JP6876773B2

JP6876773B2 - 熱伝導性複合粒子

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Publication number: JP6876773B2
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Authority: JP
Inventors: 恒平鈴木; 俊明丸市
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Current assignee: NHK Spring Co Ltd
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Description

本発明は、熱伝導性複合粒子及びその製造方法、絶縁樹脂組成物、絶縁樹脂成形体、回路基板用積層板、金属ベース回路基板、並びに、パワーモジュールに関する。

近年のエレクトロニクス技術の発達は目覚ましく、電気電子機器の高性能化及び小型化は急速に進行している。これに伴い、電気素子及び/又は電子素子を実装した部品の発熱量は益々大きくなっている。このような背景のもと、典型的にはＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）及びＩＧＢＴ（insulated-gate bipolar transistor）などの所謂パワーデバイスを搭載する金属ベース回路基板には、優れた放熱性が求められている。

金属ベース回路基板は、金属基板上に絶縁層と回路パターンとがこの順に積層された構造を有している。金属ベース回路基板の放熱性を高めるために、この絶縁層の母材となる樹脂に、アルミナ粉末、マグネシア粉末、窒化ホウ素粉末、窒化ケイ素粉末などの高熱伝導率で電気絶縁性の無機粉末がフィラーとして一般に使用されている。

無機粉末の中でも特に高い熱伝導性を有するのが窒化ホウ素や窒化ケイ素である。しかしながら、窒化ホウ素は六方晶の鱗片状結晶構造であり、窒化ケイ素は棒状の結晶であることから、熱伝導性に異方性がある上、プレス成形法、射出成形法、押出成形法、カレンダー成形法、ロール成形法、ドクターブレード成形法等の公知の成形方法によってシート状に無機フィラー含有樹脂組成物を成形すると、配向されやすい。このため得られる樹脂成形体の熱伝導性も異方性が生じてしまうという問題があった。

このように無機フィラーの熱伝導性に異方性があり、当該無機フィラーが分散してなる樹脂成形体の熱伝導性にも異方性が生じてしまうという問題を解決するために、種々の技術が開発されている。例えば、特許文献１には、鱗片状窒化ホウ素を使用した無機フィラーとして、酸化アルミニウム又は二酸化ケイ素などの無機粒子をコア部とし、その周囲を被覆するシェル部に鱗片状窒化ホウ素と結着樹脂（バインダー）を含むコアシェル粒子が開示されている（特許請求の範囲）。同文献には、複数の窒化ホウ素が凝集することにより、コアシェル粒子は球状の粒子となっていることが記載されている（段落００２１）。また、特許文献２には、相対的に大寸法のフィラーのまわりに小寸法のフィラーが凝集してなる凝集体粒子が開示されている（特許請求の範囲）。同文献には、大寸法のフィラー外周から小寸法のフィラーがランダムに突出した構造により、伝熱方向が任意の一方向（異方性）を有することなく多様な方向（等方性）となることが記載されている（段落００１６）。

特開２０１６−１９２４７４号公報特許第５１１５０２９号公報

本発明者等が鋭意研究した結果、特許文献１及び２に開示されているような、コアとなる無機粒子のまわりに熱伝導性に異方性のある無機粒子が凝集してなる無機フィラーによっては、所望とする高い熱伝導性を有する樹脂成形体を得ることは困難であることがわかった。

本発明は、熱伝導性に優れた無機フィラー及びその製造方法を提供することを目的とする。本発明はまた、熱伝導性に優れた無機フィラーを含む絶縁樹脂組成物、絶縁樹脂成形体、回路基板用積層板、金属ベース回路基板、及び、パワーモジュールを提供することを目的とする。

本発明の一側面によると、無機粒子を含むコア部と、窒化物粒子を含み、上記コア部を被覆するシェル部とを備えた焼結体である熱伝導性複合粒子が提供される。

本発明の他の側面によれば、上記熱伝導性複合粒子は、上記窒化物粒子として少なくとも窒化ホウ素又は窒化ケイ素を含む。

更に、本発明の他の側面によれば、上記熱伝導性複合粒子において、上記シェル部の少なくとも一部は層状であり、上記コア部の形状に沿って上記コア部の少なくとも一部を被覆している。

更に、本発明の他の側面によれば、上記熱伝導性複合粒子において、上記シェル部は上記窒化物粒子と焼結助剤を含む混合物の焼結部材であり、上記シェル部は上記焼結助剤由来の原子を含む。

更に、本発明の他の側面によれば、上記熱伝導性複合粒子において、上記シェル部は、Ｙ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_２、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＭｏＯ、ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ、Ｂ_４Ｃ、およびＢから選択される少なくとも１種の焼結助剤由来の原子を更に含む。

更に、本発明の他の側面によれば、上記熱伝導性複合粒子において、上記焼結助剤由来の原子の一部は、上記コア部の表面上に偏在している。

更に、本発明の他の側面によれば、上記熱伝導性複合粒子において、上記シェル部は、上記焼結助剤由来の原子として少なくともイットリウムを含む。

更に、本発明の他の側面によれば、上記熱伝導性複合粒子において、上記無機粒子、上記窒化物粒子及び上記焼結助剤の体積の合計に対する、上記窒化物粒子及び上記焼結助剤の体積の合計は３０体積％以上である。

更に、本発明の他の側面によれば、上記熱伝導性複合粒子において、上記窒化物粒子に対する上記焼結助剤の割合は５〜１０体積％である。

更に、本発明の他の側面によれば、上記無機粒子は酸化アルミニウム又は酸化マグネシウムである。

また、本発明の他の側面によると、無機粒子を含むコア部と、窒化物粒子を含み、上記コア部を被覆するシェル部とを備えた焼結体である熱伝導性複合粒子の製造方法であり、無機粒子と窒化物粒子を含む原料をメカノケミカル処理することにより、上記無機粒子を含むコア部と、上記窒化物粒子を含み、上記コア部を被覆するシェル部とを備えるコアシェル粒子を形成すること、及び上記コアシェル粒子を焼結すること、を含む熱伝導性複合粒子の製造方法が提供される。

更に、本発明の他の側面によれば、上記熱伝導性複合粒子の製造方法において、上記熱伝導性複合粒子の上記シェル部は、上記窒化物粒子として、少なくとも窒化ホウ素又は窒化ケイ素を含む。

更に、本発明の他の側面によれば、上記熱伝導性複合粒子の製造方法は、上記原料である上記窒化物粒子として、少なくとも、不純物濃度としてのＢ_２Ｏ_３含有率が１質量％以上、又は、酸素含有率が１質量％以上の窒化ホウ素を使用する。

更に本発明の他の側面によれば、上記熱伝導性複合粒子の製造方法において、上記原料は、Ｙ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_２、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＭｏＯ、ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ、Ｂ_４Ｃ、およびＢから選択される少なくとも１種の焼結助剤を更に含み、上記熱伝導性複合粒子の上記シェル部が上記焼結助剤由来の原子を含む。

更に本発明の他の側面によれば、上記熱伝導性複合粒子の製造方法において、上記焼結助剤由来の原子の一部が上記熱伝導性複合粒子の上記コア部の表面上に偏在している。

更に本発明の他の側面によれば、上記熱伝導性複合粒子の製造方法において、上記原料は上記焼結助剤として少なくともＹ_２Ｏ_３を含み、上記焼結助剤由来の原子がイットリウムである。

更に本発明の他の側面によれば、上記熱伝導性複合粒子の製造方法において、上記原料に含まれる上記無機粒子、上記窒化物粒子及び上記焼結助剤の体積の合計に対する、上記窒化物粒子及び上記焼結助剤の体積の合計は、３０体積％以上である。

更に本発明の他の側面によれば、上記熱伝導性複合粒子の製造方法において、上記原料に含まれる上記窒化物粒子に対する上記焼結助剤の割合は５〜１０体積％である。

更に本発明の他の側面によれば、上記熱伝導性複合粒子の製造方法において、上記無機粒子は酸化アルミニウム又は酸化マグネシウムである。

また、本発明の他の側面によると、上述したいずれかの熱伝導性複合粒子を含有する絶縁樹脂組成物が提供される。

また、本発明の他の側面によると、上記絶縁樹脂組成物を成形してなる絶縁樹脂成形体が提供される。

また、本発明の他の側面によると、金属基板と、該金属基板の少なくとも片面に設けられた絶縁層と、該絶縁層上に設けられた金属箔とを具備する回路基板用積層板であって、上記絶縁層が上述したいずれかの熱伝導性複合粒子を含む回路基板用積層板が提供される。

また、本発明の他の側面によると、金属基板と、該金属基板の少なくとも片面に設けられた絶縁層と、該絶縁層上に設けられた金属パターンとを具備する金属ベース回路基板であって、上記絶縁層が上述したいずれかの熱伝導性複合粒子を含む金属ベース回路基板が提供される。

また、本発明の他の側面によると、上記金属ベース回路基板を備えるパワーモジュールが提供される。

本発明により、熱伝導性に優れた無機フィラー及びその製造方法を提供することが可能となった。また、本発明により、熱伝導性に優れた無機フィラーを含む絶縁樹脂組成物、絶縁樹脂成形体、回路基板用積層板、金属ベース回路基板、及び、パワーモジュールを提供することが可能となった。

実施形態に係る熱伝導性複合粒子の一例を示すＳＥＭ写真。実施形態に係る熱伝導性複合粒子の一例を示すＳＥＭ写真。実施形態に係る熱伝導性複合粒子の断面の一例を示すＳＥＭ写真。実施形態に係る熱伝導性複合粒子の断面の一例を示すＳＥＭ写真。実施形態に係る回路基板用積層板を概略的に示す斜視図。図５に示す回路基板用積層板のII-II線に沿った断面図。図５及び図６に示す回路基板用積層板から得られる回路基板の一例を概略的に示す断面図。実施形態に係るパワーモジュールを概略的に示す断面図。単純混合により製造された比較用無機フィラーのＳＥＭ写真であり、子粒子（ＢＮ）が母粒子（Ａｌ_２Ｏ_３）に付着しない様子を示すＳＥＭ写真。未焼結コアシェル粒子の粒度分布を示すグラフ。超音波照射後の未焼結コアシェル粒子の粒度分布を示すグラフ。超音波照射後の実施形態に係る熱伝導性複合粒子の粒度分布を示すグラフ。

以下、本実施形態について説明する。
＜熱伝導性複合粒子＞
本実施形態に係る熱伝導性複合粒子は、無機粒子を含むコア部と、このコア部を被覆するシェル部とを含む焼結体であり、シェル部に少なくとも窒化物粒子を含む。ここで窒化物粒子は、無機フィラーとして使用可能な熱伝導性の高い無機化合物であることが好ましい。熱伝導性が高ければ、熱伝導性に異方性がある無機化合物であっても本実施形態に係る窒化物粒子として好適に使用される。詳細は後述する。

本実施形態に係る熱伝導性複合粒子は焼結体であり、無機粒子と窒化物粒子とは複合化している。また、シェル部に焼結助剤由来の原子が含まれている場合、焼結助剤由来の原子は無機粒子及び／又は窒化物粒子と複合化している。このような複合化は、例えば、Ｘ線回折法（X-ray diffraction:ＸＲＤ）による解析、ＳＥＭ観察、又は粒度分布などにより確認することができる。

図１には、本実施形態に係る熱伝導性複合粒子１００のＳＥＭ写真が示されており、図２にはそのＳＥＭ写真を拡大したものが示されている。図１及び図２に示される熱伝導性複合粒子１００は、表面に凹凸を有するが全体的に丸みを帯びた形状となっていることがわかる。

また、図３には、熱伝導性複合粒子１００の断面のＳＥＭ写真が示されており、図４にはそのＳＥＭ写真を拡大したものが示されている。図３及び図４に示される熱伝導性複合粒子１００は、無機粒子からなるコア部１０１と、そのコア部を被覆するシェル部１０２を備えている。シェル部１０２は、窒化物粒子（窒化ホウ素）１０３と焼結助剤由来の原子１０４を含んでいる。

図３及び図４に示される断面写真から、焼結体である熱伝導性複合粒子１００において、無機粒子と窒化物粒子と焼結助剤由来の原子とが複合化していることがわかる。
すなわち、メカノケミカル処理により形成される焼結前のコアシェル粒子は、母粒子である無機粒子の周囲を、窒化物粒子及び必要に応じて添加される焼結助剤などの子粒子の凝集体が被覆した構造を有するため、母粒子と子粒子の間に隙間が存在する。一方、図３及び図４に示される断面写真から、焼結により、窒化物粒子の子粒子が成長して板状（平面状）の窒化物粒子（窒化ホウ素）１０３が形成され、コア部（無機粒子）１０１が板状（平面状）の窒化物粒子（窒化ホウ素）１０３の形状に沿って平面を形成することにより、焼結前のコアシェル粒子における母粒子と子粒子の間の隙間が消失しているのがわかる。その結果、全体的にみると、窒化物粒子（窒化ホウ素）１０３と焼結助剤由来の原子１０４を含む層状のシェル部１０２がコア部（無機粒子）１０１の表面上で成長して、コア部を隙間なく被覆し、全体的に丸みを帯びた形状になっていることが観察される。これらから無機粒子と窒化物粒子と焼結助剤由来の原子とが複合化していることがわかる。

このように、本実施形態に係る熱伝導性粒子において、窒化物粒子及び必要に応じて使用される焼結助剤由来の原子は無機粒子を被覆する形で存在し、且つ焼結による複合化により無機粒子と強固に結合し、全体的に丸みを帯びた形状をしている。このため、窒化物粒子が、熱伝導性は高いが異方性を有する化合物であったとしても、本実施形態に係る複合粒子においては、異方性が小さい高熱伝導性無機フィラーとして機能する。また、焼結により窒化物粒子（窒化ホウ素）１０３を含む層上のシェル部１０２が隙間を形成することなくコア部１０１（無機粒子）を被覆した構造を有することにより、シェル内での熱伝導パスが確保できることや、シェル部がはがれにくくなるなどの効果ももたらされる。

本実施形態において、コア部を被覆する層状のシェル部の厚さは特に限定されるものではない。シェル部は高熱伝導部であるため、シェル部の厚みの下限は、所望とする熱伝導率の大きさにより適宜設定することができる。また、シェル部の厚みの上限は、後述するメカノケミカル処理により作製することが可能な限界であってよい。また、シェル部はコア部の全表面を被覆している必要はなく、被覆していない部分があってもよい。

また、図３及び図４に示されるシェル部１０２は、上記の通り、窒化物粒子（窒化ホウ素）１０３以外に任意成分である焼結助剤由来の原子１０４を含むが、この焼結助剤由来の原子１０４は、コア部１０１の表面上に偏在している。焼結助剤は、焼結によるコア部とシェル部との密着性を更に高め、シェル部の結晶成長を促進する効果があるため、本実施形態に係る熱伝導性複合粒子の製造において好適に使用される化合物である。しかしながら、焼結後において焼結助剤由来の原子が熱伝導性複合粒子のシェル部に存在する場合、シェル部の熱伝導性を低下させる可能性がある。これに対し、焼結助剤由来の原子がコア部の表面に偏在する場合、シェル部の熱伝導性の低下を抑制することができるため好ましい。また、焼結助剤由来の原子が熱伝導性複合粒子を構成するコア部の表面上に偏在するということは、この熱伝導性複合粒子の製造過程において、焼結助剤がコア部表面と先に反応し、その部分が反応場となり焼結の起点となったことが推測される。このため、焼結助剤由来の原子がコア部の表面に偏在しているということからは、焼結助剤が、コア部とシェル部との密着性の向上並びにシェル部の結晶成長の促進により効果的に寄与したことがわかる。

＜熱伝導性複合粒子の製造方法＞
本実施形態に係る熱伝導性複合粒子の製造方法は、無機粒子からなるコア部と、窒化物粒子を含むシェル部とを備えるコアシェル粒子（但し、無機粒子と窒化物粒子は複合化していない。以下において、「未焼結コアシェル粒子」ということがある。）を形成するためのメカノケミカル処理を含む工程と、コアシェル粒子を焼結して複合粒子（以下において、上記「未焼結コアシェル粒子」に対し「コアシェル複合粒子」ということがある。）を形成する工程とに大きくは分けることができる。より具体的には、以下に説明する３つの工程、すなわち、原料の単純混合工程、メカノケミカル処理工程、及び、焼結工程を含む。但し、原料の単純混合工程は任意であり、無機粒子及び窒化物粒子を含む原料を、単純混合工程を経ることなくメカノケミカル処理に付してもよい。

・原料の単純混合工程
原料を混合する工程であり、具体的には、母粒子である無機粒子と、子粒子である窒化物粒子（及び、必要に応じて後述する焼結助剤等の任意成分）とを混合する。ここで混合は、単純混合を意味し、例えば、容器中に原料を投入して撹拌することにより行うことができる。

・メカノケミカル処理工程
上記単純混合工程で得られた混合物を、高せん断の機械的衝撃を与えるメカノケミカル処理することにより、母粒子である無機粒子の周囲を、子粒子が被覆してなるコアシェル粒子を得る。但し、上述の通り、メカノケミカル処理により得られるコアシェル粒子において、母粒子と子粒子は複合化していない。
メカノケミカル処理は、メカノケミカル装置を使用し、公知の手段で行うことができる。例えば、装置最大出力９０００ｒｐｍ、７５０Ｗ、及び３．７Ａの各々を超過しないように処理することが好ましい。

・焼結工程
メカノケミカル処理で得られたコアシェル粒子を焼結することにより、母粒子と子粒子とが複合化しているコアシェル構造を含む複合粒子（コアシェル複合粒子）が得られる。焼結のための条件は特に限定されるものではなく、例えば、Ｎ_２雰囲気下、大気圧において行うことができる。焼結温度は、例えば、１４００〜１８００℃の範囲を目安とすることができるが、無機粒子の材質や焼結助剤の有無などに応じて適宜設定することが好ましい。

母粒子と子粒子の単純混合のみでメカノケミカル処理を行わない場合（例えば、特許文献２の段落００１２を参照）、複合化されること自体が稀であり、複合化されたとしても子粒子の凝集物が残存したり、子粒子が母粒子に不均一に付着するなどの問題が生じ、コアシェル粒子を得ることは困難である。

また、単純混合により得られた混合物を焼結させることなくマトリクスとなる樹脂に分散させた場合（例えば、特許文献２の実施例１（段落０１１０〜０１１４）、母粒子と子粒子が離れて樹脂中に分散してしまい、所望とする高熱伝導率が得られない。この問題点については、後掲の比較例２を参照することができる。

また、コアシェル粒子を得るために、シェル部にバインダーとしての結着樹脂を使用した場合であっても、コアシェル粒子を乾燥するのみで焼結することなく無機フィラーとして使用する場合（例えば、特許文献１の段落００４３）、子粒子と母粒子との間は単に接触しているのみか、またはバインダ樹脂を介して付着している状態のため、粒界やバインダ樹脂の存在により所望とする熱伝導率を得ることが困難である。また、乾燥後のコアシェル粒子内には、バインダ樹脂やバインダ樹脂の溶剤などが不純物として残存し熱パスの形成を阻害しやすい。また、子粒子のサイズが小さいほど母粒子に凝集しやすくなるが、フィラーが大きいほど熱伝導性はよくなるため、凝集性と熱伝導性を高い水準で両立させることは困難である。

（母粒子と子粒子）
コアシェル粒子において、コア部となる母粒子は無機粒子である。また、シェル部に含まれる子粒子は、窒化物粒子、及び、必要に応じて使用される焼結助剤等の任意成分である。

・無機粒子（母粒子）
コア部となる母粒子は、無機粒子である。無機粒子は、熱伝導性無機フィラーとして使用可能な無機化合物であればよい。無機粒子として、具体的には、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）等を挙げることができ、一形態において、酸化アルミニウム又は酸化マグネシウムであることが好ましい。

無機粒子の形状は、特に限定されるものではない。複合粒子のコア部となることや、絶縁樹脂材への充填性の観点からは、球形に近いことが好ましい。
母粒子である無機粒子の粒径は、一形態において、１０〜８０μｍが好ましく、２０〜６０μｍがより好ましい。ここで、母粒子である無機粒子（例えば、粒径が数十μｍ程度の良分散性粒子）の粒径は、レーザー回折／散乱式粒子径分布測定装置(粒度分布) Ｌａ−９６０ＨＯＲＩＢＡにより測定される粒径である。

・窒化物粒子（子粒子）
シェル部に含まれる窒化物粒子は、上述の通り、無機フィラーとして使用可能な、熱伝導性の高い無機化合物であることが好ましい。熱伝導性が高ければ、熱伝導性に異方性がある無機化合物であっても本実施形態に係る窒化物粒子として好適に使用することができる。窒化物粒子として、具体的には、窒化ホウ素、窒化ケイ素、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）等を挙げることができ、一形態において、窒化ホウ素（ＢＮ）又は窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）であることが好ましい。

本実施形態において、窒化物粒子として使用される窒化ホウ素は、焼結性の観点から、不純物としてのＢ_２Ｏ_３又は酸素が多い低結晶窒化ホウ素であることが好ましい。一形態において、窒化物粒子として使用される窒化ホウ素は、不純物濃度としてのＢ_２Ｏ_３含有率が１質量％以上、又は、酸素含有率が１質量％以上の窒化ホウ素であることが好ましく、Ｂ_２Ｏ_３含有率が５質量％以上、又は、酸素含有率が５質量％以上の窒化ホウ素であることがより好ましい。

・焼結助剤（子粒子）
本実施形態に係る熱伝導性複合粒子の製造においては、焼結助剤を使用することが好ましい。上述したように、焼結助剤は、焼結によるコア部とシェル部との密着性を更に高め、シェル部の結晶成長を促進する効果がある。

焼結助剤として、具体的には、Ｙ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_２、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＭｏＯ、ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ、Ｂ_４Ｃ、およびＢ（金属）等が挙げられ、これらの中から１種又は２種以上を使用することができる。一形態において、焼結助剤としてＹ_２Ｏ_３が好ましい。焼結助剤を使用した場合、焼結助剤は、メカノケミカル処理により形成されるコアシェル粒子のシェル中に含まれる。焼結助剤は焼結により反応し、主に本実施形態に係る熱伝導性複合粒子のシェル部に焼結助剤由来の原子として含まれる。例えば、焼結助剤としてＹ_２Ｏ_３を使用した場合には、熱伝導性複合粒子のシェル部にイットリウム（Ｙ）として含まれる。尚、上述した通り、コアシェル複合粒子のシェル部に焼結助剤由来の原子が含まれる場合、当該原子の一部はコア部である無機粒子の表面上に偏在する。

上記窒化物粒子及び焼結助剤等の子粒子の粒径は、特に限定されるものではなく、コア部を構成する母粒子の粒径に応じて適宜設定することができる。一形態において、子粒子の粒径の上限は、１００〜８００ｎｍの範囲で設定することができる。

本実施形態において焼結助剤を使用する場合、焼結助剤は、熱伝導率の観点から、原料（子粒子）としての窒化物粒子に対し１〜５０体積％の範囲で使用されることが好ましく、３〜３０体積％の範囲で使用されることがより好ましく、３〜２０体積％の範囲で使用されることが更に好ましく、５〜１０体積％の範囲で使用されることが特に好ましい。

また、母粒子と子粒子からなる全原料粒子に占める子粒子の配合比は、以下の形態が好ましい。
すなわち、焼結助剤を使用しない場合において、母粒子である無機粒子と子粒子である窒化物粒子の体積の合計に対する窒化物粒子の体積の割合は、５〜３５体積％であることが好ましく、５〜２５体積％以下であることがより好ましい。

一方、焼結助剤を使用する場合において、母粒子である無機粒子と子粒子である窒化物粒子並びに焼結助剤との体積の合計に対する、窒化物粒子と焼結助剤の体積の合計の割合は、２０〜６０体積％であることが好ましく、３０〜５０体積％であることがより好ましい。

＜絶縁樹脂組成物＞
本実施形態に係る絶縁樹脂組成物は、マトリクスとしての樹脂と上述した熱伝導性複合粒子とを含有する。
マトリクスとしての樹脂は、熱硬化性樹脂であることが好ましく、具体的には、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、ポリイミド樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、ビスマレイミド樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。これらの中の１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を併用してもよい。また、熱硬化性樹脂以外の樹脂を更に含有していてもよい。

本実施形態に係る絶縁樹脂組成物に含有される熱伝導性複合粒子の割合は、樹脂成分の合計体積を基準として１０〜９０体積％であることが好ましく、５０〜８０体積％であることがより好ましい。

本実施形態に係る絶縁樹脂組成物は、上述した樹脂及び熱伝導性複合粒子以外に、溶剤、あるいは、硬化剤、硬化触媒等の各種添加剤を更に含有していてもよい。また、上述した熱伝導性複合粒子以外の無機フィラーを本発明の効果を損なわない範囲において更に含有していてもよい。

本実施形態に係る絶縁樹脂組成物の製造方法は、特に制限されるものではなく、公知慣用の方法を用いることができる。例えば、熱伝導性複合粒子及び熱硬化性樹脂、必要に応じて硬化剤及びその他の成分を、公知慣用の方法で混合し、作製される。

＜絶縁樹脂成形体＞
本実施形態に係る絶縁樹脂成形体は、上述した絶縁樹脂組成物を各種の成形法により成形して得られる成形体である。成形法としては、熱硬化性樹脂を成形する公知慣用の方法等を用いることができ、具体的には、プレス成形法、熱成形法、ラミネート法等が挙げられる。絶縁樹脂成形体の形状、寸法などは、その用途に応じて適宜設定することができる。

＜回路基板用積層板＞
本実施形態に係る回路基板用積層板は、金属基板と、この金属基板の少なくとも片面に設けられた絶縁層と、この絶縁層上に設けられた金属箔とを具備し、絶縁層に上述した熱伝導性複合粒子を含むことを特徴とする。
以下、本実施形態に係る回路基板用積層板について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図５及び図６に示す回路基板用積層板１は、金属基板２の片面に絶縁層３が形成され、絶縁層３の上に金属箔４が形成された３層構造をしている。本発明の他の形態において、金属板２の両面に絶縁層３が形成され、更に各絶縁層３の上に金属箔４が形成された５層構造をしていてもよい。なお、図５及び図６において、Ｘ及びＹ方向は金属基板２の主面に平行であり且つ互いに直交する方向であり、Ｚ方向はＸ及びＹ方向に対して垂直な厚さ方向である。図５には、一例として矩形上の回路基板用積層板１を示しているが、回路基板用積層板１は他の形状を有していてもよい。

絶縁層３は、上述した熱伝導性複合粒子を含み、熱伝導性複合粒子は樹脂中に無機フィラーとして分散している。絶縁層３は、一形態において、上述した絶縁樹脂組成物を用いて形成される。したがって、絶縁層３に含まれる熱伝導性複合粒子以外の成分や、熱伝導性複合粒子と樹脂との配合比については、上述した絶縁樹脂組成物の説明を適用することができる。

金属基板２は、例えば、単体金属又は合金からなる。金属基板２の材料としては、例えば、アルミニウム、鉄、銅、アルミニウム合金、又はステンレスを使用することができる。金属基板２は、炭素などの非金属を更に含んでいてもよい。例えば、金属基板２は、炭素と複合化したアルミニウムを含んでいてもよい。また、金属基板２は、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。

金属基板２は、高い熱伝導率を有している。典型的には、金属基板２は、６０Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１以上の熱伝導率を有している。
金属基板２は、可撓性を有していてもよく、可撓性を有していなくてもよい。金属基板２の厚さは、例えば、０．２〜５ｍｍの範囲内にある。

金属箔４は、絶縁層３上に設けられている。金属箔４は、絶縁層３を間に挟んで金属基板２と向き合っている。
金属箔４は、例えば、単体金属又は合金からなる。金属箔４の材料としては、例えば、銅又はアルミニウムを使用することができる。金属箔４の厚さは、例えば、１０〜５００μｍの範囲である。

この回路基板用積層板１は、絶縁層３に上述した熱伝導性複合粒子を含むため、熱伝導性に優れている。

この回路基板用積層板１は、例えば、以下の方法により製造する。
まず、上述した絶縁樹脂組成物を、金属基板２及び金属箔４の少なくとも一方に塗布する。絶縁樹脂組成物の塗布には、例えば、ロールコート法、バーコート法又はスクリーン印刷法を利用することができる。連続式で行ってもよく、単板式で行ってもよい。

必要に応じて塗膜を乾燥させた後、金属基板２と金属箔４とが塗膜を挟んで向き合うように重ね合わせる。さらに、それらを熱プレスする。以上のようにして、回路基板用積層板１を得る。

この方法では、絶縁樹脂組成物を金属板２及び金属箔４の少なくとも一方に塗布することにより塗膜を形成するが、他の態様において、絶縁樹脂組成物をＰＥＴフィルム等の基材に塗布し乾燥することにより予め塗膜を形成し、これを金属基板２及び金属箔４の一方に熱転写してもよい。

＜金属ベース回路基板＞
本実施形態に係る金属ベース回路基板は、金属基板と、この金属基板の少なくとも片面に設けられた絶縁層と、この絶縁層上に設けられた金属パターンとを具備し、絶縁層に上述した熱伝導性複合粒子を含むことを特徴とする。
以下、本実施形態に係る金属ベース回路基板について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図７に示す金属ベース回路基板１´は、図５及び図６に示す回路基板用積層板から得られるものであり、金属基板２と、絶縁層３と、回路パターン４´とを含んでいる。回路パターン４´は、図５及び図６を参照しながら説明した回路基板用積層板の金属箔４をパターニングすることにより得られる。このパターニングは、例えば、金属箔４の上にマスクパターンを形成し、金属箔４の露出部をエッチングによって除去することにより得られる。金属ベース回路基板１´は、例えば、先の回路基板用積層板１の金属箔４に対して上記のパターニングを行い、必要に応じて、切断及び穴あけ加工などの加工を行うことにより得ることができる。

この金属ベース回路基板１´は、絶縁層３に上述した熱伝導性複合粒子を含むため、熱伝導性に優れている。

本実施形態に係るパワーモジュールは、上述した金属ベース回路基板を備える。
図８に本実施形態に係るパワーモジュールの一例を示す。図８に示されるパワーモジュール１０は、ヒートシンク１５と、放熱シート１４と、金属ベース回路基板１３と、はんだ層１２と、パワーデバイス１１とがこの順で積層されている。パワーモジュール１０が備える金属ベース回路基板１３は、金属基板１３ｃと、絶縁層１３ｂと、回路パターン１３ａとがこの順で積層されてなる。絶縁層１３ｂは、上述した熱伝導性複合粒子を含むため、パワーモジュール１０は熱伝導性に優れる。

以下、本実施形態について実施例を用いて具体的に説明する。
＜実施例１＞
［熱伝導性複合粒子１の製造］
母粒子Ｘ：Ａｌ_２Ｏ_３（デンカ株式会社製、デンカ球状アルミナＤＡＷ−４５、Ｄ_５０＝４５μｍ）；
子粒子ａ：ＢＮ（株式会社ＭＡＲＵＫＡ製、ＡＰ−１７０Ｓ、粒径２０ｎｍ、Ｏ_２含有率７．２質量％）．

上記母粒子Ｘ（Ａｌ_２Ｏ_３）と上記子粒子ａ（ＢＮ）を、体積比で子粒子ａ／全粒子（子粒子ａ＋母粒子Ｘ）＝１／（１＋９）＝０．１０の割合で、ノビルタ・ミニ（ホソカワミクロン株式会社製）に投入し、回転数６０００〜８０００ｒｐｍ、３分間のメカノケミカル処理を行い、未焼結コアシェル粒子１ａを得た。未焼結コアシェル粒子１ａを、大気圧下、Ｎ_２雰囲気中において１８００℃で３時間焼結することにより、熱伝導性複合粒子１を得た。

［絶縁樹脂成形体１の製造］
ビスフェノールＡ（ＤＩＣ会社製、ＥＰＩＣＬＯＮＥＸＡ−８５０ＣＲＰ）とアミン系硬化剤（三菱ケミカル社製、ｊＥＲキュアＷ）の、ビスフェノールＡ：アミン系硬化剤＝４：１（質量比）樹脂組成物中に、含有率が７０体積％となるように熱伝導性複合粒子１を混合した。これを脱泡撹拌した後、９０℃で２時間乾燥させた。次いで、真空中において１２ＭＰａで加圧しながら１００℃で２時間加熱し、更に１７５℃で５時間加熱することにより、絶縁樹脂成形体１を得た。

＜実施例２＞
［熱伝導性複合粒子２の製造］
母粒子Ｘ：Ａｌ_２Ｏ_３（デンカ株式会社製、デンカ球状アルミナＤＡＷ−４５、Ｄ_５０＝４５μｍ）；
子粒子ａ：ＢＮ（株式会社ＭＡＲＵＫＡ製、ＡＰ−１７０Ｓ、粒径２０ｎｍ、Ｏ_２含有率７．２質量％）；
子粒子ｂ：Ｙ_２Ｏ_３（日本イットリウム株式会社製、微粒品（高ＢＥＴ品））．

子粒子として、上記子粒子ａ（１００体積％）に対し上記子粒子ｂを５体積％添加し、子粒子比率が０．１となるように母粒子Ｘの体積を調整したものを使用した以外は、実施例１における未焼結コアシェル粒子１ａと同様の条件で未焼結コアシェル粒子２ａを得た。次いで、未焼結コアシェル粒子２ａを実施例１と同様の焼結条件で焼結し、熱伝導性複合粒子２を得た。

［絶縁樹脂成形体２の製造］
熱伝導性複合粒子１に替えて熱伝導性複合粒子２を使用した以外は、実施例１における絶縁樹脂成形体１と同様の製造条件で、絶縁樹脂成形体２を得た。

＜実施例３＞
［熱伝導性複合粒子３の製造］
子粒子として、上記子粒子ａ（１００体積％）に対し上記子粒子ｂを１０体積％添加し、子粒子比率が０．１となるように母粒子Ｘの体積を調整したものを使用した以外は、実施例２における熱伝導性複合粒子２と同様の製造条件で、熱伝導性複合粒子３を得た。

［絶縁樹脂成形体３の製造］
熱伝導性複合粒子２に替えて熱伝導性複合粒子３を使用した以外は、実施例２における絶縁樹脂成形体２と同様の製造条件で、絶縁樹脂成形体３を得た。

＜実施例４＞
［熱伝導性複合粒子４の製造］
子粒子として、上記子粒子ａ（１００体積％）に対し上記子粒子ｂを２０体積％添加し、子粒子比率が０．１となるように母粒子Ｘの体積を調整したものを使用した以外は、実施例２における熱伝導性複合粒子２と同様の製造条件で、熱伝導性複合粒子４を得た。

［絶縁樹脂成形体４の製造］
熱伝導性複合粒子２に替えて熱伝導性複合粒子４を使用した以外は、実施例２における絶縁樹脂成形体２と同様の製造条件で、絶縁樹脂成形体４を得た。

＜実施例５＞
［熱伝導性複合粒子５の製造］
実施例１における熱伝導性複合粒子１の製造において、上記母粒子（Ａｌ_２Ｏ_３）と上記子粒子（ＢＮ）の配合比（体積比）を、子粒子／全粒子（子粒子＋母粒子）＝２／（２＋８）＝０．２０の割合に変更した以外は、実施例１における未焼結コアシェル粒子１ａと同様の条件で未焼結コアシェル粒子５ａを得た。次いで、未焼結コアシェル粒子５ａを実施例１と同様の焼結条件で焼結し、熱伝導性複合粒子５を得た。［絶縁樹脂成形体５の製造］
熱伝導性複合粒子１に替えて熱伝導性複合粒子５を使用した以外は、実施例１における絶縁樹脂成形体１と同様の製造条件で、絶縁樹脂成形体５を得た。

＜実施例６＞
［熱伝導性複合粒子６の製造］
子粒子として、上記子粒子ａ（１００体積％）に対し上記子粒子ｂを５体積％添加し、子粒子比率が０．２となるように母粒子Ｘの体積を調整したものを使用した以外は、実施例５における未焼結コアシェル粒子５ａと同様の条件で未焼結コアシェル粒子６ａを得た。次いで、未焼結コアシェル粒子６ａを実施例５と同様の焼結条件で焼結し、熱伝導性複合粒子６を得た。

［絶縁樹脂成形体６の製造］
熱伝導性複合粒子５に替えて熱伝導性複合粒子６を使用した以外は、実施例５における絶縁樹脂成形体５と同様の製造条件で、絶縁樹脂成形体６を得た。

＜実施例７＞
［熱伝導性複合粒子７の製造］
子粒子として、上記子粒子ａ（１００体積％）に対し上記子粒子ｂを１０体積％添加し、子粒子比率が０．２となるように母粒子Ｘの体積を調整したものを使用した以外は、実施例６における熱伝導性複合粒子６と同様の製造条件で、熱伝導性複合粒子７を得た。

［絶縁樹脂成形体７の製造］
熱伝導性複合粒子６に替えて熱伝導性複合粒子７を使用した以外は、実施例６における絶縁樹脂成形体６と同様の製造条件で、絶縁樹脂成形体７を得た。

＜実施例８＞
［熱伝導性複合粒子８の製造］
子粒子として、上記子粒子ａ（１００体積％）に対し上記子粒子ｂを２０体積％添加し、子粒子比率が０．２となるように母粒子Ｘの体積を調整したものを使用した以外は、実施例６における熱伝導性複合粒子６と同様の製造条件で、熱伝導性複合粒子８を得た。

［絶縁樹脂成形体８の製造］
熱伝導性複合粒子６に替えて熱伝導性複合粒子８を使用した以外は、実施例６における絶縁樹脂成形体６と同様の製造条件で、絶縁樹脂成形体８を得た。

＜実施例９＞
［熱伝導性複合粒子９の製造］
実施例１における熱伝導性複合粒子１の製造において、上記母粒子（Ａｌ_２Ｏ_３）と上記子粒子（ＢＮ）の配合比（体積比）を、子粒子／全粒子（子粒子＋母粒子）＝３／（３＋７）＝０．３０の割合に変更した以外は、実施例１における未焼結コアシェル粒子１ａと同様の条件で未焼結コアシェル粒子９ａを得た。次いで、未焼結コアシェル粒子９ａを実施例１と同様の焼結条件で焼結し、熱伝導性複合粒子９を得た。

［絶縁樹脂成形体９の製造］
熱伝導性複合粒子１に替えて熱伝導性複合粒子９を使用した以外は、実施例１における絶縁樹脂成形体１と同様の製造条件で、絶縁樹脂成形体９を得た。

＜実施例１０＞
［熱伝導性複合粒子１０の製造］
子粒子として、上記子粒子ａ（１００体積％）に対し上記子粒子ｂを５体積％添加し、子粒子比率が０．３となるように母粒子Ｘの体積を調整したものを使用した以外は、実施例９における未焼結コアシェル粒子９ａと同様の条件で未焼結コアシェル粒子１０ａを得た。次いで、未焼結コアシェル粒子１０ａを実施例９と同様の焼結条件で焼結し、熱伝導性複合粒子１０を得た。

［絶縁樹脂成形体１０の製造］
熱伝導性複合粒子９に替えて熱伝導性複合粒子１０を使用した以外は、実施例９における絶縁樹脂成形体９と同様の製造条件で、絶縁樹脂成形体１０を得た。

＜実施例１１＞
［熱伝導性複合粒子１１の製造］
子粒子として、上記子粒子ａ（１００体積％）に対し上記子粒子ｂを１０体積％添加し、子粒子比率が０．３となるように母粒子Ｘの体積を調整したものを使用した以外は、実施例１０における熱伝導性複合粒子１０と同様の製造条件で、熱伝導性複合粒子１１を得た。

［絶縁樹脂成形体１１の製造］
熱伝導性複合粒子１０に替えて熱伝導性複合粒子１１を使用した以外は、実施例１０における絶縁樹脂成形体１０と同様の製造条件で、絶縁樹脂成形体１１を得た。

＜実施例１２＞
［熱伝導性複合粒子１２の製造］
実施例１における熱伝導性複合粒子１の製造において、上記母粒子（Ａｌ_２Ｏ_３）と上記子粒子ａ（ＢＮ）との配合比（体積比）を、子粒子ａ／全粒子（子粒子ａ＋母粒子Ｘ）＝５／（５＋５）＝０．５に対し、更に子粒子ａ（１００体積％）に対し上記子粒子ｂ（Ｙ_２Ｏ_３）を５体積％添加して、子粒子比率が０．５となるように母粒子Ｘの体積を調整した以外は、実施例１における熱伝導性複合粒子１と同様の製造条件で、熱伝導性複合粒子１２を得た。

［絶縁樹脂成形体１２の製造］
熱伝導性複合粒子１に替えて熱伝導性複合粒子１２を使用した以外は、実施例１における絶縁樹脂成形体１０と同様の製造条件で、絶縁樹脂成形体１２を得た。

＜実施例１３＞
［熱伝導性複合粒子１３の製造］
子粒子として、上記子粒子ａ（１００体積％）に対し上記子粒子ｂを１０体積％添加し、子粒子比率が０．５となるように母粒子Ｘの体積を調整したものを使用した以外は、実施例１２における熱伝導性複合粒子１２と同様の製造条件で、熱伝導性複合粒子１３を得た。

［絶縁樹脂成形体１３の製造］
熱伝導性複合粒子１２に替えて熱伝導性複合粒子１３を使用した以外は、実施例１２における絶縁樹脂成形体１２と同様の製造条件で、絶縁樹脂成形体１３を得た。

＜比較例１＞
［熱伝導性フィラー１Ｒ］
熱伝導性フィラーとして、Ａｌ_２Ｏ_３（デンカ株式会社製、デンカ球状アルミナＤＡＷ−４５、Ｄ_５０＝４５μｍ）からなる熱伝導性フィラー１Ｒを使用した。

［絶縁樹脂成形体１Ｒの製造］
熱伝導性複合粒子１に替えて、上記Ａｌ_２Ｏ_３からなる熱伝導性フィラー１Ｒを使用した以外は、実施例１における絶縁樹脂成形体１と同様の製造条件で、絶縁樹脂成形体１Ｒを得た。

＜比較例２＞
［熱伝導性フィラー２Ｒ］
母粒子Ｘ：Ａｌ_２Ｏ_３（デンカ株式会社製、デンカ球状アルミナＤＡＷ−４５、Ｄ_５０＝４５μｍ）；
子粒子ａ：ＢＮ（モメンティブ社製、ＰＴ−１２０、Ｄ_５０＝１２μｍ）．
上記母粒子Ｘ（Ａｌ_２Ｏ_３）と上記子粒子ａ（ＢＮ）を、体積比で子粒子ａ／全粒子（子粒子ａ＋母粒子Ｘ）＝１／（１＋９）＝０．１０の割合で容器中に投入して撹拌（単純混合）し、熱伝導性フィラー２Ｒを得た。

［絶縁樹脂成形体２Ｒの製造］
熱伝導性複合粒子１に替えて、上記熱伝導性フィラー２Ｒを使用した以外は、実施例１における絶縁樹脂成形体１と同様の製造条件で、絶縁樹脂成形体２Ｒを得た。

＜比較例３＞
［熱伝導性フィラー３Ｒ］
母粒子Ｘ：Ａｌ_２Ｏ_３（デンカ株式会社製、デンカ球状アルミナＤＡＷ−４５、Ｄ_５０＝４５μｍ）；
子粒子ａ：ＢＮ（株式会社ＭＡＲＵＫＡ製、ＡＰ−１７０Ｓ、粒径２０ｎｍ、Ｏ_２含有率７．２質量％）．
上記母粒子Ｘ（Ａｌ_２Ｏ_３）と上記子粒子ａ（ＢＮ）を、体積比で子粒子ａ／全粒子（子粒子ａ＋母粒子Ｘ）＝１／（１＋９）＝０．１０の割合で容器中に投入して撹拌（単純混合）し、熱伝導性フィラー３Ｒを得た。
図９に熱伝導性フィラー３ＲのＳＥＭ写真を示す。子粒子のＢＮ粒子１１２は、母粒子のＡｌ_２Ｏ_３粒子１１１に付着せず、Ａｌ_２Ｏ_３粒子１１１とＢＮ粒子１１２とが分離していることがわかる。

＜熱伝導性複合粒子における複合化の検証＞
焼結体である熱伝導性複合粒子が複合化していることを、実施例２で得られた未焼結コアシェル粒子２ａとその焼結体である熱伝導性複合粒子２を用い、超音波照射及び粒度分布測定により検証した。超音波照射及び粒度分布の測定には、「レーザー回析／散乱式粒子径分布測定装置（粒度分布）Ｌａ−９６０ＨＯＲＩＢＡ」を使用した。

図１０Ａは、実施例２においてメカノケミカル処理により得られた未焼結コアシェル粒子２ａの粒度分布を示すグラフである。同グラフにおいて、未焼結コアシェル粒子２ａは、粒子径８０μｍ付近にピークＡを有している。図１０Ｂは、６０秒間超音波を照射した後の未焼結コアシェル粒子２ａの粒度分布を示すグラフである。同グラフにおいて、超音波照射後の未焼結コアシェル粒子２ａは、粒子径８０μｍ付近のピークＡと、粒子径１０μｍ付近にピークＢを有している。

図１０Ｃは、未焼結コアシェル粒子２ａの焼結体である熱伝導性複合粒子２に、６０秒間超音波を照射した後の熱伝導性複合粒子２の粒度分布を示すグラフである。同グラフにおいて、超音波照射後の熱伝導性複合粒子２は、粒子径８０μｍ付近にピークＡを有している。

図１０Ａと図１０Ｂを対比すると、６０秒間超音波照射後の図１０Ｂに示す粒度分布においては、図１０Ａに示す超音波照射前の粒度分布に対し、ピークＡが減少し、ピークＢが増えていることがわかる。このことから、未焼結コアシェル粒子２ａに６０秒間超音波を照射した結果、コアシェル構造が一部破壊されていることが確認できた。
一方、図１０Ａと図１０Ｃを対比すると、双方の粒度分布は、同じピークＡを有していることがわかる。このことから、熱伝導性複合粒子２は、超音波を６０秒間照射した後であってもコアシェル構造は破壊されず、複合化していることが確認できた。

＜熱伝導性の評価方法＞
熱伝導性の評価は以下の手順で行った。
得られた各絶縁樹脂成形体を、大きさ１０ｍｍ×１０ｍｍに加工したものを試料とした。熱伝導率は、試料の熱拡散率、比重、比熱を全て乗じて算出した。
測定装置はキセノンフラッシュアナライザ（ＮＥＴＺＳＣＨ社製ＬＦＡ４６７ＨｙｐｅｒＦｌａｓｈ（登録商標））を用いた。熱拡散率はレーザーフラッシュ法により求めた。比重はアルキメデス法を用いて求めた。比熱は、示差走査熱量計（ティー・エイ・インスツルメント社製、「Ｑ２０００」）を用い、窒素雰囲気下、昇温速度１０℃／分で室温〜７００℃まで昇温させて求めた。
結果を表１に示す。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

［付記］
［１］
無機粒子を含むコア部と、窒化物粒子を含み、前記コア部を被覆するシェル部とを備えた焼結体である熱伝導性複合粒子。
［２］
前記窒化物粒子として少なくとも窒化ホウ素又は窒化ケイ素を含む、［１］に記載の熱伝導性複合粒子。
［３］
前記シェル部の少なくとも一部は層状であり、前記コア部の形状に沿って前記コア部の少なくとも一部を被覆している、［１］又は［２］に記載の熱伝導性複合粒子。
［４］
前記シェル部は前記窒化物粒子と焼結助剤を含む混合物の焼結部材であり、前記シェル部は前記焼結助剤由来の原子を含む、［１］〜［３］のいずれか１項に記載の熱伝導性複合粒子。
［５］
前記焼結助剤が、Ｙ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_２、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＭｏＯ、ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ、Ｂ_４Ｃ、およびＢから選択される少なくとも１種である、［４］に記載の熱伝導性複合粒子。
［６］
前記焼結助剤由来の原子の一部が前記コア部の表面上に偏在している、［４］又は［５］に記載の熱伝導性複合粒子。
［７］
前記シェル部が、前記焼結助剤由来の原子として少なくともイットリウムを含む、［４］〜［６］のいずれか１項に記載の熱伝導性複合粒子。
［８］
前記無機粒子、前記窒化物粒子及び前記焼結助剤の体積の合計に対する、前記窒化物粒子及び前記焼結助剤の体積の合計が、３０体積％以上である、［４］〜［７］のいずれか１項に記載の熱伝導性複合粒子。
［９］
前記窒化物粒子に対する前記焼結助剤の配合比率は５体積％〜１０体積％である、［４］〜［８］のいずれか１項に記載の熱伝導性複合粒子。
［１０］
前記無機粒子が酸化アルミニウム又は酸化マグネシウムである、［１］〜［９］のいずれか１項に記載の熱伝導性複合粒子。
［１１］
無機粒子を含むコア部と、窒化物粒子を含み、前記コア部を被覆するシェル部とを備えた焼結体である熱伝導性複合粒子の製造方法であり、
無機粒子と窒化物粒子を含む原料をメカノケミカル処理することにより、前記無機粒子を含むコア部と、前記窒化物粒子を含み、前記コア部を被覆するシェル部とを備えるコアシェル粒子を形成すること、及び
前記コアシェル粒子を焼結すること、
を含む熱伝導性複合粒子の製造方法。
［１２］
前記熱伝導性複合粒子の前記シェル部に含まれる前記窒化物粒子として、少なくとも窒化ホウ素又は窒化ケイ素を含む、［１１］に記載の熱伝導性複合粒子の製造方法。
［１３］
前記原料である前記窒化物粒子として、少なくとも、不純物濃度としてのＢ_２Ｏ_３含有率が１質量％以上、又は、酸素含有率が１質量％以上の窒化ホウ素を使用する、［１１］又は［１２］に記載の熱伝導性複合粒子の製造方法。
［１４］
前記原料が、Ｙ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_２、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＭｏＯ、ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ、Ｂ_４Ｃ、およびＢから選択される少なくとも１種の焼結助剤を更に含み、前記熱伝導性複合粒子の前記シェル部が前記焼結助剤由来の原子を含む、［１１］〜［１３］のいずれか１項に記載の熱伝導性複合粒子の製造方法。
［１５］
前記焼結助剤由来の原子の一部が前記熱伝導性複合粒子の前記コア部の表面上に偏在している、［１４］に記載の熱伝導性複合粒子の製造方法。
［１６］
前記原料が、前記焼結助剤として少なくともＹ_２Ｏ_３を含み、前記焼結助剤由来の原子がイットリウムである、［１４］又は［１５］に記載の熱伝導性複合粒子の製造方法。
［１７］
前記原料に含まれる前記無機粒子、前記窒化物粒子及び前記焼結助剤の体積の合計に対する、前記窒化物粒子及び前記焼結助剤の体積の合計が、３０体積％以上である、［１４］〜［１６］のいずれか１項に記載の熱伝導性複合粒子の製造方法。
［１８］
前記原料に含まれる前記窒化物粒子に対する前記焼結助剤の割合は５〜１０体積％である、［１４］〜［１７］のいずれか１項に記載の熱伝導性複合粒子の製造方法。
［１９］
前記無機粒子が酸化アルミニウム又は酸化マグネシウムである、［１１］〜［１８］のいずれか１項に記載の熱伝導性複合粒子の製造方法。
［２０］
［１］〜［１０］のいずれか１項に記載の熱伝導性複合粒子を含有する絶縁樹脂組成物。
［２１］
［２０］に記載の絶縁樹脂組成物を成形してなる絶縁樹脂成形体。
［２２］
金属基板と、該金属基板の少なくとも片面に設けられた絶縁層と、該絶縁層上に設けられた金属箔とを具備する回路基板用積層板であって、前記絶縁層が［１］〜［１０］のいずれか１項に記載の熱伝導性複合粒子を含む回路基板用積層板。
［２３］
金属基板と、該金属基板の少なくとも片面に設けられた絶縁層と、該絶縁層上に設けられた金属パターンとを具備する金属ベース回路基板であって、前記絶縁層が［１］〜［１０］のいずれか１項に記載の熱伝導性複合粒子を含む金属ベース回路基板。
［２４］
［２３］に記載の金属ベース回路基板を備えるパワーモジュール。

１・・・・回路基板用積層板、
１’・・・金属ベース回路基板、
２・・・・金属基板、
３・・・・絶縁層、
４・・・・金属箔、
４’・・・・回路パターン
１０・・・・パワーモジュール
１１・・・・パワーデバイス
１２・・・・はんだ層
１３・・・・金属ベース回路基板
１３ａ・・・回路パターン
１３ｂ・・・絶縁層
１３ｃ・・・金属基板
１４・・・・放熱シート
１５・・・・ヒートシンク
１００・・・・熱伝導性複合粒子
１０１・・・・コア部（無機粒子）
１０２・・・・シェル部
１０３・・・・窒化物粒子（窒化ホウ素）
１０４・・・・焼結助剤由来の原子
１１１・・・・Ａｌ_２Ｏ_３粒子
１１２・・・・ＢＮ粒子

Claims

粒径が１０〜８０μｍの無機粒子を含むコア部と、窒化物粒子を含み、前記コア部を被覆するシェル部とを備えた焼結体であり、前記無機粒子と前記窒化物粒子が複合化している熱伝導性複合粒子。
前記窒化物粒子として少なくとも窒化ホウ素又は窒化ケイ素を含む、請求項１に記載の熱伝導性複合粒子。
前記シェル部の少なくとも一部は層状であり、前記コア部の形状に沿って前記コア部の少なくとも一部を被覆している、請求項１又は２に記載の熱伝導性複合粒子。
前記シェル部は前記窒化物粒子と焼結助剤を含む混合物の焼結部材であり、前記シェル部は前記焼結助剤由来の原子を含み、前記焼結助剤由来の原子は前記無機粒子及び／又は前記窒化物粒子と複合化している、請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱伝導性複合粒子。
前記焼結助剤が、Ｙ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_２、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＭｏＯ、ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ、Ｂ_４Ｃ、およびＢから選択される少なくとも１種である、請求項４に記載の熱伝導性複合粒子。
前記焼結助剤由来の原子の一部が前記コア部の表面上に偏在している、請求項４又は５に記載の熱伝導性複合粒子。
前記シェル部が、前記焼結助剤由来の原子として少なくともイットリウムを含む、請求項４〜６のいずれか１項に記載の熱伝導性複合粒子。
前記無機粒子、前記窒化物粒子及び前記焼結助剤の体積の合計に対する、前記窒化物粒子及び前記焼結助剤の体積の合計が、３０体積％以上である、請求項４〜７のいずれか１項に記載の熱伝導性複合粒子。
前記窒化物粒子に対する前記焼結助剤の配合比率は５体積％〜１０体積％である、請求項４〜８のいずれか１項に記載の熱伝導性複合粒子。
前記無機粒子が酸化アルミニウム又は酸化マグネシウムである、請求項１〜９のいずれか１項に記載の熱伝導性複合粒子。