JP6351585B2

JP6351585B2 - 樹脂含浸窒化ホウ素焼結体およびその用途

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Application number: JP2015521436A
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Inventors: 五十嵐　厚樹; 厚樹五十嵐; 脩平野中; 光永　敏勝; 敏勝光永; 廣津留　秀樹; 秀樹廣津留; 満椎葉
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Description

本発明は、樹脂含浸窒化ホウ素焼結体に関するものである。

パワーデバイス、両面放熱トランジスタ、サイリスタ、ＣＰＵ等の発熱性電子部品においては、使用時に発生する熱を如何に効率的に放熱するかが重要な課題となっている。従来から、このような放熱対策としては、（１）発熱性電子部品を実装するプリント配線板の絶縁層を高熱伝導化する、（２）発熱性電子部品又は発熱性電子部品を実装したプリント配線板を電気絶縁性の熱インターフェース材（ＴｈｅｒｍａｌＩｎｔｅｒｆａｃｅＭａｔｅｒｉａｌｓ）やセラミックス絶縁板を介してヒートシンクに取り付ける、ことが一般的に行われてきた。プリント配線板の絶縁層及び熱インターフェース材としては、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂にセラミックス粉末を添加して硬化させた放熱部材が使用されている。

近年、発熱性電子部品内の回路の高速・高集積化、及び発熱性電子部品のプリント配線板への実装密度の増加に伴って、電子機器内部の発熱密度及び精密化が年々増加している。そのため、従来にも増して高い熱伝導率を有する放熱部材が求められてきている。

以上のような背景により、（１）高熱伝導率、（２）高絶縁性等、電気絶縁材料として優れた性質を有している六方晶窒化ホウ素（ｈｅｘａｇｏｎａｌＢｏｒｏｎＮｉｔｒｉｄｅ）粉末が注目されている。しかし、窒化ホウ素は、面内方向（ａ軸方向）の熱伝導率が１００〜４００Ｗ／（ｍ・Ｋ）であるのに対して、厚み方向（ｃ軸方向）の熱伝導率が２Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、結晶構造と鱗片形状に由来する熱伝導率の異方性が大きい。そのため、例えば、熱インターフェース材の製造時に、窒化ホウ素粒子の面内方向（ａ軸方向）と熱インターフェース材の厚み方向が垂直になり、窒化ホウ素粒子の面内方向（ａ軸方向）の高熱伝導率を十分に活かすことができなかった。

（第１観点）
窒化ホウ素粒子の面内方向（ａ軸方向）と熱インターフェース材の厚み方向と平行にすることで、窒化ホウ素粒子の面内方向（ａ軸方向）の高熱伝導率を達成できるが、厚み方向に対する応力に弱いという欠点が挙げられる。

特許文献１ではセラミックスや金属などの高剛性粒子が体積割合において４〜９割であり、且つ３次元的に互いに接触した樹脂複合材およびその製造方法が開示されている。そして、ワイヤーソーローラーに代表される摺動部材や歯車などの機械部品において好適に用いることができることが記載されている。

また、特許文献２では少なくともフォルステライト及び窒化ホウ素を主成分として含み、窒化ホウ素が一方向に配向している焼結体であるセラミックス部材、セラミックス部材を用いて形成されるプローブホルダ、及びセラミックス部材の製造方法が開示されている。そして、半導体検査や液晶検査に用いられるマイクロコンタクタにおいて、検査対象の回路構造と検査用の信号を送出する回路構造とを電気的に接続するプローブを挿入するプローブホルダの材料として好適に用いることができることが記載されている。

特許文献３では、形状または熱伝導率の異方性の大きい充填材を、熱硬化性樹脂材料に混合して分散させ、前記熱硬化性樹脂を硬化させ、硬化した熱硬化性樹脂を粉砕し、充填材の分散した熱硬化性樹脂を熱可塑性樹脂と混合して成形体用樹脂組成物とし、該樹脂組成物を加熱して軟化させ所望の形状に成形する方法が開示されている。

特許文献４、５では、窒化アルミ−窒化硼素複合体（ＡｌＮ−ＢＮ）、アルミナ−窒化硼素複合体（Ａｌ_２Ｏ_３−ＢＮ）、酸化ジルコン−窒化硼素複合体（ＺｒＯ_２−ＢＮ）、窒化珪素−窒化硼素複合体（Ｓｉ_３Ｎ_４−ＢＮ）、六方晶窒化硼素（ｈ−ＢＮ）、β−ウォラストナイト（β−ＣａＳｉＯ_３）、雲母およびシラスからなる群から選択されたもの無機連続気孔体に熱硬化性樹脂（II）を含浸し、硬化させた板状体とすることを特徴とするプリント配線用基板の製造法が開示されている。そして、高周波用や半導体チップの直接搭載用などとして好適に用いることができることが記載されている。

特許文献６では、多孔質ポリイミドシートを出発原料として合成された三次元骨格構造を持ち、グラファイト構造を持つＢ−Ｃ−Ｎ系の多孔体と、その気孔部に樹脂を含浸して複合材料とした放熱材料について開示されている。通常の炭素多孔体に樹脂を含浸させたものよりも熱抵抗が小さく、多孔体をｈ−ＢＮに転化させることで絶縁性の複合材料となり、熱抵抗が小さく絶縁性が必要とされる電子部品の冷却用材料として有望であることが記載されている。

（第２観点）
また、従来のような厚み方向又は面方向の一方向だけの放熱だけではなく、厚み方向及び面方向への両方向への高い放熱性が求められている。

特許文献７では、結晶構造が三次元網目状であって開放気孔を有する多孔質セラミツクス質焼結体の前記開放気孔中に樹脂を充填したことを特徴とするセラミツクス質複合体からなる電子回路用基板であって、前記多孔質セラミツクス質焼結体が、平均結晶粒径が１０μｍ以下の結晶粒のセラミツクス材料から構成されていることを特徴とする電子回路用基板が提案されている。しかしながら、特許文献７の方法では鱗片状窒化ホウ素粒子をランダムに配向させることは困難であり、熱伝導率の異方性は低減できなかった。

特許文献２の方法では鱗片状窒化ホウ素の配向度がＩ．Ｏ．Ｐ．（ＴｈｅＩｎｄｅｘｏｆＯｒｉｅｎｔａｔｉｏｎＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）が０．０７以下と配向度が大きいため、熱伝導率の異方性は低減できなかった。

特許文献３の方法では、熱伝導率は最高５．８Ｗ／（ｍ・Ｋ）と低いことに加え、一旦作成した熱硬化性樹脂を粉砕し、再度混合・軟化させる過程を経るため、不純物の混入や樹脂の軟化状態の均一性に起因する信頼性の観点で課題があった。

特許文献８では、樹脂成形を行う際の金型温度を高温化することで、無機フィラーの排熱方向をランダムにする方法が提案されている。しかしながら、特許文献８の方法では、無機フィラーの配向制御が不十分であり、熱伝導率の異方性低減が不十分であった。

特許文献９では、窒化ホウ素の製造条件を調整することで、鱗片状窒化ホウ素粒子が集合した松ぽっくり状の窒化ホウ素粉末を製造する方法が提案されている。しかしながら、特許文献９の方法では、熱伝導性シートを作成する工程の、コーティング工程や加熱プレス工程で松ぽっくり状の窒化ホウ素集合粒子の一部が配向してしまい、熱伝導率の異方性低減が不十分であった。

特許文献１０では、窒化ホウ素焼結体及び複合焼結体にセラミックス粉スラリーを含浸してダストフリーとすることが提案されている。しかしながら、特許文献１０の窒化ホウ素焼結体及び複合焼結体は一般に粉末成型やホットプレスを経て製造されているため窒化ホウ素の配向は避けらず、熱伝導率に異方性があった。

特許文献１１では、板状窒化ホウ素粒子と、５０℃以下のガラス転移温度（Ｔｇ）を有する有機高分子化合物と、を含有し、前記板状窒化ホウ素粒子が、シートの厚み方向に対しその長軸方向で配向した熱伝導シートが提案されている。しかしながら、特許文献１１の方法では、熱伝導シートの厚み方向の熱伝導率は最高２６．９Ｗ／（ｍ・Ｋ）と高いが、板状窒化ホウ素粒子が配向しているため、熱伝導率に異方性があった。

従来技術の放熱部材は、窒化ホウ素等のセラミックス粉末と樹脂の混合工程、押し出し成形工程やコーティング工程、加熱プレス工程等を経て製造されているため、窒化ホウ素結晶の配向を避けることが困難であるため、熱伝導率の異方性低減には限界があった。球状粒子である酸化アルミニウム粉末や酸化ケイ素粉末等を用いると配向の問題は起きにくいが、これらセラミックス粉末は熱伝導率が２０〜３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度と窒化ホウ素に比べて低いことに加え、粒子が硬質であるため装置や金型を摩耗させる問題があった。また、従来技術で製造される放熱部材では、窒化ホウ素等の熱伝導性フィラーを粉末状で添加していたため、伝熱ネットワークを形成させるために熱伝導性フィラーの充填量を６０体積％程度まで増加させる必要があったが、本手法はコストの増大を招く上に熱伝導率も６Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であり、昨今の高熱伝導化の要求に十分応えることが困難であった。

放熱部材が使用される電子部品において、従来技術の熱伝導率の異方性が大きい放熱部材では、冷却ユニットや熱輸送ユニットの配置に制約があるため、電子機器の更なる軽薄短小化に追従することが困難となってきている。そのため、熱伝導率に優れ、熱伝導率の異方性が小さい放熱部材の開発が強く期待されている。

これらの課題に対し、特定のカルシウム含有率、窒化ホウ素の黒鉛化指数を有し、平均粒径を適切に制御した鱗片状窒化ホウ素粒子を、窒化ホウ素結晶の配向度を小さく、３次元に結合させて窒化ホウ素粒子間の接触性を高めた窒化ホウ素焼結体と、樹脂を含む樹脂含浸窒化ホウ素焼結体を用いて放熱部材を製造することで、熱伝導率に優れ、熱伝導率の異方性が小さい放熱部材を作成することが可能である。しかし、このような観点に立った技術の提案は今まで見られない。

特開２００２−２１２３０９号公報特開２０１０−２７５１４９号公報特開２００８−２４８０４８号公報特開平５−２９１７０６号公報特開平６−１５２０８６号公報特開２０１０−１５３５３８号公報特公平５−８２７６０号公報特開２０１１−２０４４４号公報特開平９−２０２６６３号公報特開２００９−２６３１４７号公報ＷＯ２０１０／０４７２７８号公報

（第１観点）
しかしながら、特許文献１の方法ではセラミックスや金属などが３次元的に互いに接触させた成形物に対して、樹脂を含浸させることで耐摩耗性や電気絶縁性の向上を図っているが、熱伝導率の向上に関しては、十分ではなかった。

特許文献２では、少なくともフォルステライト及び窒化ホウ素を主成分として含み、窒化ホウ素が一方向に配向している焼結体であるセラミックス部材、セラミックス部材を用いて形成されるプローブホルダ、及びセラミックス部材の製造方法が提案され、快削性と共に、シリコンに近い熱膨張係数を有し、高い強度を備えたセラミックス部材が提案されているが、熱伝導率の向上に関しては、十分ではなかった。

特許文献４、５では、焼結体窒化ホウ素単体への樹脂含浸の記載はなく、熱伝導率は最高４５Ｗ／（ｍ・Ｋ）でありながら曲げ強度が２８ＭＰａと低く、高熱伝導率と高強度の実現が困難である。

特許文献６では、シートの厚みが１００μｍ以下であり、樹脂の軟化状態の均一性や耐湿状態における窒化ホウ素に起因する信頼性の観点で課題があった。

従来技術の放熱部材は、窒化ホウ素等のセラミックス粉末と樹脂の混合工程、押し出し成形工程やコーティング工程、加熱プレス工程等を経て製造されているため、３次元的に窒化ホウ素を接触させた構造を有することが困難であるため、熱伝導率の向上には限界があった。また、球状粒子である酸化アルミニウム粉末や酸化ケイ素粉末等を用いた場合においても、これらセラミックス粉末は熱伝導率が２０〜３０Ｗ／ｍＫ程度と窒化ホウ素に比べて低いことに加え、粒子が硬質であるため装置や金型を摩耗させる問題があった。また、従来技術で製造される放熱部材では、熱伝導率を高めるために窒化ホウ素等のセラミックス粉末の充填量を６０質量％程度まで増加させる必要があるが、本手法はコストの増大を招くため、放熱部材のコストと性能と両立することが困難であった。また、結晶粒子が三次元網目構造に結合しており、開気孔を有するセラミックスに樹脂を含浸した加工性、強度に優れる回路基板の製造方法は公知である。しかし、熱伝導率を寄与する場合には窒化ホウ素等を添加するとの記載はあるものの、高熱伝導と曲げ強さを実現することは困難であった。

これらの課題に対し、本発明では放熱性を重視したものであり、複合化により熱伝導率と強度を改善している。具体的には窒化ホウ素焼結体内部の空隙に樹脂を含浸し、板状に切り出して放熱部材を製造することで、配向を任意の方向に制御することが可能となり、熱伝導率に優れた任意の厚みの放熱部材を作製する事が容易となり、湿度や熱サイクルに対する高い信頼性が得られる放熱部材の作成が可能である。また、窒化ホウ素の充填量が比較的低い場合においても、３次元的に窒化ホウ素を接触させた構造を有する為に熱伝導率に優れた放熱部材を作成することが可能である。しかし、このような観点に立った技術の提案は今まで見られない。

本発明は、パワーデバイスなどの発熱性電子部品の放熱部材として好適に用いられ、特にプリント配線板の絶縁層、熱インターフェース材及び自動車用両面放熱パワーモジュールに用いられる、熱伝導率及び強度に優れた放熱部材を提供する。

（第２観点）

本発明は、パワーデバイスなどの発熱性電子部品の放熱部材として好適に用いられ、特にプリント配線板の絶縁層、熱インターフェース材、パワーモジュール用基板及び自動車用両面放熱パワーモジュールに用いられる、熱伝導率に優れ、熱伝導率の異方性が小さい樹脂含浸窒化ホウ素焼結体を提供する。

上記課題は、以下に示す本発明の第１〜第２観点の少なくとも一方によって解決可能である。以下の第１〜第２観点について述べた内容は、互いに組み合わせ可能であり、組み合わせることによってより優れた効果が得られる。本発明の第１観点の内容によって第１観点の目的及び効果が達成され、本発明の第２観点の内容によって第２観点の目的及び効果が達成される。

（第１観点）
上記の課題を解決するために、本発明においては、以下の手段を採用する。
（１）窒化ホウ素粒子が３次元に結合した窒化ホウ素焼結体３０〜９０体積％と樹脂１０〜７０体積％からなり、窒化ホウ素焼結体の気孔率が１０〜７０％、窒化ホウ素焼結体の窒化ホウ素粒子の平均長径が１０μｍ以上、粉末Ｘ線回折法による黒鉛化指数（ＧＩ、ＧｒａｐｈｉｔｉｚａｔｉｏｎＩｎｄｅｘ）が４．０以下であり、窒化ホウ素焼結体の窒化ホウ素粒子の下式のＩ．Ｏ．Ｐ．（ＴｈｅＩｎｄｅｘｏｆＯｒｉｅｎｔａｔｉｏｎＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）による配向度が０．０１〜０．０５又は２０〜１００である樹脂含浸窒化ホウ素焼結体。
Ｉ．Ｏ．Ｐ．は、窒化ホウ素焼結体の高さ方向に平行方向から測定した面のＸ線回析の（００２）回析線と（１００）回析線との強度比、および上記焼結体の高さ方向に垂直方向から測定した面のＸ線回析の（００２）回析線と（１００）回析線との強度比から下式で算出される。
Ｉ．Ｏ．Ｐ．＝（Ｉ１００／Ｉ００２）ｐａｒ．／（Ｉ１００／Ｉ００２）ｐｅｒｐ．
（２）樹脂含浸窒化ホウ素焼結体の高さ方向から測定したショア硬度が２５ＨＳ以下である前記（１）に記載の樹脂含浸窒化ホウ素焼結体。
（３）窒化ホウ素粒子が３次元に結合した窒化ホウ素焼結体の高さ方向に対して窒化ホウ素粒子の１００面（ａ軸）が配向し、その時の窒化ホウ素焼結体の高さ方向より測定した三点曲げ強さが３〜１５ＭＰａ、熱伝導率が４０〜１１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である前記（１）又は（２）に記載の樹脂含浸窒化ホウ素焼結体。
（４）窒化ホウ素粒子が３次元に結合した窒化ホウ素焼結体の高さ方向に対して窒化ホウ素粒子の００２面（ｃ軸）が配向し、その時の窒化ホウ素焼結体の高さ方向より測定した三点曲げ強さが１０〜４０ＭＰａ、熱伝導率が１０〜４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である前記（１）又は（２）に記載の樹脂含浸窒化ホウ素焼結体。

（第２観点）

上記の課題を解決するために、本発明においては、以下の手段を採用する。
（５）窒化ホウ素粒子が３次元に結合した窒化ホウ素焼結体３０〜９０体積％と、樹脂１０〜７０体積％を含有してなり、窒化ホウ素焼結体のカルシウムの含有率が５００〜５０００ｐｐｍ、窒化ホウ素焼結体の粉末Ｘ線回折法による黒鉛化指数（ＧＩ、ＧｒａｐｈｉｔｉｚａｔｉｏｎＩｎｄｅｘ）が０．８〜４．０であり、窒化ホウ素焼結体が平均長径１０μｍ以上の鱗片状窒化ホウ素粒子からなり、窒化ホウ素焼結体の高さ方向に平行方向から測定した面のＸ線回析の（００２）回析線と（１００）回析線との強度比、および窒化ホウ素焼結体の高さ方向に垂直方向から測定した面のＸ線回析の（００２）回析線と（１００）回析線との強度比から、下式で算出されるＩ．Ｏ．Ｐ．（ＴｈｅＩｎｄｅｘｏｆＯｒｉｅｎｔａｔｉｏｎＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）の配向度が０．６〜１．４であることを特徴とする樹脂含浸窒化ホウ素焼結体。
Ｉ．Ｏ．Ｐ．＝（Ｉ１００／Ｉ００２）ｐａｒ．／（Ｉ１００／Ｉ００２）ｐｅｒｐ．
（６）窒化ホウ素粒子が３次元に結合した窒化ホウ素焼結体の三点曲げ強さが５〜４０ＭＰａ、熱伝導率が５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、全気孔率が７０％以下であることを特徴とする前記（５）に記載の樹脂含浸窒化ホウ素焼結体。

（共通）
（７）樹脂が熱硬化性樹脂である前記（１）〜（６）のいずれか一項に記載の樹脂含浸窒化ホウ素焼結体。
（８）前記（１）〜（５）のいずれか一項に記載の樹脂含浸窒化ホウ素焼結体を用いる放熱部材。

（９）前記（６）に記載の放熱部材を用いることを特徴とするパワーモジュール用基板。
（１０）前記（７）に記載の放熱部材を用いることを特徴とする自動車用両面放熱パワーモジュール。

本発明の第１観点により、熱伝導率及び強度に優れた放熱部材が得られるという効果を奏する。
本発明の第２観点により、熱伝導率に優れ、熱伝導率の異方性が小さい樹脂含浸窒化ホウ素焼結体を用いた放熱部材が得られるという効果を奏する。

以下の本発明の実施形態について説明する。以下、第１観点と第２観点を分けて説明するが、第１観点と第２観点の両方の特徴を有する実施形態も可能である。以下の説明では、第１観点と第２観点の共通事項については、第１観点において説明し、第２観点では繰り返さない。従って、第１観点で述べた内容は、その趣旨に反しない限り、第２観点にも適用可能である。

本発明では、窒化ホウ素の一次粒子を「窒化ホウ素粒子」、一次粒子同士が焼結により結合した状態で２個以上集合した状態を「窒化ホウ素焼結体」、窒化ホウ素焼結体と樹脂からなる複合体を「樹脂含浸窒化ホウ素焼結体」、樹脂含浸窒化ホウ素焼結体の樹脂を灰化させて得た成形体を「窒化ホウ素成型体」と定義する。窒化ホウ素成形体は、樹脂含浸窒化ホウ素焼結体を大気中６５０〜１０００℃で１ｈｒ焼成し、樹脂成分を灰化させることで得ることができる。焼結による結合は、走査型電子顕微鏡（例えば「ＪＳＭ−６０１０ＬＡ」（日本電子社製））を用いて、窒化ホウ素粒子の断面の一次粒子同士の結合部分を観察することにより評価することができる。観察の前処理として、窒化ホウ素粒子を樹脂で包埋後、ＣＰ（クロスセクションポリッシャー）法により加工し、試料台に固定した後にオスミウムコーティングを行った。観察倍率は１０００倍又は１５００倍である。

（第１観点）
本発明の第１観点の樹脂含浸窒化ホウ素焼結体を用いた放熱部材は、特定のＩ．Ｏ．Ｐ．（ＴｈｅＩｎｄｅｘｏｆＯｒｉｅｎｔａｔｉｏｎＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）で表される配向度を有し、窒化ホウ素粒子の平均長径を制御した窒化ホウ素焼結体に、特定量の樹脂を含浸することにより、従来の技術では達成できなかった、熱伝導率及び強度に優れた放熱部材を得ることができるものである。

本発明の第１観点の窒化ホウ素焼結体は、Ｉ．Ｏ．Ｐ．（ＴｈｅＩｎｄｅｘｏｆＯｒｉｅｎｔａｔｉｏｎＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）で表される配向度が０．０１〜０．０５又は２０〜１００、粉末Ｘ線回折法による黒鉛化指数（ＧＩ、ＧｒａｐｈｉｔｉｚａｔｉｏｎＩｎｄｅｘ）が４．０以下、気孔率が１０〜７０％であり、窒化ホウ素焼結体の窒化ホウ素粒子の平均長径が１０μｍ以上の３次元に結合した組織を有する窒化ホウ素からなる。このように設計された窒化ホウ素焼結体はこれまで存在せず、高い熱伝導率と高強度を確保するために非常に重要な因子である。

さらに、本発明の樹脂含浸窒化ホウ素焼結体のショア硬度を２５ＨＳ以下に制御することにより、靭性に優れ、荷重環境下においてもグリースを用いることなく、熱抵抗の低減を図ることができる。

従来技術との大きな違いとして、本発明の第１観点の樹脂含浸窒化ホウ素焼結体は、窒化ホウ素粒子が焼結により３次元に結合した窒化ホウ素焼結体からなることである。３次元の結合はＳＥＭ等で観察されるような単なる接触ではなく、樹脂含浸窒化ホウ素焼結体の樹脂成分を灰化させて得た窒化ホウ素成型体の３点曲げ強さ及び熱伝導率を測定することにより評価することができる。窒化ホウ素粉末と樹脂とを混合して製造される従来の樹脂含浸窒化ホウ素焼結体は、窒化ホウ素同士の３次元な結合力が弱いため樹脂成分の灰化後に残存した窒化ホウ素は、粉体化して形状を保つことができず、または形状を保った場合においても３点曲げ強さ及び熱伝導率が要求特性を満たさない。

＜平均長径＞
本発明の窒化ホウ素焼結体中の窒化ホウ素粒子の平均長径が１０μｍ以上である。１０μｍより小さいと窒化ホウ素焼結体の気孔径が小さくなり樹脂含浸が不完全状態となるために、窒化ホウ素焼結体自身の強度は向上するものの、樹脂による強度増加の効果が小さくなり、樹脂含浸窒化ホウ素焼結体としての強度は低下する。また、鱗片状窒化ホウ素粒子同士の接触点数が増加し、結果として樹脂含浸窒化ホウ素焼結体の熱伝導率が低下する。平均長径の上限については特に制限はないが、鱗片状窒化ホウ素粒子の平均長径を５０μｍ以上にすることは難しく、上限としては、５０μｍ程度が実際的である。

＜平均長径の定義・評価方法＞
平均長径は、観察の前処理として、窒化ホウ素焼結体を樹脂で包埋後、ＣＰ（クロスセクションポリッシャー）法により加工し、試料台に固定した後にオスミウムコーティングを行った。その後、走査型電子顕微鏡、例えば「ＪＳＭ−６０１０ＬＡ」（日本電子社製）にてＳＥＭ像を撮影し、得られた断面の粒子像を画像解析ソフトウェア、例えば「Ａ像くん」（旭化成エンジニアリング社製）又は「Ｍａｃ−ＶｉｅｗＶｅｒ．４．０」（マウンテック社製）に取り込み、測定することができる。この際の画像の倍率は１０００倍、画像解析の画素数は１５１０万画素であった。マニュアル測定で、得られた任意の粒子１００個の長径を求めその平均値を平均長径とした。
窒化ホウ素成形体も同様に測定を行った。

＜気孔率及びその評価方法＞
本発明の窒化ホウ素焼結体において、窒化ホウ素粒子が３０〜９０体積％からなる３次元に結合した組織を有することが樹脂含浸窒化ホウ素焼結体の電気絶縁性及び熱伝導率の観点から望ましい。気孔率は７０％以下が好ましく、５０％以下がさらに好ましい。この範囲内であることが樹脂含浸窒化ホウ素焼結体の熱伝導率を高める為に好ましい。また、樹脂含浸によって十分に強度を向上させるようにすべく、気孔率は、１０％以上が好ましい。窒化ホウ素焼結体の気孔率の測定は、窒化ホウ素焼結体の寸法と質量から求めたかさ密度（Ｄ）と窒化ホウ素の理論密度（２．２８ｇ／ｃｍ^３）から、下式により求めることができる。窒化ホウ素成形体も同様に測定を行った。
かさ密度（Ｄ）＝質量／体積
窒化ホウ素焼結体の気孔率＝１−（Ｄ／２．２８）
気孔率は、窒化ホウ素焼結体を等方圧加圧する際の圧力によって調整することができる。

＜配向度＞
本発明の第１観点の窒化ホウ素焼結体において、Ｉ．Ｏ．Ｐ．（ＴｈｅＩｎｄｅｘｏｆＯｒｉｅｎｔａｔｉｏｎＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）で表される配向度が０．０１〜０．０５又は２０〜１００である。Ｉ．Ｏ．Ｐ．が０．０１〜０．０５又は２０〜１００の範囲以外では、窒化ホウ素焼結体中の窒化ホウ素結晶が無配向状態にあり、樹脂含浸窒化ホウ素焼結体の熱伝導率の異方性が小さくなり、任意の方向に対して優位な熱伝導率を得ることが困難である。配向度は、原料であるアモルファス窒化ホウ素粉末及び六方晶窒化ホウ素粉末粒子の配合量または、成型方法によって制御することができる。

＜配向度の定義及び評価方法＞
窒化ホウ素結晶のＩ．Ｏ．Ｐ．は、窒化ホウ素焼結体の高さ方向に平行方向から測定した面のＸ線回析の（００２）回析線と（１００）回析線との強度比、および上記窒化ホウ素焼結体の高さ方向に垂直方向から測定した面のＸ線回析の（００２）回析線と（１００）回析線との強度比から、下式で算出される。
Ｉ．Ｏ．Ｐ．＝（Ｉ１００／Ｉ００２）ｐａｒ．／（Ｉ１００／Ｉ００２）ｐｅｒｐ．

Ｉ．Ｏ．Ｐ．＝１の場合は、試料中の窒化ホウ素結晶の方向がランダムであることを意味する。Ｉ．Ｏ．Ｐ．が１より小さいということは、窒化ホウ素焼結体中の窒化ホウ素結晶の（１００）面、すなわち窒化ホウ素結晶のａ軸が、高さ方向と垂直に配向していることを意味し、Ｉ．Ｏ．Ｐ．が１を超えると、窒化ホウ素焼結体中の窒化ホウ素結晶の（１００）面、すなわち窒化ホウ素結晶のａ軸が、高さ方向と並行に配向していることを意味する。Ｉ．Ｏ．Ｐ．の測定は、例えば、「Ｄ８ＡＤＶＡＮＣＥＳｕｐｅｒＳｐｅｅｄ」（ブルカー・エイエックスエス社製）を用いて測定できる。測定は、Ｘ線源はＣｕＫα線を用い、管電圧は４５ｋＶ、管電流は３６０ｍＡである。
窒化ホウ素成形体も同様に測定を行った。

＜黒鉛化指数（ＧＩ）＞
黒鉛化指数（ＧＩ：ＧｒａｐｈｉｔｉｚａｔｉｏｎＩｎｄｅｘ）はＸ線回折図の（１００）面、（１０１）面及び（１０２）面のピークの積分強度比、すなわち面積比で下式によって求めることができる｛Ｊ．Ｔｈｏｍａｓ，ｅｔ．ａｌ，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．８４，４６１９（１９６２）｝。
ＧＩ＝〔面積｛（１００）＋（１０１）｝〕／〔面積（１０２）〕

完全に結晶化したものでは、ＧＩは１．６０になるとされているが、高結晶性でかつ粒子が十分に成長した鱗片形状の六方晶窒化ホウ素粉末の場合、粒子が配向しやすいためＧＩはさらに小さくなる。すなわち、ＧＩは鱗片形状の六方晶窒化ホウ素粉末の結晶性の指標であり、この値が小さいほど結晶性が高い。本発明の窒化ホウ素成形体においては、ＧＩは４．０以下が好ましい。ＧＩが４．０より大きいということは、窒化ホウ素一次粒子の結晶性が低いことを意味し、窒化ホウ素焼結体の熱伝導率が低下する。また、熱伝導率の異方性を小さくする必要がある場合、ＧＩは０．８以上が好ましい。ＧＩが０．８より小さいということは、窒化ホウ素一次粒子の結晶性が高いことを意味し、窒化ホウ素一次粒子の鱗片形状が発達しすぎているため、樹脂含浸窒化ホウ素焼結体の熱伝導率の異方性が大きくなる。ＧＩは原料である六方晶窒化ホウ素粉末粒子の配合量、カルシウム化合物の添加量及び焼成温度によって制御することができる。

＜黒鉛化指数（ＧＩ）の評価方法＞
ＧＩの測定は、例えば、「Ｄ８ＡＤＶＡＮＣＥＳｕｐｅｒＳｐｅｅｄ」（ブルカー・エイエックスエス社製）を用いて測定できる。測定の前処理として、窒化ホウ素焼結体をメノウ乳鉢により粉砕し、得られた窒化ホウ素粉末をプレス成型した。Ｘ線は、成型体の面内方向の平面の法線に対して、互いに対称となるように照射した。測定時は、Ｘ線源はＣｕＫα線を用い、管電圧は４５ｋＶ、管電流は３６０ｍＡである。
窒化ホウ素成形体も同様に測定を行った。

＜曲げ強さ＞
本発明の樹脂含浸窒化ホウ素焼結体を構成する窒化ホウ素焼結体の強度は、三点曲げ強さを用いた。三点曲げ強さは３〜４０ＭＰａが好ましく、５〜４０ＭＰａがさらに好ましいい。三点曲げ強さが３ＭＰａ又は５ＭＰａより小さいと、窒化ホウ素粒子同士の３次元の結合面積が少なく、結果として樹脂含浸窒化ホウ素焼結体の熱伝導率が低下する。また、実装時の放熱材の破壊の原因となり、結果として電気絶縁性の低下、信頼性の低下を招く。一方４０ＭＰａより大きいと、窒化ホウ素粒子同士の結合面積が大きくなることを意味し、窒化ホウ素焼結体の空隙率が減少する。そのため、樹脂を窒化ホウ素焼結体の内部まで完全に含浸させることが困難となり、結果として樹脂含浸窒化ホウ素焼結体の強度及び電気絶縁性が低下する。曲げ強さは、カルシウム化合物の添加量、窒化ホウ素焼結体を作製する際の焼成温度及び等方圧加圧する際の圧力によって調整することができる。

窒化ホウ素焼結体の高さ方向に対して窒化ホウ素粒子の１００面（ａ軸）が配向した場合には、窒化ホウ素焼結体の高さ方向より測定した曲げ強さが３〜１５ＭＰａであることが、さらに好ましい。また、この場合の高さ方向の熱伝導率は４０〜１１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であることが好ましい。窒化ホウ素焼結体の高さ方向に対して窒化ホウ素粒子の００２面（ｃ軸）が配向した場合には、窒化ホウ素焼結体の高さ方向より測定した曲げ強さが１０〜４０ＭＰａであることが、さらに好ましい。また、この場合の高さ方向の熱伝導率は１０〜４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であることが好ましい。

＜曲げ強さの評価方法＞
窒化ホウ素焼結体の曲げ強さは、ＪＩＳ−Ｒ１６０１に従って室温（２５℃）条件下で測定した。機器はＳＨＩＭＡＺＵ社製「オートグラフＡＧ２０００Ｄ」を用いた。樹脂含浸窒化ホウ素焼結体、窒化ホウ素成形体も同様に測定を行った。

＜絶縁破壊強さとその評価方法＞
本発明の樹脂含浸窒化ホウ素焼結体の絶縁破壊強さは、１５ｋＶ／ｍｍ以上であることが好ましい。１５ｋＶ／ｍｍ未満では、放熱部材として用いる場合に十分な電気絶縁性が得られず好ましくない。絶縁破壊強さの測定は、例えば、「交流耐圧試験機ＩＴＳ−６０００５（東京精電株式会社製）」を用いて測定できる。測定は、ＪＩＳ−Ｃ２１４１に従い、測定用試料を幅５０ｍｍ×長さ５０ｍｍ×厚み１．０ｍｍに加工し、絶縁油中、室温（２５℃）、電極寸法Φ２５ｍｍで行うことができる。

<熱伝導率>
本発明の樹脂含浸窒化ホウ素焼結体を構成する窒化ホウ素焼結体においては、熱伝導率は１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが好ましい。熱伝導率が１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）より小さいと、鱗片状窒化ホウ素粒子同士の３次元の結合力が弱いことを意味し、結果として樹脂含浸窒化ホウ素焼結体の熱伝導率が低下する。熱伝導率は、カルシウム化合物の添加量、窒化ホウ素焼結体を作製する際の焼成温度、及び窒化ホウ素焼結体を等方圧加圧する際の圧力によって調整することができる。

＜熱伝導率測定法＞
窒化ホウ素焼結体、窒化ホウ素成形体及び樹脂含浸窒化ホウ素焼結体の熱伝導率（Ｈ；Ｗ／（ｍ・Ｋ））は、熱拡散率（Ａ：ｍ^２／ｓｅｃ）と密度（Ｂ：ｋｇ／ｍ^３）、比熱容量（Ｃ：Ｊ／（ｋｇ・Ｋ））から、Ｈ＝Ａ×Ｂ×Ｃとして、算出した。熱拡散率は、測定用試料を幅１０ｍｍ×長さ１０ｍｍ×厚さ１．０ｍｍに加工し、レーザーフラッシュ法により求めた。測定装置はキセノンフラッシュアナライザ（「ＬＦＡ４４７ＮａｎｏＦｌａｓｈ」ＮＥＴＺＳＣＨ社製）を用いた。密度はアルキメデス法を用いて求めた。比熱容量は、ＤＳＣ（「ＴｈｅｒｍｏＰｌｕｓＥｖｏＤＳＣ８２３０」リガク社製）を用いて求めた。

＜ショア硬度及びその評価方法＞
本発明の樹脂含浸窒化ホウ素焼結体のショア硬度が２５ＨＳ以下であることが好ましい。ショア硬度が２５ＨＳの値を超えると、樹脂含浸窒化ホウ素焼結体が脆くなり、放熱部材として実装した際に締め付け及び挟み込みの応力による割れの原因となる。また、柔軟性に欠けるため界面抵抗が大きくなり熱抵抗の増大を招く。ショア硬度の測定は、例えば、（島津製作所社製Ｄ型）を用いて測定できる。窒化ホウ素焼結体、窒化ホウ素成形体も同様に測定を行った。

＜熱抵抗及びその評価方法＞
放熱部材として用いる場合、樹脂含浸窒化ホウ素焼結体の熱抵抗は小さければ小さいほど好ましい。界面熱抵抗が大きいと、レーザーフラッシュ法等により算出した熱伝導率と実装時の熱抵抗に大きな乖離が生じ、実装時の熱伝導率の値が低くなる。更に、実装時は界面熱抵抗を緩和するために基板との界面にグリースを塗布するが、ショア硬度が低く界面熱抵抗が小さい樹脂含浸窒化ホウ素焼結体を用いることで、熱伝導率を低下させるグリース量を低減することができる。樹脂含浸窒化ホウ素焼結体の熱抵抗測定は、ＡＳＴＭ−Ｄ５４７０に準拠して測定し、本測定の熱抵抗値はバルクの熱抵抗と接触面の海面熱抵抗を含んだ値となっている。試料サイズは１０ｍｍ×１０ｍｍ、厚さ０．３ｍｍを用い、荷重は９．８ｋｇｆ／ｃｍ^３の条件下でグリースレスにて測定を行った。

＜窒化ホウ素純度及びその評価方法＞
更に、本発明の窒化ホウ素焼結体、窒化ホウ素成形体においては、その窒化ホウ素純度が９５質量％以上であることが好ましい。窒化ホウ素純度は、窒化ホウ素粉末をアルカリ分解後ケルダール法による水蒸気蒸留を行い、留出液中の全窒素を中和適定することによって測定することができる。

＜窒化ホウ素粉末の平均粒径の定義・評価方法＞
窒化ホウ素焼結体の出発原料となる窒化ホウ素粉末の平均粒径は、レーザー回折光散乱法による粒度分布測定において、累積粒度分布の累積値５０％の粒径である。粒度分布測定機としては、例えば「ＭＴ３３００ＥＸ」（日機装社製）にて測定することができる。測定に際しては、溶媒には水、分散剤としてはヘキサメタリン酸を用い、前処理として、３０秒間、ホモジナイザーを用いて２０Ｗの出力をかけて分散処理させた。水の屈折率には１．３３、窒化ホウ素粉末の屈折率については１．８０を用いた。一回当たりの測定時間は３０秒である。

＜窒化ホウ素焼結体の焼結条件＞
本発明の窒化ホウ素焼結体は、窒化ホウ素粉末を含むスラリーを噴霧乾燥機等で球状化処理して得た球状窒化ホウ素粉末を、窒化ホウ素等の容器に充填し、１６００℃以上で１時間以上焼結させて製造することが好ましい。焼結を行わないと、気孔径が小さく、樹脂の含浸が困難となる。１６００℃以上で１時間以上焼成して製造することが特定範囲のＩ．Ｏ．Ｐ．を有する窒化ホウ素焼結体を得るために重要である。焼結温度が１６００℃より低いと、窒化ホウ素の結晶性が十分向上せず、樹脂含浸窒化ホウ素焼結体の熱伝導率が低下する恐れがある。焼結温度の上限については、特に制限はないが、経済性を考慮すると上限としては、２２００℃程度が実際的である。また、焼結時間が１時間より小さいと、窒化ホウ素の結晶性が十分向上せず、窒化ホウ素焼結体の熱伝導率が低下する恐れがある。焼結時間の上限については、特に制限はないが、経済性を考慮すると上限としては、３０時間程度が実際的である。また、焼結は、窒化ホウ素焼結体の酸化を防止する目的で、窒素又はヘリウム又はアルゴン雰囲気下で行うことが好ましい。

＜窒化ホウ素焼結体製造時の昇温速度＞
本発明の窒化ホウ素焼結体の焼結工程おいては、３００〜６００℃までの昇温速度を４０℃／分以下とすることが好ましい。昇温速度が４０℃／分より大きいと、有機バインダーの急激な分解により窒化ホウ素粒子の焼結性に分布が生じ、特性にバラつきが大きくなり信頼性が低下する恐れがある。昇温速度の上限については、特に制限はないが、経済性を考慮すると下限としては、５℃／分程度が実際的である。

＜放熱部材＞
本発明の樹脂含浸窒化ホウ素焼結体を用いた放熱部材について説明する。本発明の放熱部材は、窒化ホウ素焼結体に樹脂を含浸し、硬化させ、樹脂含浸窒化ホウ素焼結体を得た後、マルチワイヤーソー等の装置を用い、任意の厚さに切り出した板状の樹脂含浸窒化ホウ素焼結体を用いることにより、好適に製造することができる。マルチワイヤーソー等の加工装置を用いることにより、任意の厚さに対して大量に切り出す事が可能となり、切削後の面粗度も良好な値を示す。また、切り出しの際、樹脂含浸窒化ホウ素焼結体の向きを変えることで任意の方向に対して優位な熱伝導率を有した板状の樹脂含浸窒化ホウ素焼結体を得ることも容易である。

<窒化ホウ素焼結体の高密度化>
本発明の窒化ホウ素焼結体は、鱗片窒化ホウ素粒子同士の密着性を高めて熱伝導率を増加させる目的で、等方圧加圧による高密度化工程を経て製造されることが特徴的である。加圧方法としては、例えばＣＩＰ（冷間等方圧加圧成形）機による冷間等方圧加圧がある。窒化ホウ素焼結体をビニール袋に密封しゴム型に入れ、ＣＩＰ機を用いて加圧する。好ましい圧力は１〜３００ＭＰａである。

＜樹脂との複合＞
次に、窒化ホウ素焼結体と樹脂との複合方法について説明する。本発明の樹脂含浸窒化ホウ素焼結体は、窒化ホウ素焼結体に樹脂を含浸し、硬化させることで好適に製造することができる。樹脂の含浸は、真空含浸、１〜３００ＭＰａ（好ましくは３〜３００ＭＰａ）での加圧含浸、室温〜１５０℃までの加熱含浸又はそれらの組合せの含浸で行うことができる。真空含浸時の圧力は、１０００Ｐａ以下が好ましく、５０Ｐａ以下が更に好ましい。加圧含浸では、圧力１ＭＰａ未満では窒化ホウ素焼結体の内部まで樹脂が十分含浸できず、３００ＭＰａ以上では設備が大規模になるためコスト的に不利である。樹脂の粘度を低下させることで、窒化ホウ素焼結体の内部まで樹脂を含浸させることができるので、加圧時に３０〜３００℃に加熱して、樹脂の粘度を低下させることが更に好ましい。

＜樹脂＞
樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、シリコーンゴム、アクリル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル、フッ素樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド等のポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、全芳香族ポリエステル、ポリスルホン、液晶ポリマー、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、マレイミド変性樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＡＳ（アクリロニトリル−アクリルゴム・スチレン）樹脂、ＡＥＳ（アクリロニトリル・エチレン・プロピレン・ジエンゴム−スチレン）樹脂、ポリグリコール酸樹脂、ポリフタルアミド、ポリアセタール等を用いることができる。特にエポキシ樹脂は、耐熱性と銅箔回路への接着強度が優れていることから、プリント配線板の絶縁層として好適である。また、シリコーン樹脂は耐熱性、柔軟性及びヒートシンク等への密着性が優れていることから熱インターフェース材として好適である。これら樹脂、特に熱硬化性樹脂には適宜、硬化剤、無機フィラー、シランカップリング剤、さらには濡れ性やレベリング性の向上及び粘度低下を促進して加熱加圧成形時の欠陥の発生を低減する添加剤を含有することができる。この添加剤としては、例えば、消泡剤、表面調整剤、湿潤分散剤等がある。また、樹脂が、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化亜鉛、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、水酸化アルミニウムの群から選ばれた１種又は２種以上のセラミックス粉末を含むと一層好ましい。窒化ホウ素粒子間に、セラミックス粒子を充填することができるので、結果として窒化ホウ素樹脂成形体の熱伝導率を向上させることができる。樹脂及びセラミックス粉末含有樹脂は、必要に応じて溶剤で希釈して使用しても良い。溶剤としては、例えば、エタノール及びイソプロパノール等のアルコール類、２−メトキシエタノール、１−メトキシエタノール、２−エトキシエタノール、１−エトキシ−２−プロパノール、２−ブトキシエタノール、２−（２−メトキシエトキシ）エタノール、２−（２−エトキシエトキシ）エタノール及び２−（２−ブトキシエトキシ）エタノール等のエーテルアルコール類、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル等のグリコールエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン及びジイソブチルケトンケトン等のケトン類、トルエン及びキシレン等の炭化水素類が挙げられる。なお、これらの希釈剤は、単独で使用しても、２種以上を混合して使用してもよい。

（第２観点）
本発明の第２観点の樹脂含浸窒化ホウ素焼結体は、特定のカルシウム含有率、窒化ホウ素の黒鉛化指数を有し、平均長径を適切に制御した鱗片状窒化ホウ素粒子を、窒化ホウ素結晶の配向度を小さくして、更に３次元に結合させて窒化ホウ素粒子間の接触性を高めた窒化ホウ素焼結体と、樹脂とを含む樹脂含浸窒化ホウ素焼結体を用いることで、従来の技術では達成できなかった、熱伝導率に優れ、熱伝導率の異方性が小さい放熱部材を得ることができるものである。

本発明の第２観点の樹脂含浸窒化ホウ素焼結体は、３次元に結合した窒化ホウ素焼結体３０〜９０体積％と、樹脂１０〜７０体積％を含み、窒化ホウ素焼結体が平均長径１０μｍ以上の鱗片状窒化ホウ素粒子からなり、Ｉ．Ｏ．Ｐ．で表される配向度が０．６〜１．４であり、カルシウムの含有率が５００〜５０００ｐｐｍ、粉末Ｘ線回折法による黒鉛化指数が０．８〜４．０である。このように設計された樹脂含浸窒化ホウ素焼結体はこれまで存在せず、放熱部材として使用した場合に高い熱伝導率と熱伝導率の異方性の小ささを確保するために非常に重要な因子である。

従来技術との大きな違いとして、本発明の第２観点の樹脂含浸窒化ホウ素焼結体は、窒化ホウ素粒子が焼結により３次元に結合した窒化ホウ素焼結体からなることである。３次元の結合の意味は、第１観点で説明した通りである。また、従来技術では窒化ホウ素結晶の配向度が大きいため、熱伝導率の異方性を小さくするには限界があった。

<配向度>
樹脂含浸窒化ホウ素焼結体の熱伝導率の異方性を小さくするためには、窒化ホウ素結晶の配向度を小さくすることが必要である。樹脂含浸窒化ホウ素焼結体を構成する窒化ホウ素焼結体において、Ｉ．Ｏ．Ｐ．で表される配向度が０．６〜１．４である。Ｉ．Ｏ．Ｐ．が０．６〜１．４の範囲以外では、窒化ホウ素結晶が特定方向に配向するため、樹脂含浸窒化ホウ素焼結体の熱伝導率の異方性が大きくなる。配向度は、原料であるアモルファス窒化ホウ素粉末及び六方晶窒化ホウ素粉末粒子の配合量によって制御することができる。なお、一般に、従来技術によって製造された窒化ホウ素焼結体のＩ.Ｏ.Ｐ.は０．５以下又は２以上である。配向度の定義及び評価方法は、第１観点で説明した通りである。

<カルシウムの含有率及びその評価方法>
本発明の第２観点の樹脂含浸窒化ホウ素焼結体において特に重要なことは、窒化ホウ素焼結体のカルシウムの含有率を５００〜５０００ｐｐｍとしたことである。カルシウムの含有率が５００ｐｐｍより小さいと、窒化ホウ素の焼結が十分進まずに粉体化するため、焼結体として取り出すことができない。カルシウムの含有率が５０００ｐｐｍより大きいと、樹脂含浸窒化ホウ素焼結体の熱伝導率が低下する。さらに好ましい範囲は、１０００〜４５００ｐｐｍである。カルシウムの含有率は、例えば、波長分散型蛍光Ｘ線分析装置「ＺＳＸＰｒｉｍｕｓII」（ＲＩＧＡＫＵ社製）を用いて測定できる。測定の前処理として、窒化ホウ素焼結体をメノウ乳鉢を用いて粉砕し、得られた窒化ホウ素粉末をプレス成型した。測定時は、Ｘ線管球はＲｈ管球を用い、Ｘ線管電力は３．０ｋＷ、測定径はΦ＝３０ｍｍである。窒化ホウ素成型体についても同様に測定を行った。

以下、本発明を実施例、比較例をあげて更に具体的に説明する。
（第１観点）
＜窒化ホウ素焼結体の作成＞
酸素含有量１．５％、窒化ホウ素純度９７．６％、平均粒径６．０μｍであるアモルファス窒化ホウ素粉末、酸素含有量０．３％、窒化ホウ素純度９９．０％、平均粒径１８．０μｍ又は３０．０μｍである六方晶窒化ホウ素粉末を、ヘンシェルミキサーを用いて混合粉を作製した。そして、この成形用の混合粉末を用いて、５ＭＰａでブロック状にプレス成形した。得られたブロック成形体をバッチ式高周波炉にて窒素流量１０Ｌ／ｍｉｎで焼結させることで窒化ホウ素焼結体を得た。一部の実験条件においては、焼結前のブロック成形体に対して、冷間等方圧加圧法（ＣＩＰ）により１０〜１００ＭＰａの間で加圧処理を行った。

＜エポキシ樹脂の真空含浸＞
得られた窒化ホウ素焼結体へ樹脂含浸を行った。窒化ホウ素焼結体及びエポキシ樹脂（「ボンドＥ２０５」コニシ社製）と付属の硬化剤の混合物を圧力５０Ｐａの真空中で１０分間脱気した後、真空下で窒化ホウ素焼結体に注ぎ込み、２０分間含浸した。その後、大気圧下で、温度１５０℃で６０分間加熱して樹脂を硬化させ、樹脂含浸窒化ホウ素焼結体を得た。

＜板状樹脂含浸窒化ホウ素焼結体の作製＞
得られた樹脂含浸窒化ホウ素焼結体の放熱部材としての特性を評価するため、任意の形状にマルチワイヤーソー又はマシニングセンターを用い加工を行った。この際、厚さ方向に対して窒化ホウ素粒子の１００面（ａ軸）もしくは００２面（ｃ軸）が配向するように切り出した。また、得られた樹脂含浸窒化ホウ素焼結体を、空気中１０００℃で１ｈｒ焼成し、樹脂成分を灰化させて窒化ホウ素成型体を得た。窒化ホウ素焼結体と樹脂含浸窒化ホウ素焼結体の評価結果を表１−１〜表１−２に示す。

窒化ホウ素焼結体と窒化ホウ素成型体は、窒化ホウ素粒子の平均長径、高さ方向に対する窒化ホウ素粒子の１００面（ａ軸）又は００２面（ｃ軸）の配向、気孔率、Ｉ．Ｏ．Ｐ．、粉末Ｘ線回折法による黒鉛化指数、ショア硬度が同じであった。
また、窒化ホウ素焼結体と窒化ホウ素成型体は、高さ方向に対して窒化ホウ素粒子の１００面（ａ軸）が配向した時の高さ方向より測定した曲げ強さ及び熱伝導率と、高さ方向に対して窒化ホウ素粒子の００２面（ｃ軸）が配向した時の高さ方向より測定した曲げ強さ及び熱伝導率が同じであった。

実施例と比較例の対比から明らかなように、本発明の第１観点の板状樹脂含浸窒化ホウ素焼結体を用いた放熱部材は、熱伝導率が高くと曲げ強度が高く、優れた物性を示している。

（第２観点）
＜窒化ホウ素焼結体の作成＞
アモルファス窒化ホウ素粉末、六方晶窒化ホウ素粉末及び炭酸カルシウム（「ＰＣ−７００」白石工業社製）を、ヘンシェルミキサーを用いて混合した後、水を添加してボールミルで５時間粉砕し、水スラリーを得た。さらに、水スラリーに対して、ポリビニルアルコール樹脂（「ゴーセノール」日本合成化学社製）を０．５質量％となるように添加し、溶解するまで５０℃で加熱撹拌した後、噴霧乾燥機にて乾燥温度２３０℃で球状化処理を行った。なお、噴霧乾燥機の球状化装置としては、回転式アトマイザーを使用した。得られた処理物を窒化ホウ素製容器に充填し、バッチ式高周波炉にて窒素流量５Ｌ／ｍｉｎで常圧焼結させた後、窒化ホウ素容器から焼結体を取り出して窒化ホウ素焼結体を得た。その後、ＣＩＰを用いて窒化ホウ素焼結体を所定の条件で加圧し、高密度化を行った。表２−１に示すように、窒化ホウ素粉末の平均粒径、配合割合、噴霧乾燥条件、焼成条件、ＣＩＰ圧力条件を調整して、１７種の窒化ホウ素焼結体を製造した。

＜エポキシ樹脂の含浸、実施例２−１〜２−９及び比較例２−１〜２−８＞
得られた窒化ホウ素焼結体に樹脂含浸を行った。窒化ホウ素焼結体と、エポキシ樹脂（「エピコート８０７」三菱化学社製）及び硬化剤（「アクメックスＨ−８４Ｂ」日本合成化工社製）の混合物を圧力５０Ｐａの真空中で２０分間脱気した後、真空下でエポキシ樹脂混合物を窒化ホウ素焼結体に注ぎ込み、３０分間含浸した。その後、窒素ガスを用いて圧力３ＭＰａ、温度１２０℃で３０分間加圧して樹脂を含浸・硬化させ、樹脂含浸窒化ホウ素焼結体を得た。

＜シリコーン樹脂の含浸、実施例２−１０＞
窒化ホウ素焼結体と、シリコーン樹脂（「ＹＥ５８２２」モメンティブパフォーマンス社製）を圧力５０Ｐａの真空中で２０分間脱気した後、真空下でシリコーン樹脂を窒化ホウ素焼結体に注ぎ込み、３０分間含浸した。その後、窒素ガスを用いて圧力３ＭＰａ、温度２０℃で３０分間加圧して樹脂を含浸させ、乾燥機で温度１５０℃で６０分間加熱して樹脂含浸窒化ホウ素焼結体を得た。

得られた樹脂含浸窒化ホウ素焼結体を、空気中１０００℃で１ｈｒ焼成し、樹脂成分を灰化させて窒化ホウ素成型体を得た。窒化ホウ素焼結体及び樹脂含浸窒化ホウ素焼結体の評価結果についての実施例及び比較例を表２−２および表２−３に示す。なお、窒化ホウ素焼結体の焼結が不足して粉体化し、窒化ホウ素容器から窒化ホウ素焼結体として取り出すことができない場合は、「粉体化により取出不可」とした。

窒化ホウ素焼結体と窒化ホウ素成型体は、窒化ホウ素粒子の平均長径、気孔率、Ｉ．Ｏ．Ｐ．、粉末Ｘ線回折法による黒鉛化指数及びカルシウムの含有率が同じであった。
また、窒化ホウ素焼結体と窒化ホウ素成型体は、高さ方向に対して窒化ホウ素粒子の１００面（a軸）が配向した時の高さ方向より測定した曲げ強さ及び熱伝導率と、高さ方向に対して窒化ホウ素粒子の００２面（c軸）が配向した時の高さ方向より測定した曲げ強さ及び熱伝導率が同じであった。

実施例と比較例の対比から明らかなように、本発明の第２観点の樹脂含浸窒化ホウ素焼結体を用いた放熱部材は、熱伝導率が高く、熱伝導率の異方性が小さい。

本発明の樹脂含浸窒化ホウ素焼結体を用いた放熱部材は、パワーデバイスなどの発熱性電子部品の放熱部材として好適に用いることができる。特にプリント配線板の絶縁層及び熱インターフェース材及び自動車用両面放熱パワーモジュールに用いることができる。

Claims

窒化ホウ素粒子が３次元に結合した窒化ホウ素焼結体３０〜９０体積％と樹脂１０〜７０体積％からなり、窒化ホウ素焼結体の気孔率が１０〜７０％、窒化ホウ素焼結体の窒化ホウ素粒子の平均長径が１０μｍ以上、粉末Ｘ線回折法による黒鉛化指数（ＧＩ、ＧｒａｐｈｉｔｉｚａｔｉｏｎＩｎｄｅｘ）が４．０以下であり、窒化ホウ素焼結体の窒化ホウ素粒子の下式のＩ．Ｏ．Ｐ．（ＴｈｅＩｎｄｅｘｏｆＯｒｉｅｎｔａｔｉｏｎＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）による配向度が０．０１〜０．０５又は２０〜１００である樹脂含浸窒化ホウ素焼結体。
Ｉ．Ｏ．Ｐ．は、窒化ホウ素焼結体の高さ方向に平行方向から測定した面のＸ線回析の（００２）回析線と（１００）回析線との強度比、および上記焼結体の高さ方向に垂直方向から測定した面のＸ線回析の（００２）回析線と（１００）回析線との強度比から下式で算出される。
Ｉ．Ｏ．Ｐ．＝（Ｉ１００／Ｉ００２）ｐａｒ．／（Ｉ１００／Ｉ００２）ｐｅｒｐ．
樹脂含浸窒化ホウ素焼結体の高さ方向から測定したショア硬度が２５ＨＳ以下である請求項１に記載の樹脂含浸窒化ホウ素焼結体。
窒化ホウ素粒子が３次元に結合した窒化ホウ素焼結体の高さ方向に対して窒化ホウ素粒子の１００面（ａ軸）が配向し、その時の窒化ホウ素焼結体の高さ方向より測定した三点曲げ強さが３〜１５ＭＰａ、熱伝導率が４０〜１１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である請求項１又は請求項２に記載の樹脂含浸窒化ホウ素焼結体。
窒化ホウ素粒子が３次元に結合した窒化ホウ素焼結体の高さ方向に対して窒化ホウ素粒子の００２面（ｃ軸）が配向し、その時の窒化ホウ素焼結体の高さ方向より測定した三点曲げ強さが１０〜４０ＭＰａ、熱伝導率が１０〜４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である請求項１又は請求項２に記載の樹脂含浸窒化ホウ素焼結体。
窒化ホウ素粒子が３次元に結合した窒化ホウ素焼結体３０〜９０体積％と、樹脂１０〜７０体積％を含有してなり、窒化ホウ素焼結体のカルシウムの含有率が５００〜５０００ｐｐｍ、窒化ホウ素焼結体の粉末Ｘ線回折法による黒鉛化指数（ＧＩ、ＧｒａｐｈｉｔｉｚａｔｉｏｎＩｎｄｅｘ）が０．８〜４．０であり、窒化ホウ素焼結体が平均長径１０μｍ以上の鱗片状窒化ホウ素粒子からなり、窒化ホウ素焼結体の高さ方向に平行方向から測定した面のＸ線回析の（００２）回析線と（１００）回析線との強度比、および窒化ホウ素焼結体の高さ方向に垂直方向から測定した面のＸ線回析の（００２）回析線と（１００）回析線との強度比から、下式で算出されるＩ．Ｏ．Ｐ．（ＴｈｅＩｎｄｅｘｏｆＯｒｉｅｎｔａｔｉｏｎＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）の配向度が０．６〜１．４であることを特徴とする樹脂含浸窒化ホウ素焼結体。
Ｉ．Ｏ．Ｐ．＝（Ｉ１００／Ｉ００２）ｐａｒ．／（Ｉ１００／Ｉ００２）ｐｅｒｐ．
窒化ホウ素粒子が３次元に結合した窒化ホウ素焼結体の三点曲げ強さが５〜４０ＭＰａ、熱伝導率が５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、全気孔率が７０％以下であることを特徴とする請求項５に記載の樹脂含浸窒化ホウ素焼結体。
樹脂が熱硬化性樹脂である請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の樹脂含浸窒化ホウ素焼結体。
請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の樹脂含浸窒化ホウ素焼結体を用いる放熱部材。
請求項８に記載の放熱部材を用いることを特徴とするパワーモジュール用基板。
請求項８に記載の放熱部材を用いる自動車用両面放熱パワーモジュール。