である。

次に硬化性樹脂成分５０５に対しての難燃性エポキシ樹脂の比率について説明する。上述のように難燃性のエポキシモノマーの添加量は硬化性樹脂成分５０５の１００体積部に対して３体積部以上、１２体積部以下の範囲内が望ましい。３体積部未満だと、十分な難燃性が付与できない。また、１２体積部より多い場合は、結晶性が発現せず熱伝導が低くなってしまう。難燃性は、難燃助剤フィラと組み合わせることで、難燃性エポキシ樹脂の量が少なくても付与することができる。

また、難燃助剤フィラの添加量は硬化性樹脂成分５０５の１００体積部に対して０．６体積部以上、２．５体積部以下が望ましい。難燃助剤フィラの熱伝導率が低いため、２．５体積部より多い場合では、熱伝導率の低下が激しい。また、０．６体積部未満では難燃性を付与することができなくなる。難燃性エポキシモノマー、難燃助剤フィラの好ましい材料については前述と同様である。

熱伝導率と耐衝撃性の両立を実現するためには、硬化性樹脂成分５０５の１００体積部に対して０．３体積部以上、２．５体積部％以下の熱可塑樹脂を添加することが望ましい。熱可塑樹脂の好ましい材料も前述と同様である。

以上のような組成に熱伝導性材料１０２６を調製することで、高熱伝導化と難燃化、耐衝撃性を実現することができる。なお本発明において、図１に示す形状（構造）の実現が重要である。材料面からのアプローチ以外を選ぶことも可能であるが、この場合であっても図１に示す形状を実現することが最も重要になる。

（実施の形態２）
次に、図６を参照しながら本発明の実施の形態による放熱板を説明する。図６は、本実施の形態による放熱板の断面図である。放熱板１０１３は金属板１０１２と、その上に設けられたシート状の熱伝導性組成物１００６を有する。なお熱伝導性組成物１００６の厚みを、０．６ｍｍ以上とすることで、強化絶縁を満足させることができる。ここで強化絶縁とは、二重絶縁によるものと同等以上の感電に対する保護を与える単一の絶縁を意味する。なお二重絶縁は、基礎絶縁と付加絶縁とで形成される絶縁である。このように強化絶縁を満足させることで、ＵＬ規格やＩＥＣ規格等で知られる製品の安全性を満足でき、放熱板１０１３の上に、一次側の電気回路（例えば、電源回路）を形成することができる。ＵＬとはＵｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒ'ｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｌｉｅｓ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ、ＩＥＣとは国際電気標準会議を意味し、日本のＪＩＳに相当する。

なお、放熱板１０１３を、二次側回路に用いる場合、熱伝導性組成物１００６の厚みを、０．６ｍｍ以下とすることも可能である。なお二次側回路には、ＤＣ−ＤＣコンバータ等のカー用電源も含む。なおＤＣ−ＤＣコンバータとは、ＤＣ入力からＤＣ出力を作成する電力変換器である。

熱伝導性組成物１００６は実施の形態１で説明した構成を有する。すなわち無機フィラ１００９の含有率は、６６ｖｏｌ％以上である。

自由表面１００７における２０度光沢は７０以上、あるいは、表面粗さＲａは３０００Å以下、あるいは最大高さＲｙが１５０００Å以下、あるいはＲｍａｘが１５０００Å以下、あるいは表層部の厚みは２０μｍのいずれか１つ以上であることが好ましい。このように、無機フィラ１００９の含有率を６６ｖｏｌ％以上としながらも、その光沢度を高める、表面粗さを小さくする、表面に薄い表層部を形成することで、熱伝導性組成物１００６の熱伝導性と、成形性等とを両立させることができる。

なお、金属板１０１２は、シート状の熱伝導性組成物１００６の一面に固定されているが、この形態に限定する必要は無い。すなわちシート状、あるいは棒状、あるいは板状の熱伝導性組成物１００６に、金属板１０１２を埋め込むことも有用である。例えば、熱伝導性組成物１００６の片面に金属板１０１２を埋め込む、あるいは熱伝導性組成物１００６の内部に金属板１０１２を埋め込むことも有用である。

また金属板１０１２に用いる金属材料は、金、銀、銅、ニッケル、アルミニウム、あるいはこれらの複合物（複合部材はこれら金属材料の合金やメッキ、蒸着物、クラッド材等も含む）とすることが有用である。これは金、銀、銅、ニッケル、アルミニウムが、単独で、あるいは複合物とすることで、金属板１０１２に有用な熱伝導性等に優れた特徴を有するためである。

図７Ａ、図７Ｂは、熱伝導性組成物１００６の表面の一部を研磨する様子を説明する断面図である。図７Ａに示すように、熱伝導性組成物１００６が自由表面１００７に凸部１００５を有する場合、点線に沿って研削や切削して凸部を除去し、加工表面１０１５を形成させる場合がある。

図７Ｂは、熱伝導性組成物１００６の一部に加工表面１０１５を設けた様子を説明する断面図である。熱伝導性組成物１００６の一部に加工表面１０１５を設けることで、熱伝導性組成物１００６の平坦性を高め、この上に固定する発熱部品との密着性を高めることができる。なお加工後の熱伝導性組成物１００６の一部に、自由表面１００７を残すことで熱伝導性組成物１００６の信頼性を高めることができる。すなわち、積極的に表層部１０１１を残すことで、例えば前述のプレッシャークッカー試験等において、無機フィラ１００９と熱硬化性樹脂１０１０との界面等への水分の浸入を抑制できる。

図８Ａ、図８Ｂは、熱伝導性組成物１００６の自由表面１００７に設けた模様や表面状態を説明する斜視図である。熱伝導性組成物１００６の自由表面１００７に発生した模様１０１６は、例えば、成型金型の切削跡等である。

なお熱伝導性組成物１００６の自由表面１００７は、２０度光沢が７０以上の、いわゆるピアノブラック状の綺麗な光沢を有していることが好ましい。すなわち自由表面１００７は漆黒の深みを有する滑らか表面である。

なお黒色に限定する必要は無い。これは発明者らがカーボンブラック等の黒色顔料を熱伝導性組成物１００６に添加したため黒色になっているだけである。例えば、赤色や青色、緑色等の顔料を添加すれば、それぞれ色調で光沢を有する滑らかな表面が得られる。アルミナや酸化チタン等の白色顔料を添加することで、白色の綺麗な光沢面、あるいは白色のグランドピアノのような光沢面とすることができる。このように白色とすることで、発光ダイオード（ＬＥＤ）等に代表される半導体発光素子の実装用基板として用いることができる。この場合、白色にした表層部１０１１が、ＬＥＤの光の反射板として機能するため、家庭用ＬＥＤ照明、あるいは車用ヘッドライトとして使うことができる。

なお表層部１０１１自体を透明とすることは有用であるが、表層部１０１１を白色にする場合、無機フィラ１００９より粒径の小さな白色顔料を添加すればよい。また、表層部１０１１を黒色とする場合、カーボンブラックのような黒色顔料を添加すればよい。なお表層部１０１１に含まれる顔料を、無機フィラ１００９を固定する熱硬化性樹脂１０１０にも含まれるようにすることは有用である。図４Ｃの矢印に示すように、樹脂を循環させれば顔料を含んだ樹脂が主要部１００４にも回りこむ。

自由表面１００７には、例えば図８Ａ、図８Ｂに示すように、模様１０１６を積極的に残すことができる。模様１０１６としては、例えば、成形金型の表面の加工跡（例えば、フライス盤による切削跡）を利用することができる。この場合、多数個の放熱板１０１３に対して、同じ模様１０１６をバラツキ無く、形成することができる。また模様１０１６を花柄等、意匠的なもの、あるいはデザイン性に優れたものとしてもよい。

また用途によっては、熱伝導性組成物１００６の表面の光沢が好ましくないことがある。このような場合、図８Ｂに示すように、熱伝導性組成物１００６の一部の表面を研磨してもよい。加工表面１０１５は、光沢を有する熱伝導性組成物１００６の自由表面１００７を、研磨紙や、金属ブラシ等で研磨することで形成される。研磨紙として例えば、番手＃１００〜＃５００の荒い目地のものを用いる。こうして形成された加工表面１０１５は、灰色となることが多い。これは、研磨によって表面粗さが増加し光が乱反射しやすくなったためと考えられる。

次に、放熱板の具体的な例について図９を用いて説明する。図９は本実施の形態による放熱板の斜視図である。放熱板１０１３は図６と同様に金属板１０１２と、その上に配置された熱伝導性組成物１００６を有する。

熱伝導性組成物１００６は実装部１０１７と、通路部１０１８と、はみ出し部１０１９とを有する。実装部１０１７、通路部１０１８、はみ出し部１０１９の一部は、互いに接続されている。

なお、通路部１０１８の厚みは実装部１０１７の厚みより薄くしている。望ましくは実装部１０１７の厚みの半分以下である。また通路部１０１８の幅は実装部１０１７の幅より細くしている。望ましくは幅が２ｍｍ以下、さらに望ましくは１ｍｍ以下である。このように、実装部１０１７の厚みや幅に比べ、通路部１０１８の厚みや幅を薄くしたり細くしたりしている。

次に、図１０Ａ〜図１１Ｂを参照しながら図９に示す放熱板１０１３の製造方法の一例について説明する。図１０Ａ、図１０Ｂは、放熱板１０１３を製造する様子を説明する断面図である。

金型１０２８は熱伝導性組成物１００６における、特に実装部１０１７に相当する部分を模式的に示しており、通路部１０１８やはみ出し部１０１９等に相当する部分は図示していない。またフィルム１０２７は、熱伝導性材料１０２６が、金型１０２８等の表面に汚れとして付着することを防止する。フィルム１０２７として、市販のＰＥＴフィルム等を用いることができる。なお図１０Ａ、図１０Ｂは、金型１０２８を上下させるためのプレス部分や、金型１０２８を加熱するための加熱部分等は図示していない。

まず図１０Ａに示すように、熱伝導性組成物１００６の硬化前の状態である熱伝導性材料１０２６を所定量、金属板１０１２の上に配置する。そしてフィルム１０２７を介して金型１０２８を熱伝導性材料１０２６の上方に配置する。そして金型１０２８を矢印に示すように金属板１０１２に向かって移動させ、金属板１０１２の上に置かれた熱伝導性材料１０２６を成形する。なお成型時に、金型１０２８を加熱することは有用である。

図１０Ｂは、熱伝導性材料１０２６の成形が終了した後の様子を示す断面図である。矢印に示すように、金型１０２８やフィルム１０２７を取り除く。その後、熱伝導性材料１０２６を硬化させ、熱伝導性組成物１００６を形成する。シート状の熱伝導性組成物１００６は例えば実装部１０１７、通路部１０１８、はみ出し部１０１９を有し、金属板１０１２の表面に強固に固定されている。このようにして放熱板１０１３を作製することができる。

図１０Ｂに示すように、はみ出し部１０１９や、通路部１０１８は、熱伝導性材料１０２６を成型した場合における、実装部１０１７からの余剰な熱伝導性材料１０２６から形成されている。

なお熱伝導性材料１０２６は、金型１０２８で所定形状に形成した後、フィルム１０２７を剥離し、加熱硬化炉に所定時間投入し、硬化させる。こうして熱伝導性材料１０２６を熱硬化させ、熱伝導性組成物１００６とする。

なおこの硬化の際、フィルム１０２７は予め剥離しておく方がよい。こうすることで、熱伝導性組成物１００６の表面を、自由表面１００７とすることができる。その結果、効果的に表層部１０１１の２０度光沢を７０以上、あるいは表面粗さＲａを３０００Å以下、あるいは最大高さＲｙが１５０００Å以下、あるいは厚み２０μｍ以下のいずれか１つ以上にできる。

次に、金型１０２８の中に配置された熱伝導性材料１０２６が、所定形状に正確に成型される様子について、図１１Ａ、図１１Ｂを用いて説明する。図１１Ａは、金型内にセットされた熱伝導性材料が流動する様子を説明する平面図、図１１Ｂは、金型内にセットされた熱伝導性材料が流動する様子を説明する平面図である。

図１１Ａにおける金型は、実装部形成部１０２９だけから構成されている。このような金型を用いた場合、熱伝導性材料１０２６は、矢印で示すように、実装部形成部１０２９の内部を広がるが、点線で示された、例えば、金型の四隅までは回り込まない場合がある。そのため、一部に未充填部１０３０が残ってしまう可能性がある。このように未充填部１０３０を周縁部に発生させた場合、出来上がった放熱板１０１３が、目的とする特性や機能を満足できない可能性がある。例えば、シート状の熱伝導性組成物１００６の一部が、沿面距離や強化絶縁のために必要な厚み０．６ｍｍを満足しない。さらに一回の成型に投入する熱伝導性材料１０２６の量が、必要量より不足する場合、熱伝導性組成物１００６の周縁部の一部に未充填部１０３０が発生する可能性がある。

図１１Ｂは、熱伝導性組成物１００６に未充填部１０３０が発生しにくいようにする様子を説明する平面図である。金型１０２８は、実装部形成部１０２９の周縁部、もしくはその四隅に、通路部形成部１０３１を介して、はみ出し部形成部１０３２を有する。

実装部形成部１０２９に配置された熱伝導性材料１０２６は、矢印のように広がる。そして熱伝導性材料１０２６は、最初に実装部形成部１０２９を充填する。その後、余分な熱伝導性材料１０２６は、通路部形成部１０３１を介して、はみ出し部形成部１０３２へと、順番に流れていく。その結果、未充填部１０３０は、はみ出し部形成部１０３２の中に発生し、実装部形成部１０２９の中には発生しなくなる。この結果、放熱板１０１３における熱伝導性組成物１００６の、特に実装部１０１７の寸法精度（ＸＹ平面の寸法精度、さらにはＺ方向の厚み精度）を高めることができる。未充填部１０３０は、実装部形成部１０２９ではなくて、通路部形成部１０３１や、はみ出し部形成部１０３２に発生させることができ、放熱板１０１３の品質を高めることができる。

なお通路部形成部１０３１の厚みや幅は、実装部形成部１０２９に比べて、薄く細くする方が望ましい。例えば、厚みを０．５ｍｍ以下、さらには０．３ｍｍ以下とする。また幅を例えば、１．０ｍｍ以下、さらには０．６ｍｍ以下とする。このようにすれば通路部形成部１０３１への熱伝導性材料１０２６の流入抵抗を増加させることができる。その結果、熱伝導性材料１０２６を実装部形成部１０２９の隅々まで行き渡らせることができる。

以上のように、放熱板１０１３の、熱伝導性組成物１００６の一部である通路部１０１８の厚みを０．５ｍｍ以下、幅を１．０ｍｍ以下とすることで、実装部形成部１０２９における熱伝導性材料１０２６の充填精度を高めることができ、放熱板１０１３の品質を向上できる。また金型１０２８にセットする熱伝導性材料１０２６の投入量（重量、あるいは体積）にバラツキが発生したとしても、実装部形成部１０２９における熱伝導性材料１０２６の充填精度を高めることができ、放熱板１０１３の品質を向上させることができる。

なお図９において、放熱板１０１３を構成する熱伝導性組成物１００６は、実装部１０１７や通路部１０１８やはみ出し部１０１９等から構成されている。なおはみ出し部１０１９は、金属板１０１２の表面に必ずしも形成する必要は無い。金属板１０１２の寸法が小さい場合、はみ出し部１０１９は、金属板１０１２でなくて、汚れ防止用のフィルム１０２７へはみ出させることができる。この場合、はみ出し部１０１９は、金属板１０１２の上には残らない。

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態における回路モジュールについて図１２〜図１５を用いて説明する。

図１２は、図６で説明した放熱板１０１３の上に、発熱部品１０１４を固定した様子を説明する断面図である。発熱部品１０１４は、例えばパワー半導体（パワートランジスタ、パワーＦＥＴ、パワートランジスタ、高出力ＬＥＤ、高出力レーザー）以外に、トランスやコイル、チョークコイル等の電子部品やＬＥＤや半導体レーザー等の発光素子等が相当する。なお発熱部品１０１４を、熱伝導性組成物１００６の自由表面１００７に固定するには、熱伝導性の接着剤等を用いてもよい。また図５Ａ、図５Ｂを用いて説明したように、自由表面１００７を加工して加工表面１０１５を設けてもよい。

なお図５Ｂに示す加工表面１０１５の表面粗さは、自由表面１００７の表面粗さより大きくすることが望ましい。あるいは加工表面１０１５の光沢度は、自由表面１００７の光沢度より小さくすることが望ましい。こうすることで、発熱部品１０１４を固定する熱伝導性接着剤との接着面積を増加させることができる。

図１３は、図９に示した放熱板１０１３に発熱部品１０１４を実装した状態を説明する斜視図である。発熱部品１０１４はリード線１０２０を有する。リード線１０２０は、例えば、発熱部品１０１４の端子（入出力端子）等である。リード線１０２０は例えば、発熱部品１０１４と、回路基板等（図示せず）を接続する。

なおリード線１０２０は、発熱部品１０１４から直接、突出する必要は無い。例えば、発熱部品１０１４が、複数個の発熱部品の集合体からなる場合、この集合体と、回路基板あるいは他の回路との接続用の配線としてリード線１０２０を用いればよい。この場合、リード線１０２０としては、別に用意したリードフレームや銅板等を使えばよい。

図１３に示すように、発熱部品１０１４から伸びるリード線１０２０を、配線の一部とすることで、電源モジュール等の低コスト化が可能となる。

リード線１０２０の根元部分の一部は、放熱板１０１３や金属板１０１２と略平行になり、リード線１０２０の先端部分は、放熱板１０１３や金属板１０１２から略垂直になるように折り曲げられている。これはリード線１０２０を回路基板（図示せず）に接続するためである。なおリード線１０２０の折り曲げ部分は、実装部１０１７の領域内が望ましい。リード線１０２０の折り曲げ部分と金属板１０１２との間に実装部１０１７を介在させることで、リード線１０２０と金属板１０１２とのショート防止や、沿面距離の確保が可能となる。

次に図１４、図１５を参照しながらこの回路モジュールの組み立て手順を説明する。図１４は、図９に示す放熱板１０１３を用いて作製した回路モジュールの組み立て断面図である。図１５は、図９に示す放熱板１０１３と、発熱部品１０１４と、放熱板１０１３に略平行に固定された回路基板１０２１とで構成された回路モジュールの断面図である。

回路基板１０２１は例えば、ガラスにエポキシ樹脂を含浸して形成されている。孔１０２２は回路基板１０２１を貫通している。孔１０２２は、スルーホールと呼ばれるものであっても良く、この場合、スルーホール内部にスルーホールメッキを行なうことで、回路基板１０２１の表層や内層に形成した導体パターンとの電気接続性を高められる。なお回路基板１０２１において、導体パターンやスルーホールメッキ等は図示していない。

図１４に示すように、リード線１０２０を有する発熱部品１０１４を放熱板１０１３に固定し、リード線１０２０を回路基板１０２１に設けられた孔１０２２に挿入する。

そして図１５に示すように、半田１０２４を用いてリード線１０２０を回路基板１０２１に接続する。このようにして回路モジュール１０２５を組み立てる。一方、金属板１０１２を筐体１０２３に固定する。なお半田１０２４として、鉛フリー半田や導電性ペースト等を用いてもよい。

回路モジュール１０２５は、少なくとも放熱板１０１３と、この上に固定された発熱部品１０１４と、放熱板１０１３に略平行に固定した回路基板１０２１と、から構成されている。発熱部品１０１４に発生した熱は、矢印で示すように、放熱板１０１３に伝わり、さらに筐体１０２３に拡散する。これにより、発熱部品１０１４を冷却することができる。

筐体１０２３は、例えば機器の筐体であり、例えば、プラズマＴＶや液晶ＴＶのシャーシやフレーム等である。なお発熱部品１０１４を制御する半導体やチップ部品等（図示せず）は、回路基板１０２１に実装することが望ましい。

このように、放熱が必要な発熱部品１０１４を、放熱板１０１３の実装部１０１７に固定する。この配置により、発熱部品１０１４に発生した熱を筐体１０２３に放散し、回路基板１０２１に伝えにくくすることができる。

また発熱部品１０１４と、発熱部品１０１４を制御する回路基板１０２１との間を、一部を略垂直に折り曲げたリード線１０２０で接続することが好ましい。この構成により、発熱部品１０１４と、回路基板１０２１とを最短距離で接続することができる。その結果、回路モジュール１０２５の耐ノイズ性を高め、回路動作を安定化することができる。なお放熱板１０１３と、回路基板１０２１を、互いに略平行とすることで、回路モジュール１０２５を低背化（あるいは薄型化）することができ、機器を薄型化することができる。

なお回路モジュール１０２５とは、発熱が課題となる回路である。例えばＰＤＰテレビの電源回路（サステイン回路も含む）、ハイブリッド乗用車のＤＣ−ＤＣコンバータ、太陽電池等のＤＣ−ＡＣコンバータ等である。ＤＣ−ＡＣコンバータは、直流を交流に変換する。

（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態における放熱基板と回路モジュールについて図１６〜図１９を用いて説明する。図１６は本実施の形態による放熱基板の切り欠き斜視図である。

放熱基板１０３５は金属板１０１２と、シート状の熱伝導性組成物１００６と、配線パターン１０３３とを有する。熱伝導性組成物１００６は金属板１０１２上に固定され、配線パターン１０３３は熱伝導性組成物１００６を介して金属板１０１２に固定されている。配線パターン１０３３は、例えばリードフレームや銅箔等を所定形状（あるいは所定配線パターン形状）に加工して形成されている。フィレット１０３４は、熱伝導性組成物１００６の一部で形成することで形成されている。

配線パターン１０３３の一部を、略垂直に折曲げることで、別に用意した回路基板１０２１（図示せず）に挿入することができる。また配線パターン１０３３の下面にフィレット１０３４を形成することで、金属板１０１２と、配線パターン１０３３との間の絶縁性を向上させ、沿面距離を増加することができる。なお熱伝導性組成物１００６の一部を、配線パターン１０３３の下面に伸ばす場合、配線パターン１０３３の折曲げ部までは伸ばさないほうが好ましい。こうすることで、配線パターン１０３３の折曲げ時に、フィレット１０３４が欠けたり脱落したりすることを防止できる。

なお配線パターン１０３３としては、放熱基板の用途に応じて、銅箔とリードフレームとを使い分けることができる。配線パターン１０３３の厚みとして０．００２〜０．１０ｍｍの範囲が必要な場合は銅箔を用い、０．１０〜１．００ｍｍの範囲が必要な場合はリードフレームを用いればよい。なおリードフレームの部材としては銅を主体としたものを用いることが望ましい。例えばタフピッチ銅や無酸素銅等と呼ばれているものを用いることができる。銅を主体とすることで、高放熱性と低抵抗性を両立することができる。また配線パターン１０３３の一部分以上を熱伝導性組成物１００６に埋めることで、放熱基板における配線パターン１０３３に起因する段差（厚み段差）を低減できる。

なお放熱基板１０３５では、熱伝導性組成物１００６の片面には金属板１０１２が、残り面には配線パターン１０３３が、共にその表面が露出するように固定されている。そのため、衝撃が伝わりやすく、またこれらの界面に衝撃が集中しやすいと考えられる。これは配線パターン１０３３を構成するリードフレームは、その一部（例えば、下面や左右側面）しか熱伝導性組成物１００６で覆われないためである。

なお、熱伝導性組成物１００６を半導体パッケージに適用してもよい。半導体パッケージでは配線パターン１０３３や金属板１０１２の全体（上下左右の側面）が熱伝導性組成物１００６で覆われている。そのため、金属板１０１２やリードフレーム等からなる配線パターン１０３３は、半導体チップと共に全体が熱伝導性材料１０２６で覆われている。したがって耐衝撃実験を行っても、構造的に有利であると思われる。

次に図１７Ａ、図１７Ｂを参照しながら放熱基板１０３５の製造方法の一例を説明する。図１７Ａ、図１７Ｂは、放熱基板１０３５の製造方法の一例について説明する断面図である。なお金型等は図示していない。

配線パターン１０３３は、例えばタフピッチ銅等からなるリードフレームや銅箔等を所定形状（あるいは所定配線パターン形状）に加工して形成されている。そして図１７Ａに示すように、フィルム１０２７、金属板１０１２、熱伝導性材料１０２６、配線パターン１０３３、フィルム１０２７の順に積み重ねる。この積層物を、プレス１０３６を用いて加圧する。プレス１０３６で所定形状に成形した後、熱伝導性材料１０２６はフィルム１０２７を剥離し、加熱硬化炉に所定時間投入する。こうして熱伝導性材料１０２６を熱硬化させ、熱伝導性組成物１００６とする。なおこの熱硬化の際、フィルム１０２７は剥離しておく方がよい。これ前述の理由による。

次に図１８Ａ、図１８Ｂを用いて、図１６に示す放熱基板１０３５の放熱メカニズムについて説明する。図１８Ａ、図１８Ｂは、配線パターン１０３３を埋め込んだ放熱基板１０３５の放熱メカニズムを説明する断面図である。発熱部品１０１４は、発熱を伴う半導体（例えば、パワートランジスタやパワーＦＥＴ）、あるいは発光ダイオード（ＬＥＤ）等である。

なお発熱部品１０１４の外部端子等は図示していない。また配線パターン１０３３の上に形成したソルダーレジストは図示していない。配線パターン１０３３の上にはソルダーレジストを形成することが望ましい。配線パターン１０３３の上にソルダーレジストを形成すれば、配線パターン１０３３の表面で、実装用の半田が広がりすぎることを防止することができる。

また、発熱部品１０１４と配線パターン１０３３との実装部分、例えば半田やボンディング用ワイヤー、表面実装用のバンプ等は図示していない。

シート状の熱伝導性組成物１００６は配線パターン１０３３の一部分以上を埋め込んでおり、かつ金属板１０１２の表面に固定されている。そして配線パターン１０３３の一面は、熱伝導性組成物１００６から露出している。まず図１８Ａに示すように、熱伝導性組成物１００６に一部分以上を埋め込んだ配線パターン１０３３の露出面に、発熱部品１０１４を実装する。

このように発熱部品１０１４を実装すると、図１８Ｂに矢印で示すように、発熱部品１０１４に発生した熱は、配線パターン１０３３を介して広面積に広がる（ヒートスプレッドする）。そして配線パターン１０３３に伝わった熱は、配線パターン１０３３を一部分以上埋め込んだ熱伝導性組成物１００６に伝わる。そして熱伝導性組成物１００６に伝わった熱は、金属板１０１２に伝わる。こうして発熱部品１０１４を冷却することができる。なお金属板１０１２を機器の筐体１０２３やシャーシ（図示せず）に固定することで、金属板１０１２に伝わった熱を外部に伝えることができる。

配線パターン１０３３を熱伝導性組成物１００６に埋め込むことによって、配線パターン１０３３と熱伝導性組成物１００６の接触面積を増加でき、放熱性を高めることができる。また埋め込むことで、熱伝導性組成物１００６の表面に突き出す配線パターン１０３３の厚みを小さくすることもできる。こうして配線パターン１０３３に、例えば肉厚０．３ｍｍのリードフレームを用いた場合でも、熱伝導性組成物１００６に埋め込むことで、熱伝導性組成物１００６からの配線パターン１０３３の突き出し量（あるいは段差）を５０μｍ以下に抑える。望ましくは２０μｍ以下、さらには１０μｍ以下に抑える。こうして突き出し量を抑えることで、配線パターン１０３３の上に形成するソルダーレジストの形成が容易となり、ソルダーレジストの膜厚も薄層、均一化でき、放熱基板１０３５の放熱性が高まる。

こうして発熱部品１０１４を冷却することで、発熱部品１０１４の効率を向上し、高寿命化、高信頼性化が可能となる。例えばＬＥＤの場合、光量が増加する。あるいは電源回路の効率が向上する。また小型化も可能となる。

また配線パターン１０３３の一部分以上を熱伝導性組成物１００６に埋め込むことで、配線パターン１０３３と熱伝導性組成物１００６との接続強度が高まる。そして配線パターン１０３３の引張り強度を高めることができる。引張り強度の測定方法については、プリント配線基板における銅箔の引張り強度評価方法等を参考にすればよい。

次に図１９を参照しながら、放熱基板１０３５と、回路基板１０２１とを組み合わせて構成された回路モジュール１０２５を簡単に説明する。図１９は、回路モジュール１０２５の断面図である。回路モジュール１０２５は、熱伝導性組成物１００６を用いて作製した放熱基板１０３５と、放熱基板１０３５と略平行に固定した回路基板１０２１とによって構成されている。

放熱基板１０３５を構成する配線パターン１０３３の一部は、略垂直に折曲げられ、回路基板１０２１に設けられた孔１０２２に挿入され、半田１０２４で固定されている。また発熱部品１０１４に設けられたリード線を、図１５に示すように、直接、回路基板１０２１に実装してもよい。

なお実施の形態２〜４に示すようにして作製した放熱板１０１３も放熱基板１０３５も、熱伝導性材料１０２６の熱硬化に伴う反りやうねりは殆ど発生しない。反りやうねりは、例えば、金属板１０１２と熱伝導性材料１０２６との熱膨張係数の差が原因となる。しかしながら例えば、１００ｍｍ角において５０μｍ以下である。これは前述したボイド消失メカニズムによって、内部応力の低減や無機フィラ１００９の高密度充填が実現できたためと考えられる。

なお、放熱板１０１３の上に設けられた硬化後の熱伝導性組成物１００６の表面には、無機フィラ１００９の隙間から、染み出した熱硬化性樹脂１０１０からなる表層部１０１１が形成されている。表層部１０１１は自由表面１００７以外に、熱伝導性組成物１００６とその上に固定された配線である配線パターン１０３３と、熱伝導性組成物１００６との界面に存在していることは有用である。表面粗化した銅箔を配線パターン１０３３とした場合、この粗化表面と、熱伝導性組成物１００６との界面に表層部１０１１が存在していることも同様である。

また熱伝導性材料１０２６の上に、粗面化した銅箔等を配線として固定し、熱伝導性材料１０２６を硬化し、銅箔と一体化した場合も、銅箔と硬化後の熱伝導性組成物１００６との界面に、表層部１０１１が形成されることが望ましい。また銅箔の一部をエッチング等で除去した場合、熱伝導性組成物１００６の表面に、銅箔を固定していた表層部１０１１がそのまま残る。こうして表面に露出した表層部１０１１の表面には、銅箔、あるいは銅箔表面に設けた粗化面の表面形状が、そのままレプリカのように転写される。この場合でも表層部１０１１が、熱伝導性組成物１００６の信頼性を高める。

（実施例）
以下、熱伝導性組成物１００６の具体的な例とその効果等について説明する。

まず、高熱伝導性と、高い耐衝撃性との両方に優れた熱伝導性組成物１００６及び放熱基板１０３５の例について説明する。

この例で用いる熱伝導性材料１０２６は、主剤５０３と硬化剤５０４と無機フィラ１００９とで構成されている。主剤５０３中の４０ｖｏｌ％または５０ｖｏｌ％が結晶性エポキシモノマーであり、残りは非晶質エポキシモノマーである。熱可塑樹脂は、主剤５０３と硬化剤５０４との合計に対して０．３〜６．０体積部添加されている。熱伝導性材料１０２６において、無機フィラ１００９は７０ｖｏｌ％または８８ｖｏｌ％含有されている。

結晶性エポキシモノマー５０１としては、市販のビフェニル型エポキシ樹脂を用いた。すなわち、（一般式１）においてＸは単結合、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４が全てＨのモノマーである。また非晶質エポキシモノマーとして、（一般式１）においてＸは単結合、Ｒ１、Ｒ３がＣＨ_３、Ｒ２、Ｒ４がＨのモノマーを用いた。エポキシ当量は、１７０〜１８０とした。こうすることで、溶融粘度を下げることができ、成形性を高められる。

硬化剤５０４としては、市販のジアミン系のものを用いた。すなわち、（式２）で４、４‘−ジアミノビフェニル、４、４’−ジハイドロキシビフェニルエーテルの混合物を用いた。なお複数種類の硬化剤を用いることで、作業性を高められる。また熱可塑樹脂としては、市販のコアシェル構造を有したアクリル系共重合体（特に、部分架橋型アクリル形微粒子）を用いた。無機フィラ１００９としては平均粒径１２μｍの市販のアルミナ粉末を用いた。

上記材料と、硬化促進剤として、市販のイミダゾール系硬化促進剤（例えば、アダプトタイプ）を混合攪拌し、主剤５０３、硬化剤５０４が融解する温度まで加熱し、二軸混練機を用いて混合し熱伝導性材料１０２６を調製した。さらに熱伝導性材料１０２６を、各種試験に応じた形状に成形し、１８０℃、５時間の条件で加熱硬化し、熱伝導性組成物１００６を作製した。

次に耐衝撃性について評価した結果の一例について、（表１）を用いて説明する。

落下試験用のサンプルは１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．６ｍｍの形状で作製し、１．５ｍの高さからコンクリート上に自由落下させた。試料に割れ、ひびが発生するかどうかで、結果を判断した。なお主剤５０３中の結晶性エポキシモノマー５０１の割合、無機フィラ１００９の量、熱可塑樹脂の割合を変化させて作製した熱伝導性組成物１００６について上記落下試験を行った。

（表１）は、熱伝導性組成物１００６の組成と、上記耐衝撃性試験の結果を示している。なお、結晶性エポキシ樹脂については熱硬化性樹脂１０１０に占める体積比を示している。また結果は剥がれや割れの有無で評価した。

（表１）より、結晶性エポキシ樹脂や無機フィラ１００９の割合が多くなるほど熱伝導性組成物１００６が割れやすくなる傾向があることがわかる。また、熱可塑樹脂を加えることで耐衝撃性が向上することがわかる。ただし熱伝導率には低下する。

また（表１）より、硬化性樹脂成分５０５の１００体積部に対して０．３体積部以上の熱可塑樹脂を加えることで耐衝撃性が向上できることがわかる。

なお金属板１０１２の片面に熱伝導性材料１０２６を貼り付け熱硬化した放熱板１０１３についても同様な耐衝撃性を調べる実験を行った。しかしながら、剥がれも割れも観察されなかった。ここで用いた金属板１０１２は１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．６ｍｍのアルミニウム板と銅板である。これは添加した熱可塑樹脂成分が、衝撃吸収材として機能したためと考えられる。

次に熱伝導性の評価結果の一例について（表２）を用いて説明する。

熱伝導率測定用のサンプルは直径１／２インチ、厚さ１ｍｍの円板状に作製し、ブルカーエイエックスエス社製キセノンレーザーフラッシュを用いて熱伝導率を測定した。

試料の配合条件は熱伝導率が大きくなる条件、すなわち結晶性エポキシ樹脂が多く、無機フィラが多い条件で行い、熱可塑樹脂の割合を変化させた。（表２）にサンプル組成と測定結果を示す。

熱可塑樹脂を加えることで熱伝導率は低下し、５．０体積部より多く加えたときに、熱硬化性樹脂１０１０は結晶性を確保することができなくなり、熱伝導率が極端に低下した。

なお比較のために、市販の熱伝導性材料についても評価した。市販の熱伝導性材料とは、例えば市販の半導体パッケージのパッケージ形成に用いられるものである。例えば、リードフレームに実装した１個以上の半導体を熱伝導樹脂でパッケージしたものに用いられる。このような熱伝導性材料は、熱伝導率を高めるために例えばエポキシ樹脂にフィラを添加して調製されている。

市販の熱伝導性材料を用いて同様の実験を行うと、比較的高い熱伝導率は得られる。しかしながら、金属板１０１２上に接着した状態での衝撃試験（落下試験他）において、目標とする耐衝撃性を得ることが難しく、一部のサンプルでは金属板１０１２から剥離した。

市販の熱伝導性材料の場合、例えば数ｍｍ〜２０ｍｍ角程度の小形で軽量な半導体パッケージに適用する場合、所定の耐衝撃性を満足できる。しかしながら、例えば１００ｍｍ〜３００ｍｍ角程度の大型で比較的重量のある放熱基板に適用する場合、耐衝撃性を満足することが難しい。

次に、高熱伝導性と、高い難燃性との両方に優れた熱伝導性組成物１００６及び放熱基板１０３５について説明する。

この例で用いる熱伝導性材料１０２６は、主剤５０３と硬化剤５０４と難燃性エポキシモノマーと無機フィラ１００９と難燃助剤フィラで構成されている。主剤５０３は結晶性エポキシモノマーを５０ｖｏｌ％含有し、残りは非晶質エポキシモノマーである。難燃性エポキシモノマーは硬化性樹脂成分５０５に対して３体積部以上、２１体積部以下の範囲で添加されている。熱伝導性材料１０２６において、無機フィラ１００９は８８ｖｏｌ％含有されている。難燃助剤フィラは硬化性樹脂成分５０５に対して０．６体積部以上、４．０体積部以下の範囲で含有されている。このような熱伝導性材料１０２６について実験した結果を説明する。

結晶性エポキシモノマー５０１、非晶質エポキシモノマー５０２、硬化剤５０４、無機フィラ１００９の材料は前述のものと同じである。難燃性エポキシモノマーとして市販の臭素化エポキシを、無機フィラ難燃助剤フィラとして三酸化アンチモンを用いた。

上記の材料と、前述のイミダゾールを用いて混合攪拌し、エポキシモノマー類と硬化剤５０４が融解する温度まで加熱し、二軸混練機を用いて混合した。混合後、各種試験に応じた形状に成形し、１８０℃、５時間の条件で加熱硬化し、熱伝導性組成物１００６を作製した。

次に難燃性について評価した一例を、（表３）を用いながら説明する。

難燃性試験用として、サンプル１とサンプル２を作製した。サンプル１の寸法は１２５±５ｍｍ×１３±０．５ｍｍ×１．６ｍｍ、サンプル２の寸法は１２５±５ｍｍ×１３±０．５ｍｍ×０．４ｍｍである。これらのサンプルに対し、ＵＬ９４の規格に基づく難燃性試験を実施した。具体的には、サンプルに１０秒接炎後、炎を離し、消火までの燃焼時間（ｔ１）を計った。また、消火後に１０秒接炎後、炎を離し、消火までの燃焼時間（ｔ２）を計った。

なお燃えやすい結晶性エポキシ樹脂が多く、無機フィラ１００９が少ない条件で、難燃性エポキシ、難燃助剤フィラの割合を変化させた熱伝導性組成物１００６を用いて上記試験を行った。具体的には、（表３）に示すように、難燃性エポキシモノマーの添加量を１体積部以上、３体積部以下、難燃助剤フィラの添加量を０．２体積部以上、０．６体積部以下の範囲とした。

（表３）に示すように難燃性エポキシ、難燃助剤フィラを加えることで難燃性が向上することがわかる。そして難燃性エポキシを３体積部添加し、かつ難燃助剤フィラを０．６体積部添加したときに難燃性を付加できることがわかる。したがって難燃性を付与するためには、難燃性エポキシを３体積部以上添加し、かつ難燃助剤フィラを０．６体積部以上添加する必要がある。

次に熱伝導率の測定結果の一例について、（表４）を用いて説明する。熱伝導率測定条件は、（表２）を用いて説明した条件と同様である。なお熱伝導率が大きくなる結晶性エポキシ樹脂と無機フィラ１００９が多い条件で、難燃性エポキシ、難燃助剤フィラの割合を変化させた熱伝導性組成物１００６を用いて上記試験を行った。結果を（表４）に示す。

難燃性を付加するためには３体積部以上の難燃性エポキシモノマーを添加する必要があるが、難燃性エポキシモノマーを加えることで熱伝導率は低下する。１８体積部以上加えると、熱硬化性樹脂１０１０は結晶性を確保できなくなり、熱伝導率が極端に低下した。

次に難燃助剤フィラの体積比率が熱伝導率に及ぼす影響について検討した結果を（表５）を用いて説明する。

難燃性を付加するためには難燃助剤フィラを０．６体積部以上とすることが必要だが、難燃助剤フィラを加えることで熱伝導率は低下する。ただしフィラ量が増えるため極端には低下しない。しかしながら添加量を４．０体積部以上としたときに、熱硬化性樹脂１０１０は結晶性を確保することができなくなり、熱伝導率が極端に低下する。以上より難燃助剤フィラの添加量は３．５体積部以下とすればよい。

次に、高熱伝導率と、高い難燃性と、耐衝撃性とを両立する熱伝導性組成物１００６及び放熱基板１０３５の例について説明する。

この例で用いる熱伝導性材料１０２６は、主剤５０３と硬化剤５０４と難燃性エポキシモノマーと熱可塑樹脂と無機フィラ１００９と難燃助剤フィラで構成されている。主剤５０３は結晶性エポキシモノマーを５０ｖｏｌ％含有し、残りは非晶質エポキシモノマーであり、市販品である。難燃性エポキシモノマーは硬化性樹脂成分５０５の１００体積部に対して１〜３体積部添加されている。熱可塑樹脂は硬化性樹脂成分５０５の１００体積部に対して０．１〜３体積部の範囲で添加されている。熱伝導性材料１０２６において、無機フィラ１００９は７０ｖｏｌ％、または８８ｖｏｌ％含有されている。難燃助剤フィラは硬化性樹脂成分５０５の１００体積部に対して０．２ｖｏｌ〜３．０体積部の範囲で添加されている。このような熱伝導性材料１０２６について実験した結果を説明する。

無機フィラ結晶性エポキシモノマー５０１、非晶質エポキシモノマー５０２、硬化剤５０４、無機フィラ１００９、熱可塑樹脂、難燃性エポキシモノマー、難燃助剤フィラの材料は前述のものと同じである。

上記の材料と、前述のイミダゾールを混合攪拌し、エポキシモノマー類、硬化剤５０４が融解する温度まで加熱し、２軸混練機を用いて混合した。混合後、各種試験に応じた形状に成形し、１８０℃、５時間の条件で加熱硬化し、熱伝導性組成物１００６を作製した。

まず耐衝撃性について評価した結果を、（表６）を用いて説明する。なお落下試験は表１を用いて説明したのと同様の条件で実施した。また（表６）に用いたサンプルでは難燃性エポキシを３体積部添加し、かつ難燃助剤フィラを０．６体積部添加している。

（表６）からわかるように、結晶性エポキシ樹脂や無機フィラの割合が多くなるほど熱伝導性組成物１００６が割れやすくなる傾向があることがわかる。また、熱可塑樹脂を加えることで耐衝撃性が向上することがわかる。ただし熱伝導率には低下する。

また（表６）より、硬化性樹脂成分５０５の１００体積部に対して０．３体積部以上の熱可塑樹脂を加えることで耐衝撃性が向上できることがわかる。

次に難燃化について評価した結果を、（表７）を用いて説明する。なお難燃性試験は表３を用いた説明における条件と同様の条件で実施した。また（表７）に用いたサンプルでは熱可塑樹脂を０．３体積部添加している。

なお燃えやすい結晶性エポキシ樹脂が多く、無機フィラ１００９が少ない条件で、難燃性エポキシ、難燃助剤フィラの割合を変化させた熱伝導性組成物１００６を用いて上記試験を行った。

表７に示すように難燃性エポキシ、難燃助剤フィラを加えることで難燃性が向上することがわかる。

そして難燃性エポキシを３体積部添加し、かつ難燃助剤フィラを０．６体積部添加したときに難燃性を付加できることがわかる。したがって難燃性を付与するためには、難燃性エポキシを３体積部以上添加し、かつ難燃助剤フィラを０．６体積部添加以上添加する必要がある。

次に耐衝撃性と難燃性を向上させた状態での熱伝導率について評価した結果の一例を、（表８）、（表９）を用いて説明する。なお熱伝導率測定条件は、（表２）を用いて説明した条件と同様である。なお熱伝導率が大きくなる結晶性エポキシ樹脂と無機フィラ１００９が多い条件で、熱可塑樹脂、難燃性エポキシ、難燃助剤フィラの割合を変化させた熱伝導性組成物１００６を用いて上記試験を行った。まず熱可塑樹脂の割合を変化させた場合の結果を（表８）に示す。

熱可塑樹脂を加えることで熱伝導率は低下し、３体積部より多く加えたときに、熱硬化性樹脂１０１０は結晶性を確保することができなくなり、熱伝導率が極端に低下した。

次に難燃性エポキシ樹脂の割合を変化させた場合の結果について、（表９）を用いて説明する。

難燃性を付加するためには３体積部以上の難燃性エポキシモノマーを添加する必要があるが、難燃性エポキシモノマーを加えることで熱伝導率は低下する。１５体積部以上加えると、熱硬化性樹脂１０１０は結晶性を確保できなくなり、熱伝導率が極端に低下した。

次に難燃助剤フィラの添加量を変化させた場合の結果について、（表１０）を用いて説明する。

難燃性を付加するためには難燃助剤フィラの添加量を０．６体積部以上とすることが必要だが、難燃助剤フィラを加えることで熱伝導率は低下する。ただしフィラ量が増えるため極端には低下しない。しかしながら添加量を３．０体積部以上としたときに、熱硬化性樹脂１０１０は結晶性を確保することができなくなり、熱伝導率が極端に低下する。以上より難燃助剤フィラの添加量は２．５体積部以下とすればよい。

次に以上で説明した組成の熱伝導性組成物１００６の光沢度及び表面粗さについて測定した結果を説明する。（表１１）は熱伝導性組成物１００６であるサンプルＡの自由表面１００７の表面粗さの測定結果を示す。測定距離は１００００μｍであり、触針式の表面粗さ計での測定結果である。なお（表１１）において、Ｒｚは、十点平均粗さ（ＪＩＳ Ｂ０６０１：１９９４）である。

なお、熱伝導性組成物１００６の硬化前の熱伝導性材料１０２６は、６６ｖｏｌ％の無機フィラ１００９と、主剤５０３と、硬化剤５０４と、熱可塑樹脂と、難燃性エポキシモノマーと、難燃助剤フィラとを含む。主剤５０３は４０ｖｏｌ％の結晶性エポキシモノマーを含む。残りは非晶質エポキシモノマーである。そして硬化性樹脂成分５０５の１００体積部に対し、熱可塑樹脂を１体積部、難燃性エポキシモノマーを５体積部、難燃助剤フィラを１体積部添加している。なおこれらの材料は前述のものと同じである。そして硬化時に結晶性エポキシモノマーおよび熱硬化性樹脂１０１０の結晶化温度以上に加熱している。

（表１２）は従来の熱伝導性組成物であるサンプルＢの自由表面の表面粗さの測定結果である。なお測定条件は（表１１）と同様である。またこの熱伝導性組成物の熱伝導性材料は、主剤が非晶質エポキシモノマーのみを含む以外は上記組成と同じである。

（表１１）、（表１２）は５個の測定結果の平均値を示している。（表１１）、（表１２）に示すように、従来の熱伝導性組成物の自由表面に比べて、本実施の形態の熱伝導性組成物１００６の自由表面１００７は、表面粗さが約１／１０と、極めて小さい。これは、熱伝導性組成物１００６において、無機フィラ１００９が、熱硬化性樹脂１０１０によって均一に濡らされ、さらに表層部１０１１で覆っているためである。

なお無機フィラ１００９の含有率を６６ｖｏｌ％以上、様々に増加させて同様な評価を行なったが、無機フィラ１００９の含有率が増加するほど、さらにこうした差が広がった。本実施の形態の熱伝導性組成物１００６においては、無機フィラ１００９の含有率が９０ｖｏｌ％近くでもＲａが３０００Å以下、さらにはＲｍａｘも１５０００Å以下であった。

次に（表１３）を用いて、本実施の形態の熱伝導性組成物１００６の自由表面１００７と、従来の熱伝導性組成物の自由表面との、光沢の違いの測定結果について説明する。測定に用いたサンプルは（表１１）、（表１２）で評価したサンプルと同じである。

なお光沢度の測定には、堀場製作所製のグロスチェッカーＩＧ−３３０を用いた。ここで光沢度とは、表面に光を当てたときの反射の程度を表す量で、測定部分での反射光の強さと、光沢標準板からの反射光の強さの比で決められる。またＪＩＳにおいては、屈折率１．５６７のガラス板表面の光沢度を光沢の標準として１００として定められている。但しガラスは科学的に不安定なため、発明者らが使用した光沢度計１０００では、６０度光沢度計として使った場合には９０、２０度光沢度計として使った場合には８４の光沢度のガラス（黒色ガラス）を校正用標準板としている。なお６０度はプラスチック、タイル、塗膜等の、２０度は車の塗装等の高光沢のものを測定するのに使用する。

（表１３）に示すように、本実施の形態の熱伝導性組成物１００６であるサンプルＡは、従来の熱伝導性組成物であるサンプルＢに比べて、非常に大きな光沢度を有している。これは、熱伝導性組成物１００６において、無機フィラ１００９の表出割合が少ない、あるいは表層部１０１１を積極的に形成しているためである。

次に熱伝導性組成物１００６の表面、特に自由表面について図２０Ａ〜図２１を用いて説明する。図２０Ａ、図２０Ｂは、本発明の実施の形態による熱伝導性組成物の一例における自由表面１００７Ａの顕微鏡像とその模式図を示す。

この熱伝導性組成物は、７０ｖｏｌ％の無機フィラを含む以外は前述の組成と同様であり、その材料も前述のものと同じである。

図２０に示すように、結晶性エポキシを含ませることで、自由表面１００７Ａを、光沢と、細かい凹凸とを有する滑らかな面とすることができる。

自由表面１００７Ａは、光沢と、細かな凹凸とを有する滑らかな面である。このように自由表面１００７Ａは、例えばピアノブラック、すなわち光沢を有する滑らかな表面である。例えば、２０度光沢が９５〜１００、表面粗さＲａが５００Åである。自由表面１００７Ａは、直径が数十μｍ〜数百μｍの高さの小さな凸状物の集合体である。これは、図４Ｃを用いて説明したように、ベナールセルが発生しているためと思われる。皺状部１０３９Ａは、ベルナールセルの境界部分に相当する表面の模様を示している。

このように、自由表面１００７Ａには無機フィラが殆ど露出していない。すなわち、自由表面１００７Ａは熱硬化性樹脂を主体とした表層部で覆われている。そして自由表面１００７Ａを、略全面がツルツル、ピカピカのピアノブラック状の光沢を有する綺麗で滑らかな面とすることで、前述したようにプレッシャークッカー等の信頼性試験にも耐えることができる。

図２１は、本発明の実施の形態による熱伝導性組成物自由表面の表面粗さＲｍａｘの一例を図示したグラフである。なおＲｍａｘをＲｙで置き換えてもよい。Ｘ軸は熱伝導性組成物における無機フィラの体積分率（ｖｏｌ％）を示す。Ｙ軸は熱伝導率、表面粗さ、光沢度である。なお左側のＹ軸に示す熱伝導率の単位は、Ｗ／ｍ・Ｋである。右側のＹ軸に示す表面粗さＲｍａｘの単位はÅである。また光沢度のＹ軸の目盛りは図示していないが、これは光沢度のグラフが定性的なものだからである。線３１は熱伝導率、プロット３２、３３は表面粗さＲｍａｘ、線３４は光沢度を示している。

線３１は無機フィラの含有率に対する熱伝導率の変化（Ｂｒｕｇｇｅｍａｎの式）を示す。なお線３１は、無機フィラの体積分率が６６ｖｏｌ％以上において、点線になっている。この理由は６６ｖｏｌ％を超えた領域では、熱伝導性組成物の成型等が極めて困難となることを意味する。

ここで表面粗さが増加する（さらには光沢度が低下する）ことは、すなわち、熱伝導性組成物の成形性が低下する、あるいは熱伝導性組成物の内部や表面に無数のボイド（いわゆる空隙）が発生することを意味する。

プロット３２、３３は、Ｒｍａｘの実測値をプロットしたものである。なお、プロット３２は従来例である結晶質エポキシモノマーを含まない主剤を用いた場合、プロットは、図２０で説明した材料を用いた場合を示している。

プロット３２では、無機フィラの含有率が１０ｖｏｌ％〜２０ｖｏｌ％の場合、ＲｍａｘやＲｙは５００Åより小さい。図示していないがＲｙはＲｍａｘとほぼ同じである。しかしながら無機フィラの含有率が４５ｖｏｌ％〜５０ｖｏｌ％となると、Ｒｍａｘが１５００Å前後となる。さらに無機フィラの含有率が６６ｖｏｌ％以上、さらには７０ｖｏｌ％を超えると、Ｒｍａｘが７５００Åを超えている。

また線３４は、光沢度の変化を模式的に示しており、無機フィラの体積分率が増加して、表面粗さＲｍａｘが増加するほど、光沢度が急激に低下する様子を示している。

このように線３１より、無機フィラの体積分率が増加するほど、熱伝導率自体は増加するが、プロット３２より、実際の成型粒の表面における表面粗さが急激に増加し、線３４より光沢度が急激に低下することが判る。

一方、プロット３３では、無機フィラの体積分率が４０ｖｏｌ％〜４５ｖｏｌ％でも、８２ｖｏｌ％〜９０ｖｏｌ％でも、共にＲｍａｘが１５０００Å（１．５μｍ）以下、さらには１２０００Å（１．２μｍ）以下である。

次に、図２２Ａ、図２２Ｂを用いて、結晶質エポキシモノマーを含まない主剤を用いた、従来の熱伝導性組成物の表面について説明する。図２２Ａ、図２２Ｂは、非晶質エポキシモノマーを主剤とし、無機フィラを６６ｖｏｌ％の割合で分散し、難燃性エポキシモノマー、難燃助剤フィラ、熱可塑樹脂を添加して形成した従来の熱伝導性組成物の自由表面の顕微鏡像とその模式図である。すなわち、これらの図は表１２で表面粗さを測定したサンプルの表面状態を示している。従来の熱伝導性組成物の自由表面１０４０には、無数のボイド９が発生している。ボイド９は、空気泡以外にも無機フィラ１００９の欠落の可能性もある。また自由表面１０４０には、無数の無機フィラ１００９が露出している。露出した無機フィラ１００９は、取り扱い時、あるいは経時変化によって、欠落する可能性がある。これは従来の熱伝導性組成物の自由表面１０４０が、図１に示した表層部１０１１で保護されていないためである。

なお自由表面１０４０でこのように多数のボイド９が発生していることは、熱伝導性組成物の内部にも多数のボイド９が残っていることを意味する。硬化前に金属板に貼り付けて硬化させた場合、金属板との界面にも同様なボイド９が残ることが予想される。

このように、結晶性エポキシ樹脂成分が含まれない非晶質エポキシ樹脂成分を主体とする熱硬化性樹脂を用いた従来の熱伝導性組成物の表面には、光沢を有する面は形成されない。ここで、結晶性エポキシ樹脂成分が含まれないとは、硬化前のエポキシモノマーと結着剤の合計に占める結晶性エポキシ樹脂成分が１ｖｏｌ％未満のことを意味する。

非晶質エポキシ樹脂成分は、多官能性であり、分子量分布を持った不定形の樹脂状物である。すなわち、非晶質エポキシ樹脂では液体と固体との差が明確でなく、温度上昇と共に徐々に軟化する。それと共に粘度の高い液体となり、やがて流動性が高くなって低粘度の液体へと変化する。そのため、結晶性エポキシ樹脂と比べ、非晶質エポキシ樹脂は、温度に対する粘度の変化が小さい。その結果、加熱しても、非晶質エポキシ樹脂は、低粘度化しにくく、無機フィラの隙間を熱循環したり、内部のボイドを外に追い出したり、下地となる金属板との密着性を高めることが難しい。またその表面には、ボイドや無機フィラが露出しやすくなる。

以上のように、従来の熱伝導性組成物は、表面や内部、あるいは金属板との界面にボイド９が存在するため、熱伝導性や強度の面に課題がある。

次に、発明者らが試作した熱伝導性組成物のサンプルの自由表面と従来例の熱伝導性組成物の自由表面を、図２３Ａ〜図２７Ｂを参照しながら説明する。なお図２１Ａ、図２１Ｂでは、無機フィラの含有率が６６ｖｏｌ％の場合を説明したが、以下の説明では無機フィラの含有率が７０ｖｏｌ％における例を説明する。

なお以下の説明において本実施の形態の熱伝導性組成物の内訳は、無機フィラが７０ｖｏｌ％、熱硬化性樹脂である樹脂分が３０ｖｏｌ％である。なお樹脂分は、エポキシ樹脂を主体として、少量の分散剤等を含んでいる。また樹脂分の硬化前の材料は、主剤と硬化剤に難燃性エポキシモノマー、難燃助剤フィラ、熱可塑樹脂を添加して調製している。主剤は結晶性エポキシモノマー１２ｖｏｌ％と非晶質エポキシモノマー１８ｖｏｌ％を含む。難燃性エポキシモノマー、難燃助剤フィラ、熱可塑樹脂の添加量は図２０Ａ、図２０Ｂのサンプルと同じである。また以上の材料も全て、図２０Ａ、図２０Ｂのサンプルと同じである。

また従来例の熱伝導性組成物の内訳は、無機フィラが７０ｖｏｌ％、熱硬化性樹脂である樹脂分が３０ｖｏｌ％である。樹脂分の硬化前の材料は、主剤が非晶質エポキシモノマーのみである以外は上述の熱伝導性組成物１００６と同様である。

図２３Ａは、本実施の形態の熱伝導性組成物の自由表面１００７Ｂの顕微鏡像、図２３Ｂはその模式図である。自由表面１００７Ｂの表面は、洗浄等行なっていないため、熱伝導性組成物に起因する汚れ等が残っている。なお、自由表面１００７Ｂには、熱伝導性材料に含まれる熱硬化性樹脂が、加熱時に対流した跡１０３９Ｂが観察されている。跡１０３９Ｂは、例えば直径数μｍの細かい対流によって発生させた凹凸であり、ベナールセルもしくはそれに類似する対流によって発生した凹凸と思われる。なお熱伝導性組成物の厚みは、０．４ｍｍ〜０．６ｍｍであり、無機フィラの含有率は６６ｖｏｌ％以上である。そのため、跡１０３９Ｂで模式的に示す凹凸は、たとえばシリコンオイルにおけるベナールセルのような規則正しい形状にはなっていない。

また本実施の形態の熱伝導性組成物の表面は、数μｍときわめて薄い表層部で覆われており、無機フィラは殆ど表出していない。

次に図２４Ａ、図２４Ｂを用いて、図２３Ａの熱伝導性組成物の表面の表層部をスライス研磨した後の表面について説明する。なお、スライス研磨とは、表層だけを極僅かに研磨することを意味する。図２４Ａは、図２３Ａに示した熱伝導性組成物の表面をスライス研磨した後の表面の顕微鏡像を示し、図２４Ｂはその模式図である。

スライス研磨された表面１０４１には、無機フィラ１００９が露出している。なおさらに研磨を進めることで、無機フィラ１００９の表出割合が増加する。このように表層部のスライス研磨後の表面１０４１には、多数の無機フィラ１００９が露出しているが、この表面には殆どボイドが観察されない。これは前述の図４Ｃで説明したボイド消失メカニズムが発生したためと思われる。

次に図２５Ａ〜図２６Ｂを用いて、図２３Ａの熱伝導性組成物の表面に形成した表層部の観察例について説明する。表層部の様子は、熱伝導性組成物の表面を、金属やセラミック製のヘラ等で局所的に除去することで観察できる。図２５Ａと図２６Ａは、図２３Ａの熱伝導性組成物の表面（すなわち自由表面１００７）の一部を、ヘラ等を用いて掻き取った後の状態を説明する顕微鏡像を示す。

図２５Ａは、自由表面１００７の表面にピントを合わせた像、図２６Ａは、表層部除去部分１０４２にピントを合わせた像である。図２５Ｂと図２６Ｂはそれぞれその模式図である。自由表面１００７の一部が、２０μｍ〜３０μｍの幅で除去され、表層部除去部分１０４２が形成されている。

図２５Ａ、図２５Ｂに示すように、自由表面１００７の表層部には殆ど無機フィラが含まれていない。一方、図２６Ａ、図２６Ｂに示すように、表層部除去部分１０４２の表面には、埋設される多数の無機フィラ（例えば、粒子径が約２０μｍ）に起因にする無数の凹凸が観察される。また表層部除去部分１０４２には、殆どボイドが観察されない。これは前述の図４Ｃで説明したボイド消失メカニズムに起因するためと思われる。

なお図２５Ａのピント位置と、図２６Ｂのピント位置の違いを、顕微鏡に取り付けたＺ方向（厚み方向）の計測機で測定したところ、１．１μｍであった。そのため、図１に示した表層部１０１１の厚みは、約１．１μｍであると思われる。

なお表層部１０１１の厚みは、２０μｍ以下、望ましくは１０μｍ以下、さらには５μｍ以下であって、より薄いことが望ましい。２０μｍを超えると、表層部１０１１が熱伝導効率に影響を与える可能性がある。

なお発明者らは表層部１０１１の厚みが最低でも０．１μｍ以上有る方がよいと予測したが、表層部１０１１の厚みを高精度に測定することが難しかった。なお厚み０．１μｍ以上とすれば、無機フィラ１００９の脱落を防止することができると思われる。なお熱伝導性組成物１００６の表面の表層部１０１１の厚みは均一である必要は無い。表層部１０１１の厚みを部分的に積極的に増減させることで、無機フィラ１００９に起因する凹凸発生を抑制できる。例えば、０．１μｍ〜２０．０μｍの間で変化させればよい。

図２７Ａは、無機フィラの含有率を６６ｖｏｌ％とした場合における従来品の別の自由表面の顕微鏡像を示し、図２７Ｂはその模式図である。図２２Ａ、図２２Ｂと同様に、この熱伝導性組成物の自由表面１０４０にも、多数のボイド９が発生している。

さらに熱伝導性組成物の表面状態と電気特性を検討した結果を以下に示す。

この例では、発明者らが本発明を用いて、更に改良を重ねて実験して作製した熱伝導性組成物について、従来例と比較しながら図２８Ａ〜図３２を用いて説明する。図２８Ａは本実施の形態による熱伝導性組成物の表面の顕微鏡像を示し、図２８Ｂはその模式図である。図２９Ａはその熱伝導性組成物の表面を３次元的に評価した結果を示す図、図２９Ｂはその模式図である。

この改良した例は、前述の図２０等で説明した熱伝導性組成物と同じ組成とするため、無機フィラの含有量を７０ｖｏｌ％とした。そして残りの３０ｖｏｌ％は、硬化性樹脂を主体とし、必要に応じて少量の分散剤、難燃剤、着色剤等を添加した。結晶性エポキシモノマー、非晶質エポキシモノマーや硬化剤、無機フィラ等の材料は前述のものと同じである。

そして、図２８Ａ〜図２９Ｂに示す熱伝導性組成物の硬化前において、主剤における結晶性エポキシモノマーの割合は、５０ｖｏｌ％とし、残りの５０ｖｏｌ％は非晶質エポキシモノマーとした。このように、結晶性エポキシ樹脂成分の割合を増加させることによって、熱伝導性組成物の表面がさらに滑らかになる。またそれによって、漏れ電流の低減等の電気的特性の向上や、発熱が課題となる電子部品との密着性の向上について検討した。

図２８Ａ、図２８Ｂに示すように、倍率１５０倍で観察すると、自由表面１００７Ｃは滑らかであり、顕微鏡のピント合わせ用に付けた汚れ１０４４が、自由表面１００７Ｃに僅かに黒いシミ状に残っている。

図２９Ａ、図２９Ｂは、市販のレーザー顕微鏡（キーエンス製ＶＫ−９５１０）を用い、平面方向で約１００μｍ×約７５μｍ、厚み方向で１．２０μｍの評価結果を示している。このサンプルの自由表面１００７Ｃにおいて、一番厚みが高くなっている部分でも、高さが０．８μｍ程度であることが判る。このように、このサンプルの表面は極めて滑らかである。またこのサンプルの自由表面１００７Ｃの算術平均粗さＲａは５００Å（０．０５μｍ）であり、最大高さＲｙは９０００Å（０．９μｍ）であった。また２０度光沢は９９〜１０５、６０度光沢は１００であった。なお光沢度の値は１０個のサンプルの値である。

次に、従来例として、図２８Ａ〜図２９Ｂに示したサンプルと同様に、無機フィラの含有量を７０ｖｏｌ％とした。そして、残りは硬化性樹脂を主体とし、必要に応じて分散剤、難燃剤、着色剤等を添加した。

従来品に用いた硬化性樹脂は、主剤となる非晶質エポキシモノマーと、硬化剤とを用いて形成した。すなわち前述の図２７Ａ、図２８Ｂに示したサンプルを再試作した。熱硬化性樹脂中に、非晶質エポキシ樹脂が主体となるように、９５ｖｏｌ％以上、１００ｖｏｌ％の非晶質エポキシモノマーを含む主剤を用いた。非晶質エポキシモノマーや硬化剤、無機フィラ等の材料は前述のものと同じである。このサンプルを用い、図２８Ａ〜図２９Ｂと同様に評価した結果を図３０Ａ〜図３１Ｂに示す。図３０Ａは従来例の熱伝導性組成物の表面の顕微鏡像を示し、図３０Ｂはその模式図である。図３１Ａはその熱伝導性組成物の表面を３次元的に評価した結果を示す図、図３１Ｂはその模式図である。

従来例の熱伝導性組成物の自由表面１０４０には、突起部１０４５や、凹部であるボイド９が、無数に存在している。また図３１Ａ、図３１Ｂより、再試作した従来例の、突起部１０４５の高さは２０μｍ程度、ボイド９の深さは１０μｍ程度であることが判る。このように突起部１０４５やボイド９が発生する理由は前述の図２２Ａ、図２２Ｂにて説明した理由と同様である。

次に、図３２を用いて、本実施の形態による熱伝導性組成物と従来例の熱伝導性組成物の電気特性について比較した結果を、図３２を参照しながら説明する。図３２は、本実施の形態による熱伝導性組成物と従来例の熱伝導性組成物の漏れ電流の温度特性を、電気特性の一例として示すグラフである。すなわちこの評価では耐熱性について、温度に対する漏れ電流の面から評価している。

ここで測定方法について説明する。まず加熱用の市販のホットプレートを用意する。そしてホットプレートの上に、絶縁性を確保するための耐熱性セラミック基板を載せ、このセラミック基板の上に、電極となる金属板を載せる。セラミック基板として、例えば、厚さ１〜２ｍｍのアルミナ基板を用いる。そしてこの金属板の上に、厚み０．４ｍｍで約５ｃｍ角の熱伝導性組成物のサンプルを載せ、この上に漏れ電流測定機から伸びる測定端子を装着する。そして、金属板と、測定端子との間に、４．３ＫＶの電圧を印加し、その時の漏れ電流を測定する。なおサンプルの温度は、ホットプレートによって制御する。表面温度は、サンプルの表面に、熱電対を取付けて測定する。

図３２において、プロット１０５０は従来例の測定結果、プロット１０５２は本実施の形態によるサンプルの測定結果を示す。図３２から明らかなように、従来品の漏れ電流は６０℃以下では小さいが、６０℃を超えると、漏れ電流が温度上昇に従って大きくなる。そして１１０℃を超えると漏れ電流がさらに大きくなる。また１６０℃を超えると急激に漏れ電流が大きくなり、１９０℃で絶縁が破壊されている。このように従来例では、温度上昇と共に漏れ電流が増加する。

従来例は、図３０Ａ〜図３１Ｂからも判るように、表面に無数の凹凸を有している。そのため、内部にも無数のボイドが残っている。すなわち、熱伝導性組成物を構成する無機フィラが熱硬化性樹脂によって充分覆われていない。その結果、従来例では、その厚み方向において、無機フィラどうしが単なる物理的接触（あるいは点接触）しているだけである。無機フィラと熱硬化性樹脂との界面、あるいは無機フィラどうしの間、あるいは熱硬化樹脂の内部に、気泡が残っていることが予想される。その結果、温度上昇と共に漏れ電流が急激に増加し、最後には絶縁破壊してしまったと考えられる。

一方、本実施の形態によるサンプルの漏れ電流は、１９０℃付近までは極めて小さい。そして２００℃付近から温度上昇と共に徐々に漏れ電流が増加し、２２０℃付近から漏れ電流の増加が大きくなる。それでも、２４０℃においても絶縁破壊しない。このように、本実施の形態によるサンプルでは、温度上昇によっても漏れ電流は増加しにくい。すなわち、本実施の形態によるサンプルは優れた電気的特性を有している。

次に、図２８〜図２９で説明した本願発明品（サンプルＡ）について、無機フィラ１００９の含有量の最適化を行なった結果について、図３３を用いて説明する。図３３は、無機フィラの体積分率と熱伝度率との関係についての実験結果の一例を説明する図である。横軸は無機フィラ１００９の体積分率、縦軸は熱伝導性組成物１００６の熱伝導率を示す。図３３から明らかなように、無機フィラ１００９の体積分率が増加するにつれて、熱伝導率が増加する。特に、５０ｖｏｌ％を超えると急激に熱伝導率が向上する。

次に、図３３に示した熱伝導性組成物１００６に含まれる無機フィラ１００９の体積分率を変化させ、熱伝導率と、耐電圧特性を評価した結果を（表１４）に示す。なお、ＪＩＳ Ｃ２１１０−１（商用周波数交流電圧印加による試験）やＪＩＳ Ｃ２１１０−２（直流電圧印加による試験）を参考にし、耐電圧試験では、各サンプルの絶縁破壊を測定した。なお（表１４）において耐電圧特性がＮＧと判断したサンプルでは、４．２ｋＶ印加中に試験片の絶縁性能が著しく低下し、試験回路内の電流によって遮断器が動作した。ＯＫと判断したサンプルでは、４．２ｋＶ印加中で、絶縁性能が低下しなかった、あるいは遮断器が動作しなかった。なお評価はｎ＝１０で行なった。

（表１４）より、熱伝導性組成物１００６中に含まれる無機フィラ１００９の体積分率が、９０ｖｏｌ％以下なら、製品として要求される高い耐電圧特性が得られることがわかる。一方、９６ｖｏｌ％以上では、製品として要求される耐電圧特性が得られないことがわかる。また無機フィラ１００９の体積分率が、６６ｖｏｌ％以上では熱伝導性組成物の製品として要求される高い熱伝導率が得られるが、６６ｖｏｌ％未満では、製品として要求される高い熱伝導率が得られないことが判る。したがって無機フィラ１００９の体積分率が６６ｖｏｌ％未満の場合、商品としての価値が低くなる。

以上より、（表１４）の総合評価結果に示すように、熱伝導性組成物１００６に含まれる無機フィラ１００９の体積分率は、６６ｖｏｌ％以上、９０ｖｏｌ％以下が、好適であることが判る。

なお無機フィラ１００９の体積分率はｖｏｌ％で評価することが望ましい。これは無機フィラ１００９の比重の影響を抑えるためである。なお無機フィラ１００９の体積分率を上げるには、平均粒径の異なる無機フィラを混ぜる、例えば、平均粒径１０μｍの無機フィラと平均粒径１μｍの無機フィラを混ぜる。あるいは無機フィラ１００９の形状を工夫する。これら通常の高充填化手法を用いることが有用である。

以上のように、本発明に係る熱伝導性組成物と、これを用いた放熱板、放熱基板、回路モジュールを用いることで、放熱性が必要な機器の小型化、低コスト化、高信頼性化が可能となる。そのため、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）テレビの電源回路や、液晶テレビの発光ダイオードを用いたバックライト等へ適用できる。

９ ボイド
３１，３４ 線
３２，３３ プロット
１０００ 光沢度計
１００１ 光源
１００２ レンズ
１００３ 受光部
１００４ 主要部
１００５ 凸部
１００６ 熱伝導性組成物
１００７，１００７Ａ，１００７Ｂ，１００７Ｃ 自由表面
１００８ 表面粗さ計
１００９ 無機フィラ
１０１０ 熱硬化性樹脂
１０１１ 表層部
１０１２ 金属板
１０１３ 放熱板
１０１４ 発熱部品
１０１５ 加工表面
１０１６ 模様
１０１７ 実装部
１０１８ 通路部
１０１９ はみ出し部
１０２０ リード線
１０２１ 回路基板
１０２２ 孔
１０２３ 筐体
１０２４ 半田
１０２５ 回路モジュール
１０２６ 熱伝導性材料
１０２７ フィルム
１０２８ 金型
１０２９ 実装部形成部
１０３０ 未充填部
１０３１ 通路部形成部
１０３２ はみ出し部形成部
１０３３ 配線パターン
１０３４ フィレット
１０３５ 放熱基板
１０３６ プレス
１０３７ 加圧ロール
１０３９ 凸部
１０３９Ａ 皺状部
１０３９Ｂ 跡
１０４０ 自由表面
１０４１ 表面
１０４２ 表層部除去部分
１０４４ 汚れ
１０４５ 突起部
１０５０，１０５２ プロット

Claims (25)

1. アルミナ、窒化アルミ、窒化ホウ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化亜鉛から選ばれた少なくとも１種類を用いる無機フィラーと、結晶性エポキシ樹脂成分を含む熱硬化性樹脂と、からなる硬化済の熱伝導性組成物であって、
   前記熱伝導性組成物における前記無機フィラーの含有率が、６６ｖｏｌ％以上、９０ｖｏｌ％以下であって、
   前記無機フィラーが主として含まれる主要部と、
   前記結晶性エポキシ樹脂成分を主体とし、前記主要部の上に、前記主要部と連続的に形成された表層部と、を備え、
   前記表層部の表面の算術平均粗さＲａが３０００Å以上もしくは最大高さＲｙが１５０００Å以下の少なくともいずれかの表層部を有し、かつ前記表層部の表面の２０度光沢が７０以上を有する、
   熱伝導性組成物。
2. 前記熱伝導性組成物は、硬化前の結晶性エポキシ樹脂成分を含む主剤と、硬化剤と、熱可塑樹脂と、前記無機フィラーとの混合体を調製し、前記結晶性エポキシ樹脂成分の結晶化温度以上まで加熱して硬化させることで形成され、
   前記主剤における前記結晶性エポキシ樹脂成分の含有率は５ｖｏｌ％以上、１００ｖｏｌ％以下であり、前記主剤と前記硬化剤の合計の１００体積部に対し、前記熱可塑樹脂を０．３体積部以上、５．０体積部以下添加した、
   請求項１に記載の熱伝導性組成物。
3. 前記熱可塑樹脂が、アクリル樹脂である、
   請求項２に記載の熱伝導性組成物。
4. 前記アクリル樹脂がコアシェル型のアクリル樹脂である、
   請求項３に記載の熱伝導性組成物。
5. 前記硬化剤は、一分子中に２つのＯＨ基、ＮＨ_２基の少なくとも一方を有している、
   請求項２に記載の熱伝導性組成物。
6. 前記熱伝導性組成物は、硬化前の結晶性エポキシ樹脂成分を含む主剤と、硬化剤と、硬化前の難燃性エポキシ樹脂成分と、難燃助剤フィラーと、前記無機フィラーとの混合体を調製し、前記結晶性エポキシ樹脂成分の結晶化温度以上まで加熱して硬化させることで形成され、
   前記主剤における前記結晶性エポキシ樹脂成分の含有率は５ｖｏｌ％以上、１００ｖｏｌ％以下であり、前記主剤と前記硬化剤の合計の１００体積部に対し前記難燃性エポキシ樹脂成分を３体積部以上、１５体積部以下添加し、前記難燃助剤フィラーを０．６体積部以上、３．５体積部以下添加した、
   請求項１記載の熱伝導性組成物。
7. 前記難燃性エポキシ樹脂成分が臭素化エポキシである、
   請求項６に記載の熱伝導性組成物。
8. 前記硬化剤は、一分子中に２つのＯＨ基、ＮＨ_２基の少なくとも一方を有している、
   請求項６に記載の熱伝導性組成物。
9. 前記熱伝導性組成物は、硬化前の結晶性エポキシ樹脂成分を含む主剤と、硬化剤と、硬化前の難燃性エポキシ樹脂成分と、熱可塑樹脂と、難燃助剤フィラーと、前記無機フィラーとの混合体を調製し、前記結晶性エポキシ樹脂成分の結晶化温度以上まで加熱して硬化させることで形成され、
   前記主剤における前記結晶性エポキシ樹脂成分の含有率は５ｖｏｌ％以上、１００ｖｏｌ％以下であり、前記主剤と前記硬化剤の合計の１００体積部に対し、前記難燃性エポキシ樹脂成分を３体積部以上、１５体積部以下添加し、前記熱可塑樹脂を０．３体積部以上、２．５体積部以下添加し、前記難燃助剤フィラーを０．６体積部以上、３．５体積部以下添加した、
   請求項１に記載の熱伝導性組成物。
10. 前記熱可塑樹脂が、アクリル樹脂である、
    請求項９に記載の熱伝導性組成物。
11. 前記アクリル樹脂がコアシェル型のアクリル樹脂である、
    請求項１０に記載の熱伝導性組成物。
12. 前記難燃性エポキシ樹脂成分が臭素化エポキシである、
    請求項９に記載の熱伝導性組成物。
13. 前記硬化剤は、一分子中に２つのＯＨ基、ＮＨ_２基の少なくとも一方を有している、
    請求項９に記載の熱伝導性組成物。
14. 前記結晶性エポキシ樹脂成分は硬化前に以下の構造を有する、
    請求項１に記載の熱伝導性組成物。
    
15. 前記熱硬化性樹脂が結晶性を有している、
    請求項１に記載の熱伝導性組成物。
16. 金属板と、
    前記金属板の上に固定された請求項１記載の熱伝導性組成物と、を備えた、
    放熱板。
17. 金属板と、
    前記金属板の上に固定された請求項１記載の熱伝導性組成物と、
    前記熱伝導性組成物に固定された発熱部品と、
    前記金属板に固定され、前記発熱部品に接続された回路基板と、を備えた、
    回路モジュール。
18. 金属板と、
    前記金属板の上に固定された請求項１記載の熱伝導性組成物と、
    前記熱伝導性組成物に固定された配線と、を備えた、
    放熱基板。
19. 前記熱伝導性組成物と前記配線との界面にも前記表層部を有している、
    請求項１８に記載の放熱基板。
20. 前記配線の一部が除去されて前記配線の表面パターンが転写された前記熱伝導性組成物の表面が露出している場合、前記露出した前記熱伝導性組成物の表面にも前記表層部を有している、
    請求項１８記載の放熱基板。
21. 金属板と、
    前記金属板の上に固定された請求項１記載の熱伝導性組成物と、
    前記熱伝導性組成物に固定された配線と、
    前記配線に接続され、前記熱伝導性組成物に固定された発熱部品と、
    前記配線に固定された回路基板と、を備えた、
    回路モジュール。
22. Ａ）アルミナ、窒化アルミ、窒化ホウ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化亜鉛から選ばれた少なくとも１種類を用いる無機フィラーと、硬化前の結晶性エポキシ樹脂成分を含む主剤と、硬化剤と、の混合体を調製するステップと、
    Ｂ）前記結晶性エポキシ樹脂成分の結晶化温度以上まで加熱して前記主剤を硬化させて硬化済の熱硬化性樹脂を形成するステップと、を備え、
    前記無機フィラーの含有率が、６６ｖｏｌ％以上、９０ｖｏｌ％以下であって、
    前記Ｂステップにおいて、前記無機フィラーが主として含まれる主要部と、前記結晶性エポキシ樹脂成分を主体とし前記主要部と連続的に形成された表層部を、
    前記表層部の表面の算術平均粗さＲａが３０００Å以上もしくは最大高さＲｙが１５０００Å以下の少なくともいずれかの表層部を有し、かつ前記表層部の表面の２０度光沢が７０以上を有するように、前記主要部の上に形成する、熱伝導性組成物の製造方法。
23. 前記表層部は、前記無機フィラーの隙間から染み出した前記混合体が硬化して形成された、
    請求項２２記載の熱伝導性組成物の製造方法。
24. 前記熱硬化性樹脂が、熱硬化の際に低粘度化し、対流した前記熱硬化性樹脂の一部が前記表層部を形成している、
    請求項１記載の熱伝導性組成物。
25. 前記Ｂステップにおいて、前記熱硬化性樹脂が、熱硬化の際に低粘度化し、対流した前記熱硬化性樹脂の一部が前記表層部を形成する、
    請求項２２記載の熱伝導性組成物の製造方法。