電界によるフィラー橋絡技術を用いたアルミナ高充填エポキシ複合材の熱伝導率向上

摘要

近年，省エネルギー化に伴い電気·電子設備などの小型化が求められている。そこに使用される絶縁材料においても，熱伝導率と耐電圧などの複数の機能性の同時向上が求められるようになってきた。パワーモジュールの絶縁基板や封止材として，エポキシ複合材が注目されている。一般に高熱伝導性や高誘電率を得るためには，エポキシ樹脂に大量のフィラーを添加しなければならない。しかし，フィラーを大量に充填すると成形性が損なわれてしまう。したがって，フィラー高充填の試料成型は難しい。そこで，筆者らはこれまでに電界印加によるフィラー橋絡技術に着目し，アルミナや窒化ホウ素などの各種無機フィラーを硬化前エポキシ樹脂中で橋絡させることで，電界印加方向に熱伝導率や誘電率の向上を実現してきた。また，全く新しいフィラーとして，ナノアルミナ被覆した導電性や半導電性粒子を用意し，その有効性を明らかにしてきた。例えば，コア材にアルミニウム粒子を採用すると，アルミニウムの特徴である高熱伝導性および低比重を維持しながら，適度な絶縁性を付与できることが明らかになった。さらに，エポキシ/μバリスタ複合材において，電極間を繋ぐμバリスタ粒子のチェーンを形成することにより，優れた非線形抵抗特性が得られることも報告してきた。汎用解析ソフトCOMSOLを利用した，平等交流電界印加時の粒子挙動シミュレーションも検討し，その有効性も検討した。