JP2018162366A - Epoxy resin composition, resin sheet, b-stage sheet, c-stage sheet, cured product, resin coated metal foil, and metal substrate - Google Patents
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Abstract
【課題】Aステージ及びBステージとしたときの柔軟性を維持しつつ、硬化物としたときの熱伝導性、絶縁性、及び高温下での接着性に優れるエポキシ樹脂組成物並びにこれを用いた樹脂シート、Bステージシート、Cステージシート、硬化物、樹脂付金属箔及び金属基板を提供する。【解決手段】エポキシ樹脂とアミン系硬化剤とフィラーとを含有し、前記フィラーは、窒化物フィラーを含み、前記エポキシ樹脂は、1分子中に下記一般式(I)で表される構造単位を2つ有する二量体化合物を含み、前記窒化物フィラーの含有率が42体積%〜75体積%である、エポキシ樹脂組成物。一般式(I)中、R1〜R4はそれぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を示す。【選択図】なしPROBLEM TO BE SOLVED: To use an epoxy resin composition which is excellent in thermal conductivity, insulating property and adhesiveness at high temperature when it is made into a cured product while maintaining flexibility when it is made into A stage and B stage. Provided are a resin sheet, a B stage sheet, a C stage sheet, a cured product, a metal foil with a resin, and a metal substrate. SOLUTION: The epoxy resin, an amine-based curing agent and a filler are contained, the filler contains a nitride filler, and the epoxy resin has a structural unit represented by the following general formula (I) in one molecule. An epoxy resin composition containing two dimer compounds and having a nitride filler content of 42% by volume to 75% by volume. In the general formula (I), R1 to R4 independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. [Selection diagram] None
Description
本発明は、エポキシ樹脂組成物、樹脂シート、Bステージシート、Cステージシート、硬化物、樹脂付金属箔及び金属基板に関する。 The present invention relates to an epoxy resin composition, a resin sheet, a B stage sheet, a C stage sheet, a cured product, a metal foil with resin, and a metal substrate.
発電機、モーターからプリント配線板、IC(Integrated Circuit)チップに至るまでの電子機器及び電気機器の多くは、電気を通すための導体と絶縁材料とを含んで構成される。近年、これらの機器の小型化に伴って発熱量が増大している。このため、絶縁材料においていかに熱を放散させるかが重要な課題となっている。 Many electronic devices and electric devices ranging from generators and motors to printed wiring boards and IC (Integrated Circuit) chips include a conductor for conducting electricity and an insulating material. In recent years, the amount of heat generated has increased with the miniaturization of these devices. For this reason, how to dissipate heat in the insulating material is an important issue.
これらの機器に用いられている絶縁材料としては、絶縁性、耐熱性等の観点から、熱硬化性樹脂組成物を硬化して得られる樹脂硬化物が広く使われている。しかし、一般的に樹脂硬化物の熱伝導率は低く、熱放散を妨げている大きな要因となっているため、高熱伝導性を有する樹脂硬化物の開発が望まれている。 As an insulating material used in these devices, a cured resin obtained by curing a thermosetting resin composition is widely used from the viewpoints of insulation and heat resistance. However, since the thermal conductivity of the cured resin is generally low and is a major factor hindering heat dissipation, development of a cured resin having high thermal conductivity is desired.
樹脂硬化物の熱伝導性を高める手法として、一分子中に3個以上のエポキシ基を有する多官能エポキシ化合物と、特定の粒子径を有する一次粒子の凝集体である無機充填材(A)と、粒子単体の粒子径がそれぞれ特定範囲にある無機充填材(c)及び無機充填材(b)を含む無機充填材(B)と、を特定比率で含有する熱硬化性樹脂組成物が提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1では、上記構成とすることにより、無機充填材(c)及び無機充填材(b)が一次粒子の凝集体である無機充填材(A)の隙間を充填して熱の流路が確保されるため、放熱特性が向上するとされている。 As a technique for increasing the thermal conductivity of the cured resin, a polyfunctional epoxy compound having three or more epoxy groups in one molecule, and an inorganic filler (A) that is an aggregate of primary particles having a specific particle diameter; And a thermosetting resin composition containing a specific ratio of the inorganic filler (c) and the inorganic filler (B) containing the inorganic filler (b) each having a particle diameter of a single particle in a specific range. (For example, refer to Patent Document 1). In Patent Document 1, by adopting the above-described configuration, the inorganic filler (c) and the inorganic filler (b) fill a gap between the inorganic filler (A), which is an aggregate of primary particles, and a heat flow path is formed. Therefore, it is said that the heat dissipation characteristics are improved.
また、高熱伝導性を有する樹脂硬化物として、分子中にメソゲン骨格を有するエポキシ化合物を含有する組成物の硬化物が提案されている(例えば、特許文献2参照)。分子中にメソゲン骨格を有するエポキシ樹脂としては、特許文献3〜5等に示されている化合物を挙げることができる。 Moreover, the hardened | cured material of the composition containing the epoxy compound which has a mesogen skeleton in a molecule | numerator is proposed as resin hardened | cured material which has high heat conductivity (for example, refer patent document 2). Examples of the epoxy resin having a mesogen skeleton in the molecule include compounds disclosed in Patent Documents 3 to 5 and the like.
また、高熱伝導化を達成する手法として、高い熱伝導率を有するセラミックスからなる無機フィラーを樹脂組成物に充填し、コンポジット材料とする方法がある。高い熱伝導率を有するセラミックスとしては、アルミナ、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、シリカ、酸化マグネシウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素等が知られている。熱伝導性と絶縁性とを両立する無機フィラーを樹脂組成物に充填することにより、コンポジット材料において熱伝導性と絶縁性との両立が図られる。 Moreover, as a technique for achieving high thermal conductivity, there is a method of filling a resin composition with an inorganic filler made of ceramics having high thermal conductivity to make a composite material. Known ceramics having high thermal conductivity include alumina, boron nitride, aluminum nitride, silica, magnesium oxide, silicon nitride, silicon carbide, and the like. By filling the resin composition with an inorganic filler that achieves both thermal conductivity and insulation, it is possible to achieve both thermal conductivity and insulation in the composite material.
また、高熱伝導性と高絶縁性の両立の観点から、メソゲン骨格を有するエポキシ樹脂と、α−アルミナと窒化ホウ素との混合フィラーと、を含有し、全フィラー中のα−アルミナの含有率が50体積%〜90体積%であるエポキシ樹脂組成物が提案されている(例えば、特許文献6参照)。 In addition, from the viewpoint of achieving both high thermal conductivity and high insulation, it contains an epoxy resin having a mesogenic skeleton and a mixed filler of α-alumina and boron nitride, and the content of α-alumina in all fillers An epoxy resin composition having a volume of 50% to 90% by volume has been proposed (see, for example, Patent Document 6).
また、熱伝導性を高める手法として、近年、フィラーとして窒化ホウ素を用いることも提案されている(例えば、特許文献7参照)。窒化ホウ素は、絶縁性にも優れている。 In addition, as a technique for increasing thermal conductivity, it has recently been proposed to use boron nitride as a filler (see, for example, Patent Document 7). Boron nitride is also excellent in insulation.
しかしながら、特許文献1では、一分子中に3個以上のエポキシ基を有する多官能エポキシ化合物が剛直な骨格となる傾向にあるため、Aステージ及びBステージとしたときに柔軟性に劣る場合がある。その結果、Aステージ及びBステージのシートを巻き取れず、大規模での生産性が低下する場合がある。また、Aステージ及びBステージのシートが脆いため品質にも問題が生じる場合がある。また、熱伝導性が十分に高くなく、さらなる改良が必要である。 However, in Patent Document 1, since a polyfunctional epoxy compound having three or more epoxy groups in one molecule tends to be a rigid skeleton, flexibility may be inferior when the A stage and the B stage are used. . As a result, the A-stage and B-stage sheets may not be wound, and productivity on a large scale may be reduced. Further, since the sheets of the A stage and the B stage are brittle, there may be a problem in quality. Further, the thermal conductivity is not sufficiently high, and further improvement is necessary.
また、特許文献6に記載のメソゲン骨格を有するエポキシ樹脂は、一般的に結晶性が高いため、Aステージ及びBステージとしたときの柔軟性に劣る。また、フィラーの大部分がα−アルミナであることから、硬化物としたときの熱伝導性が低く、さらなる改良が必要である。 Moreover, since the epoxy resin which has a mesogen skeleton of patent document 6 generally has high crystallinity, it is inferior to the flexibility at the time of using A stage and B stage. Further, since most of the filler is α-alumina, the thermal conductivity when cured is low, and further improvement is necessary.
また、窒化ホウ素の形状が鱗片状であることに起因して、特許文献7に記載の窒化ホウ素を含有する組成物は流動性が低下して成形性が低下する傾向にあり、また、硬化物としたときに金属箔との剥離強度(接着強度)が低下する傾向にある。 Further, due to the fact that the shape of boron nitride is scaly, the composition containing boron nitride described in Patent Document 7 has a tendency to decrease in fluidity and formability, and to be cured. The peel strength (adhesive strength) from the metal foil tends to decrease.
また、熱伝導性を高めるために無機フィラーを高充填化することが考えられる。しかし、この場合、接着強度が低下し、リフロー、ヒートサイクル等の熱衝撃によって剥離が生じる場合があり、絶縁性が著しく低下する可能性がある。 It is also conceivable to increase the filling of the inorganic filler in order to increase the thermal conductivity. However, in this case, the adhesive strength is reduced, and peeling may occur due to thermal shock such as reflow or heat cycle, which may significantly reduce the insulation.
本発明は、上記課題に鑑み、Aステージ及びBステージとしたときの柔軟性を維持しつつ、硬化物としたときの熱伝導性、絶縁性、及び高温下での接着性に優れるエポキシ樹脂組成物並びにこれを用いた樹脂シート、Bステージシート、Cステージシート、硬化物、樹脂付金属箔及び金属基板を提供することを課題とする。 In view of the above problems, the present invention is an epoxy resin composition that is excellent in thermal conductivity, insulation, and adhesiveness at high temperatures when it is made into a cured product while maintaining flexibility when it is set as A stage and B stage. It is an object to provide an article and a resin sheet, a B stage sheet, a C stage sheet, a cured product, a metal foil with resin, and a metal substrate using the same.
上記課題を解決するための手段には、以下の実施態様が含まれる。
<1> エポキシ樹脂とアミン系硬化剤とフィラーとを含有し、前記フィラーは、窒化物フィラーを含み、前記エポキシ樹脂は、1分子中に下記一般式(I)で表される構造単位を2つ有する二量体化合物を含み、前記窒化物フィラーの含有率が42体積%〜75体積%である、エポキシ樹脂組成物。
[一般式(I)中、R1〜R4はそれぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を示す。]
<2> 前記エポキシ樹脂に占める二量体化合物の割合が、15質量%〜28質量%である、<1>に記載のエポキシ樹脂組成物。
<3> 前記二量体化合物が、下記一般式(IA)で表される構造単位及び下記一般式(IB)で表される構造単位からなる群より選択される少なくとも一つの構造単位を有する、<1>又は<2>に記載のエポキシ樹脂組成物。
[一般式(IA)及び一般式(IB)中、R1〜R4はそれぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を示し、R5はそれぞれ独立に、炭素数1〜8のアルキル基を示す。nは0〜4の整数を示す。]
<4> 前記一般式(IA)で表される構造単位は、下記一般式(IA−1)で表される構造単位及び下記一般式(IA−2)で表される構造単位からなる群より選択される少なくとも一つの構造単位を含む、<3>に記載のエポキシ樹脂組成物。
[一般式(IA−1)及び一般式(IA−2)中、R1〜R4はそれぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を示し、R5はそれぞれ独立に、炭素数1〜8のアルキル基を示す。nは0〜4の整数を示す。]
<5> 前記一般式(IB)で表される構造単位は、下記一般式(IB−1)で表される構造単位及び下記一般式(IB−2)で表される構造単位からなる群より選択される少なくとも一つの構造単位を含む、<3>又は<4>に記載のエポキシ樹脂組成物。
[一般式(IB−1)及び一般式(IB−2)中、R1〜R4はそれぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を示し、R5はそれぞれ独立に、炭素数1〜8のアルキル基を示す。nは0〜4の整数を示す。]
<6> 前記二量体化合物が、下記一般式(II−A)で表される化合物、下記一般式(II−B)で表される化合物及び下記一般式(II−C)で表される化合物からなる群より選択される少なくとも一つの化合物を含む、<1>〜<5>のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
[一般式(II−A)〜一般式(II−C)中、R1〜R4はそれぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を示し、R5はそれぞれ独立に、炭素数1〜8のアルキル基を示す。nは0〜4の整数を示す。]
<7> 前記二量体化合物が、下記一般式(II−A−1)で表される化合物、下記一般式(II−B−1)で表される化合物及び下記一般式(II−C−1)で表される化合物からなる群より選択される少なくとも一つの化合物を含む、<1>〜<6>のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
[一般式(II−A−1)〜一般式(II−C−1)中、R1〜R4はそれぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を示し、R5はそれぞれ独立に、炭素数1〜8のアルキル基を示す。nは0〜4の整数を示す。]
<8> 前記エポキシ樹脂は、下記一般式(III)で表されるエポキシ化合物を含む、<1>〜<7>のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
[一般式(III)中、R1〜R4はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を示す。]
<9> 前記エポキシ樹脂に占める前記一般式(III)で表されるエポキシ化合物の割合が、57質量%〜80質量%である、<8>に記載のエポキシ樹脂組成物。
<10> 前記フィラーの含有率が、50体積%〜90体積%である、<1>〜<9>のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
<11> 前記アミン系硬化剤が、ベンゼン環又はナフタレン環を有するアミン系硬化剤からなる群より選択される少なくとも1種を含む、<1>〜<10>のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
<12> <1>〜<11>のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物を含む樹脂組成物層を有する、樹脂シート。
<13> <1>〜<11>のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物の半硬化物を含む半硬化樹脂組成物層を有する、Bステージシート。
<14> <1>〜<11>のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物の硬化物を含む硬化樹脂組成物層を有する、Cステージシート。
<15> <1>〜<11>のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物の硬化物。
<16> 金属箔と、前記金属箔上に配置された<1>〜<11>のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物の半硬化物を含む半硬化樹脂組成物層と、を備える樹脂付金属箔。
<17> 金属支持体と、前記金属支持体上に配置された<1>〜<11>のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物の硬化物を含む硬化樹脂組成物層と、前記硬化樹脂組成物層上に配置された金属板と、を備える金属基板。
Means for solving the above problems include the following embodiments.
<1> An epoxy resin, an amine-based curing agent, and a filler are contained, the filler contains a nitride filler, and the epoxy resin contains 2 structural units represented by the following general formula (I) in one molecule. The epoxy resin composition which contains the dimer compound which has two, and the content rate of the said nitride filler is 42 volume%-75 volume%.
[In General Formula (I), R < 1 > -R < 4 > shows a hydrogen atom or a C1-C3 alkyl group each independently. ]
<2> The epoxy resin composition according to <1>, wherein a proportion of the dimer compound in the epoxy resin is 15% by mass to 28% by mass.
<3> The dimer compound has at least one structural unit selected from the group consisting of a structural unit represented by the following general formula (IA) and a structural unit represented by the following general formula (IB). <1> or the epoxy resin composition according to <2>.
[In General Formula (IA) and General Formula (IB), R 1 to R 4 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R 5 each independently represents 1 to 8 carbon atoms. Represents an alkyl group. n shows the integer of 0-4. ]
<4> The structural unit represented by the general formula (IA) includes a structural unit represented by the following general formula (IA-1) and a structural unit represented by the following general formula (IA-2). The epoxy resin composition according to <3>, comprising at least one structural unit selected.
[In General Formula (IA-1) and General Formula (IA-2), R 1 to R 4 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R 5 each independently represents carbon. The alkyl group of number 1-8 is shown. n shows the integer of 0-4. ]
<5> The structural unit represented by the general formula (IB) includes a structural unit represented by the following general formula (IB-1) and a structural unit represented by the following general formula (IB-2). The epoxy resin composition according to <3> or <4>, comprising at least one selected structural unit.
[In General Formula (IB-1) and General Formula (IB-2), R 1 to R 4 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R 5 each independently represents carbon. The alkyl group of number 1-8 is shown. n shows the integer of 0-4. ]
<6> The dimer compound is represented by the following general formula (II-A), the following general formula (II-B), and the following general formula (II-C). The epoxy resin composition according to any one of <1> to <5>, comprising at least one compound selected from the group consisting of compounds.
[In General Formula (II-A) to General Formula (II-C), R 1 to R 4 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R 5 each independently represents carbon. The alkyl group of number 1-8 is shown. n shows the integer of 0-4. ]
<7> The dimer compound is a compound represented by the following general formula (II-A-1), a compound represented by the following general formula (II-B-1), and the following general formula (II-C- <1>-<6> The epoxy resin composition according to any one of <1> to <6>, comprising at least one compound selected from the group consisting of compounds represented by 1).
[In General Formula (II-A-1) to General Formula (II-C-1), R 1 to R 4 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R 5 represents Independently, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms is shown. n shows the integer of 0-4. ]
<8> The epoxy resin composition according to any one of <1> to <7>, wherein the epoxy resin includes an epoxy compound represented by the following general formula (III).
[In General Formula (III), R < 1 > -R < 4 > shows a hydrogen atom or a C1-C3 alkyl group each independently. ]
<9> The epoxy resin composition according to <8>, wherein a ratio of the epoxy compound represented by the general formula (III) in the epoxy resin is 57% by mass to 80% by mass.
<10> The epoxy resin composition according to any one of <1> to <9>, wherein the filler content is 50% by volume to 90% by volume.
<11> The epoxy according to any one of <1> to <10>, wherein the amine-based curing agent includes at least one selected from the group consisting of amine-based curing agents having a benzene ring or a naphthalene ring. Resin composition.
<12> A resin sheet having a resin composition layer containing the epoxy resin composition according to any one of <1> to <11>.
<13> A B stage sheet having a semi-cured resin composition layer containing a semi-cured product of the epoxy resin composition according to any one of <1> to <11>.
<14> A C stage sheet having a cured resin composition layer containing a cured product of the epoxy resin composition according to any one of <1> to <11>.
<15> A cured product of the epoxy resin composition according to any one of <1> to <11>.
<16> A metal foil and a semi-cured resin composition layer including a semi-cured product of the epoxy resin composition according to any one of <1> to <11> disposed on the metal foil. Metal foil with resin.
<17> A metal support, a cured resin composition layer containing a cured product of the epoxy resin composition according to any one of <1> to <11> disposed on the metal support, and the curing A metal board comprising: a metal plate disposed on the resin composition layer.
本発明によれば、Aステージ及びBステージとしたときの柔軟性を維持しつつ、硬化物としたときの熱伝導性、絶縁性、及び高温下での接着性に優れるエポキシ樹脂組成物並びにこれを用いた樹脂シート、Bステージシート、Cステージシート、硬化物、樹脂付金属箔及び金属基板を提供することができる。 According to the present invention, an epoxy resin composition excellent in thermal conductivity, insulation, and adhesiveness at high temperatures when cured is maintained while maintaining flexibility when the A stage and the B stage are used. A resin sheet, a B stage sheet, a C stage sheet, a cured product, a metal foil with resin, and a metal substrate can be provided.
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合を除き、必須ではない。数値及びその範囲についても同様であり、本発明を制限するものではない。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments. In the following embodiments, the components (including element steps and the like) are not essential unless otherwise specified. The same applies to numerical values and ranges thereof, and the present invention is not limited thereto.
本開示において「〜」を用いて示された数値範囲には、「〜」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において各成分は該当する物質を複数種含んでいてもよい。組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合、各成分の含有率又は含有量は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計の含有率又は含有量を意味する。
本開示において各成分に該当する粒子は複数種含んでいてもよい。組成物中に各成分に該当する粒子が複数種存在する場合、各成分の粒子径は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の粒子の混合物についての値を意味する。
本開示において「層」との語には、当該層が存在する領域を観察したときに、当該領域の全体に形成されている場合に加え、当該領域の一部にのみ形成されている場合も含まれる。
本開示において「積層」との語は、層を積み重ねることを示し、二以上の層が結合されていてもよく、二以上の層が着脱可能であってもよい。
本開示において「工程」との語には、他の工程から独立した工程に加え、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の目的が達成されれば、当該工程も含まれる。
In the present disclosure, the numerical ranges indicated using “to” include numerical values described before and after “to” as the minimum value and the maximum value, respectively.
In the numerical ranges described stepwise in the present disclosure, the upper limit value or the lower limit value described in one numerical range may be replaced with the upper limit value or the lower limit value of another numerical description. . Further, in the numerical ranges described in the present disclosure, the upper limit value or the lower limit value of the numerical range may be replaced with the values shown in the examples.
In the present disclosure, each component may contain a plurality of corresponding substances. When multiple types of substances corresponding to each component are present in the composition, the content or content of each component is the total content or content of the multiple types of substances present in the composition unless otherwise specified. Means quantity.
In the present disclosure, a plurality of particles corresponding to each component may be included. When a plurality of particles corresponding to each component are present in the composition, the particle diameter of each component means a value for a mixture of the plurality of particles present in the composition unless otherwise specified.
In the present disclosure, the term “layer” refers to a case where the layer is formed only in a part of the region in addition to the case where the layer is formed over the entire region. included.
In the present disclosure, the term “lamination” indicates that layers are stacked, and two or more layers may be combined, or two or more layers may be detachable.
In the present disclosure, the term “process” includes a process that is independent of other processes and includes the process if the purpose of the process is achieved even if it cannot be clearly distinguished from the other processes. .
<エポキシ樹脂組成物>
本開示のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂とアミン系硬化剤とフィラーとを含有し、前記フィラーは、窒化物フィラーを含み、前記エポキシ樹脂は、1分子中に下記一般式(I)で表される構造単位を2つ有する二量体化合物を含み、前記窒化物フィラーの含有率が、42体積%〜75体積%である。
<Epoxy resin composition>
The epoxy resin composition of the present disclosure contains an epoxy resin, an amine-based curing agent, and a filler, the filler includes a nitride filler, and the epoxy resin is represented by the following general formula (I) in one molecule. A dimer compound having two structural units, wherein the content of the nitride filler is 42% by volume to 75% by volume.
一般式(I)中、R1〜R4はそれぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を示す。 In general formula (I), R < 1 > -R < 4 > shows a hydrogen atom or a C1-C3 alkyl group each independently.
かかる構成を有する本開示のエポキシ樹脂組成物は、Aステージ及びBステージとしたときの柔軟性を維持しつつ、Cステージ等の硬化物としたときに、熱伝導性、絶縁性、及び高温下での接着性に優れる。本開示のエポキシ樹脂組成物は、必要に応じてその他の成分をさらに含有してもよい。 The epoxy resin composition of the present disclosure having such a configuration maintains thermal flexibility when used as an A stage and a B stage, and has thermal conductivity, insulating properties, and high temperatures when used as a cured product such as a C stage. Excellent adhesion at. The epoxy resin composition of the present disclosure may further contain other components as necessary.
本開示における、Aステージ、Bステージ及びCステージについては、JIS K6900:1994の規定を参照するものとする。Aステージでは、特定の溶剤に可溶性であり、かつ可融性である。Bステージでは、その粘度が常温(25℃)においては104Pa・s〜105Pa・sであるのに対して、100℃で102Pa・s〜103Pa・sに粘度が低下することが好ましい。また、Cステージでは、加温によっても溶融することはない。尚、上記粘度は、動的粘弾性測定(周波数1Hz、荷重40g、昇温速度3℃/分)によって測定される。 Regarding the A stage, the B stage, and the C stage in the present disclosure, the provisions of JIS K6900: 1994 are referred to. In the A stage, it is soluble in a specific solvent and fusible. In the B stage, the viscosity is 10 4 Pa · s to 10 5 Pa · s at room temperature (25 ° C.), whereas the viscosity decreases to 10 2 Pa · s to 10 3 Pa · s at 100 ° C. It is preferable to do. In the C stage, it does not melt even by heating. The viscosity is measured by dynamic viscoelasticity measurement (frequency 1 Hz, load 40 g, temperature increase rate 3 ° C./min).
本開示において、Aステージの例としては、樹脂組成物層、樹脂シート等が挙げられ、Bステージの例としては、半硬化物、半硬化樹脂組成物層、Bステージシート等が挙げられ、Cステージの例としては硬化物、硬化樹脂組成物層、Cステージシート等が挙げられる。
以下、本開示のエポキシ樹脂組成物を構成する各成分について説明する。
In the present disclosure, examples of the A stage include a resin composition layer and a resin sheet, and examples of the B stage include a semi-cured product, a semi-cured resin composition layer, a B stage sheet, and the like. Examples of the stage include a cured product, a cured resin composition layer, and a C stage sheet.
Hereinafter, each component which comprises the epoxy resin composition of this indication is demonstrated.
<エポキシ樹脂>
エポキシ樹脂は、1分子中に下記一般式(I)で表される構造単位を2つ有する二量体化合物(以下、「二量体化合物」と略称する場合がある)を含む。
<Epoxy resin>
The epoxy resin contains a dimer compound having two structural units represented by the following general formula (I) in one molecule (hereinafter sometimes abbreviated as “dimer compound”).
一般式(I)中、R1〜R4はそれぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を示す。 In general formula (I), R < 1 > -R < 4 > shows a hydrogen atom or a C1-C3 alkyl group each independently.
一般式(I)中、R1〜R4はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を示し、水素原子又は炭素数1〜2のアルキル基であることが好ましく、水素原子又はメチル基であることがより好ましく、水素原子であることがさらに好ましい。
さらに、R1〜R4の内の二個〜四個が水素原子であることが好ましく、三個又は四個が水素原子であることがより好ましく、四個全てが水素原子であることがさらに好ましい。R1〜R4のいずれかが炭素数1〜3のアルキル基の場合、R1及びR4の少なくとも一方が炭素数1〜3のアルキル基であることが好ましい。
In general formula (I), R 1 to R 4 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms, A methyl group is more preferred, and a hydrogen atom is still more preferred.
Furthermore, two to four of R 1 to R 4 are preferably hydrogen atoms, more preferably three or four are hydrogen atoms, and all four are further hydrogen atoms. preferable. When any of R 1 to R 4 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, at least one of R 1 and R 4 is preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
二量体化合物は、下記一般式(IA)で表される構造単位及び下記一般式(IB)で表される構造単位からなる群より選択される少なくとも一つの構造単位を有することが好ましい。 The dimer compound preferably has at least one structural unit selected from the group consisting of a structural unit represented by the following general formula (IA) and a structural unit represented by the following general formula (IB).
一般式(IA)及び一般式(IB)中、R1〜R4はそれぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を示し、R5はそれぞれ独立に、炭素数1〜8のアルキル基を示す。nは0〜4の整数を示す。] In the general formula (IA) and Formula (IB), in each of R 1 to R 4 independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, each R 5 is independently, 1 to 8 carbon atoms An alkyl group is shown. n shows the integer of 0-4. ]
一般式(IA)及び一般式(IB)におけるR1〜R4の具体例は、一般式(I)におけるR1〜R4と同様であり、その好ましい範囲も同様である。 Specific examples of R 1 to R 4 in the general formula (IA) and Formula (IB) is the same as R 1 to R 4 in the general formula (I), the same applies to its preferred range.
一般式(IA)及び一般式(IB)中、R5はそれぞれ独立に炭素数1〜8のアルキル基を示し、炭素数1〜3のアルキル基であることが好ましく、メチル基であることがより好ましい。
一般式(IA)及び一般式(IB)中、nは0〜4の整数を示し、0〜2の整数であることが好ましく、0〜1の整数であることがより好ましく、0であることがさらに好ましい。つまり、一般式(IA)及び一般式(IB)においてR5を付されたベンゼン環は、二個〜四個の水素原子を有することが好ましく、三個又は四個の水素原子を有することがより好ましく、四個の水素原子を有することがさらに好ましい。
In general formula (IA) and general formula (IB), R 5 each independently represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and preferably a methyl group. More preferred.
In general formula (IA) and general formula (IB), n represents an integer of 0 to 4, preferably an integer of 0 to 2, more preferably an integer of 0 to 1, and 0. Is more preferable. That is, in the general formula (IA) and the general formula (IB), the benzene ring denoted by R 5 preferably has 2 to 4 hydrogen atoms, and may have 3 or 4 hydrogen atoms. More preferably, it has four hydrogen atoms.
一般式(IA)で表される構造単位は、下記一般式(IA−1)で表される構造単位及び下記一般式(IA−2)で表される構造単位からなる群より選択される少なくとも一つの構造単位を含むことが好ましく、下記一般式(IA−1)で表される構造単位を含むことがより好ましい。 The structural unit represented by the general formula (IA) is at least selected from the group consisting of the structural unit represented by the following general formula (IA-1) and the structural unit represented by the following general formula (IA-2). It preferably includes one structural unit, and more preferably includes a structural unit represented by the following general formula (IA-1).
一般式(IB)で表される構造単位は、下記一般式(IB−1)で表される構造単位及び下記一般式(IB−2)で表される構造単位からなる群より選択される少なくとも一つの構造単位を含むことが好ましく、下記一般式(IB−1)で表される構造単位を含むことがより好ましい。 The structural unit represented by the general formula (IB) is at least selected from the group consisting of the structural unit represented by the following general formula (IB-1) and the structural unit represented by the following general formula (IB-2). It preferably includes one structural unit, and more preferably includes a structural unit represented by the following general formula (IB-1).
一般式(IA−1)、一般式(IA−2)、一般式(IB−1)及び一般式(IB−2)におけるR1〜R5及びnの具体例は、一般式(IA)及び一般式(IB)におけるR1〜R5及びnと同様であり、その好ましい範囲も同様である。 Specific examples of R 1 to R 5 and n in General Formula (IA-1), General Formula (IA-2), General Formula (IB-1), and General Formula (IB-2) include General Formula (IA) and It is the same as R 1 to R 5 and n in the general formula (IB), and its preferred range is also the same.
二量体化合物の具体例としては、下記一般式(II−A)で表される化合物、下記一般式(II−B)で表される化合物、下記一般式(II−C)で表される化合物等が挙げられる。二量体化合物は、下記一般式(II−A)で表される化合物、下記一般式(II−B)で表される化合物及び下記一般式(II−C)で表される化合物からなる群より選択される少なくとも一つの化合物を含むことが好ましい。 Specific examples of the dimer compound include a compound represented by the following general formula (II-A), a compound represented by the following general formula (II-B), and the following general formula (II-C). Compounds and the like. The dimer compound is a group consisting of a compound represented by the following general formula (II-A), a compound represented by the following general formula (II-B), and a compound represented by the following general formula (II-C). It is preferable to include at least one compound selected from the above.
一般式(II−A)、一般式(II−B)及び一般式(II−C)におけるR1〜R5及びnの具体例は、一般式(IA)及び一般式(IB)におけるR1〜R5及びnと同様であり、その好ましい範囲も同様である。 Specific examples of the general formula (II-A), general formula (II-B) and formula (II-C) in R 1 to R 5 and n have the general formula (IA) and R 1 in the general formula (IB) is the same as to R 5 and n, is the same preferred ranges thereof.
一般式(II−A)で表される化合物は、下記一般式(II−A−1)で表される化合物及び下記一般式(II−A−2)で表される化合物を含むことが好ましく、下記一般式(II−A−1)で表される化合物を含むことがより好ましい。 The compound represented by the general formula (II-A) preferably includes a compound represented by the following general formula (II-A-1) and a compound represented by the following general formula (II-A-2). More preferably, a compound represented by the following general formula (II-A-1) is included.
一般式(II−B)で表される化合物は、下記一般式(II−B−1)で表される化合物及び下記一般式(II−B−2)で表される化合物を含むことが好ましく、下記一般式(II−B−1)で表される化合物を含むことがより好ましい。 The compound represented by the general formula (II-B) preferably includes a compound represented by the following general formula (II-B-1) and a compound represented by the following general formula (II-B-2). More preferably, a compound represented by the following general formula (II-B-1) is included.
一般式(II−C)で表される化合物は、下記一般式(II−C−1)で表される化合物及び下記一般式(II−C−2)で表される化合物を含むことが好ましく、下記一般式(II−C−1)で表される化合物を含むことがより好ましい。 The compound represented by the general formula (II-C) preferably includes a compound represented by the following general formula (II-C-1) and a compound represented by the following general formula (II-C-2). It is more preferable that the compound represented by the following general formula (II-C-1) is included.
一般式(II−A−1)、一般式(II−A−2)、一般式(II−B−1)、一般式(II−B−2)、一般式(II−C−1)及び一般式(II−C−2)におけるR1〜R5及びnの具体例は、一般式(IA)及び一般式(IB)におけるR1〜R5及びnと同様であり、その好ましい範囲も同様である。 General formula (II-A-1), general formula (II-A-2), general formula (II-B-1), general formula (II-B-2), general formula (II-C-1) and specific examples of R 1 to R 5 and n in the general formula (II-C-2) is the same as R 1 to R 5 and n in the general formula (IA) and formula (IB), also the preferred ranges It is the same.
二量体化合物は、一般式(II−A−1)で表される化合物、一般式(II−B−1)で表される化合物及び一般式(II−C−1)で表される化合物からなる群より選択される少なくとも一つの化合物を含むことが好ましい。 The dimer compound includes a compound represented by the general formula (II-A-1), a compound represented by the general formula (II-B-1), and a compound represented by the general formula (II-C-1). It is preferable to include at least one compound selected from the group consisting of:
これら二量体化合物の構造は、エポキシ樹脂を合成する際に使用する後述の一般式(III)で表されるエポキシ化合物と、一つのベンゼン環に二個の水酸基を置換基として有する2価フェノール化合物と、の反応より得られると推定される構造の分子量と、UVスペクトル検出器及びマススペクトル検出器を備える液体クロマトグラフを用いて実施される液体クロマトグラフィーにより求めた目的化合物の分子量とを照合させることで決定することができる。 The structure of these dimer compounds is an epoxy compound represented by the following general formula (III) used when synthesizing an epoxy resin, and a divalent phenol having two hydroxyl groups as substituents on one benzene ring. Compare the molecular weight of the structure estimated to be obtained from the reaction of the compound with the molecular weight of the target compound determined by liquid chromatography using a liquid chromatograph equipped with a UV spectrum detector and a mass spectrum detector. Can be determined.
液体クロマトグラフィーでは、例えば、分析用カラムとして株式会社日立製作所製「LaChrom II C18」を使用し、溶離液としてテトラヒドロフランを使用し、1.0ml/minの流速で測定する。UVスペクトル検出器では、280nmの波長における吸光度を検出する。マススペクトル検出器では、2700Vのイオン化電圧で検出する。エポキシ樹脂の合成方法及び評価についての詳細は後述する。 In liquid chromatography, for example, “LaChrom II C18” manufactured by Hitachi, Ltd. is used as an analytical column, tetrahydrofuran is used as an eluent, and measurement is performed at a flow rate of 1.0 ml / min. The UV spectrum detector detects the absorbance at a wavelength of 280 nm. The mass spectrum detector detects with an ionization voltage of 2700V. Details of the synthesis method and evaluation of the epoxy resin will be described later.
エポキシ樹脂に占める二量体化合物の割合は、15質量%〜28質量%であることが好ましく、20質量%〜27質量%であることがより好ましく、22質量%〜25質量%であることがさらに好ましい。 The proportion of the dimer compound in the epoxy resin is preferably 15% by mass to 28% by mass, more preferably 20% by mass to 27% by mass, and 22% by mass to 25% by mass. Further preferred.
二量体化合物の割合が15質量%以上であると、Aステージ及びBステージとしたときに柔軟性等のハンドリング性に優れる傾向にある。また、二量体化合物の割合が28質量%以下であると、硬化物としたときに架橋密度の低下が抑えられ、得られる硬化物の熱伝導性及びガラス転移温度(Tg)が高く維持される傾向にある。 When the proportion of the dimer compound is 15% by mass or more, the handling properties such as flexibility tend to be excellent when the A stage and the B stage are used. Moreover, when the ratio of the dimer compound is 28% by mass or less, a decrease in the crosslinking density is suppressed when a cured product is obtained, and the thermal conductivity and glass transition temperature (Tg) of the obtained cured product are maintained high. Tend to.
エポキシ樹脂に占める二量体化合物の割合は、後述の逆相クロマトグラフィー(Reversed Phase Liquid Chromatography、RPLC)測定によって求めることができる。 The proportion of the dimer compound in the epoxy resin can be determined by reverse phase chromatography (RPLC) measurement described later.
また、エポキシ樹脂は、一般式(I)で表される構造単位を3以上有する多量体化合物(以下、「多量体化合物」と略称する場合がある)を含んでもよい。多量体化合物における一般式(I)で表される構造単位の数は、平均値として5以下であることが好ましく、4以下であることがより好ましく、3以下であることがさらに好ましい。
多量体化合物は、一般式(IA)で表される構造単位及び下記一般式(IB)で表される構造単位からなる群より選択される少なくとも一つの構造単位有する多量体化合物であることが好ましい。
多量体化合物における一般式(IA)で表される構造単位は、一般式(IA−1)で表される構造単位及び下記一般式(IA−2)で表される構造単位からなる群より選択される少なくとも一つの構造単位を含むことが好ましく、一般式(IA−1)で表される構造単位を含むことがより好ましい。
多量体化合物における一般式(IB)で表される構造単位は、一般式(IB−1)で表される構造単位及び一般式(IB−2)で表される構造単位からなる群より選択される少なくとも一つの構造単位を含むことが好ましく、一般式(IB−1)で表される構造単位を含むことがより好ましい。
The epoxy resin may also contain a multimeric compound having 3 or more structural units represented by the general formula (I) (hereinafter sometimes abbreviated as “multimeric compound”). The number of structural units represented by general formula (I) in the multimeric compound is preferably 5 or less, more preferably 4 or less, and even more preferably 3 or less as an average value.
The multimeric compound is preferably a multimeric compound having at least one structural unit selected from the group consisting of a structural unit represented by the general formula (IA) and a structural unit represented by the following general formula (IB). .
The structural unit represented by the general formula (IA) in the multimeric compound is selected from the group consisting of the structural unit represented by the general formula (IA-1) and the structural unit represented by the following general formula (IA-2) It is preferable to include at least one structural unit, and it is more preferable to include a structural unit represented by the general formula (IA-1).
The structural unit represented by the general formula (IB) in the multimeric compound is selected from the group consisting of the structural unit represented by the general formula (IB-1) and the structural unit represented by the general formula (IB-2). It is preferable that at least one structural unit is included, and it is more preferable that the structural unit represented by the general formula (IB-1) is included.
また、エポキシ樹脂は、下記一般式(III)で表されるエポキシ化合物を含んでもよい。 The epoxy resin may contain an epoxy compound represented by the following general formula (III).
一般式(III)中、R1〜R4は、それぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を示す。
なお、一般式(III)におけるR1〜R4の具体例は、一般式(I)におけるR1〜R4と同様であり、その好ましい範囲も同様である。
In general formula (III), R < 1 > -R < 4 > shows a hydrogen atom or a C1-C3 alkyl group each independently.
Incidentally, specific examples of R 1 to R 4 in the general formula (III) is the same as R 1 to R 4 in the general formula (I), the same applies to its preferred range.
エポキシ樹脂に占める一般式(III)で表されるエポキシ化合物の割合は、57質量%〜80質量%であることが好ましく、59質量%〜74質量%であることがより好ましく、62質量%〜70質量%であることがさらに好ましい。 The proportion of the epoxy compound represented by the general formula (III) in the epoxy resin is preferably 57% by mass to 80% by mass, more preferably 59% by mass to 74% by mass, and 62% by mass to More preferably, it is 70 mass%.
エポキシ化合物の割合が57質量%以上であると、硬化物としたときに、架橋密度が低下しにくく、熱伝導性及びTgに優れる傾向にある。一方、エポキシ化合物の割合が80質量%以下であると、Aステージ及びBステージとしたときの柔軟性等のハンドリング性に優れる傾向にある。 When the ratio of the epoxy compound is 57% by mass or more, when a cured product is obtained, the crosslinking density is unlikely to decrease and the thermal conductivity and Tg tend to be excellent. On the other hand, when the ratio of the epoxy compound is 80% by mass or less, handling properties such as flexibility when the A stage and the B stage are used tend to be excellent.
一般式(III)で表されるエポキシ化合物のように、分子構造中にメソゲン基を有するエポキシ化合物は一般的に結晶化し易く、汎用のエポキシ化合物と比較して溶融温度が高い傾向にある。しかし、そのようなエポキシ化合物を一部重合させて二量体化合物を含む化合物とすることで結晶化が抑制される。その結果、Aステージ及びBステージとしたときのハンドリング性が向上する傾向にある。 Like the epoxy compound represented by the general formula (III), an epoxy compound having a mesogenic group in the molecular structure is generally easily crystallized and tends to have a higher melting temperature than a general-purpose epoxy compound. However, crystallization is suppressed by partially polymerizing such an epoxy compound to obtain a compound containing a dimer compound. As a result, the handling properties when the A stage and the B stage are set tend to be improved.
エポキシ樹脂は、二量体化合物、多量体化合物、及び一般式(III)で表されるエポキシ化合物に加え、その他のエポキシ樹脂を含んでいてもよい。エポキシ樹脂に占めるその他のエポキシ樹脂の割合は、15質量%未満であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましく、8質量%以下であることがさらに好ましく、5質量%以下であることが特に好ましく、2質量%以下であることが極めて好ましい。 The epoxy resin may contain other epoxy resins in addition to the dimer compound, the multimeric compound, and the epoxy compound represented by the general formula (III). The proportion of the other epoxy resin in the epoxy resin is preferably less than 15% by mass, more preferably 10% by mass or less, further preferably 8% by mass or less, and 5% by mass or less. Particularly preferred is 2% by mass or less.
本開示におけるRPLC測定は、分析用RPLCカラムとして関東化学株式会社製「Mightysil RP−18」を使用し、グラジエント法を用いて、溶離液の混合比(体積基準)をアセトニトリル/テトラヒドロフラン/水=20/5/75からアセトニトリル/テトラヒドロフラン=80/20(開始から20分)を経てアセトニトリル/テトラヒドロフラン=50/50(開始から35分)に連続的に変化させて行う。また、流速を1.0ml/minとする。本開示では、280nmの波長における吸光度を検出し、検出された全てのピークの総面積を100とし、それぞれ該当するピークにおける面積の比率を求め、その値をエポキシ樹脂における各化合物の含有率[質量%]とする。 The RPLC measurement in the present disclosure uses “Mightysil RP-18” manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd. as an analytical RPLC column, and the gradient method is used to set the eluent mixture ratio (volume basis) to acetonitrile / tetrahydrofuran / water = 20. / 5/75 to acetonitrile / tetrahydrofuran = 80/20 (20 minutes from the start) and then acetonitrile / tetrahydrofuran = 50/50 (35 minutes from the start). The flow rate is 1.0 ml / min. In the present disclosure, the absorbance at a wavelength of 280 nm is detected, the total area of all detected peaks is set to 100, the ratio of the area of each corresponding peak is obtained, and the value is the content of each compound in the epoxy resin [mass %].
エポキシ樹脂のエポキシ当量は、Aステージ及びBステージとしたときのハンドリング性及び硬化物としたときの熱伝導性を両立する観点からは、245g/eq〜300g/eqであることが好ましく、250g/eq〜290g/eqであることがより好ましく、260g/eq〜280g/eqであることがさらに好ましい。エポキシ樹脂のエポキシ当量が245g/eq以上であると、エポキシ樹脂の結晶性が高くなりすぎないため、Aステージ及びBステージとしたときのハンドリング性が低下しにくい傾向にある。一方、エポキシ樹脂のエポキシ当量が300g/eq以下であると、エポキシ樹脂の架橋密度が低下しにくいため、硬化物としたときの熱伝導性が高くなる傾向にある。
エポキシ樹脂のエポキシ当量は、過塩素酸滴定法により測定される。
The epoxy equivalent of the epoxy resin is preferably 245 g / eq to 300 g / eq from the viewpoint of achieving both the handling properties when the A stage and the B stage are used and the thermal conductivity when the cured product is used, and 250 g / eq. It is more preferably eq to 290 g / eq, and further preferably 260 g / eq to 280 g / eq. When the epoxy equivalent of the epoxy resin is 245 g / eq or more, the crystallinity of the epoxy resin does not become too high, so that the handling property when the A stage and the B stage are used tends to be difficult to deteriorate. On the other hand, when the epoxy equivalent of the epoxy resin is 300 g / eq or less, the crosslink density of the epoxy resin is difficult to decrease, and thus the thermal conductivity when cured is increased.
The epoxy equivalent of the epoxy resin is measured by a perchloric acid titration method.
また、エポキシ樹脂のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定における数平均分子量(Mn)は、Aステージ及びBステージとしたときのハンドリング性及び硬化物としたときの熱伝導性を両立する観点からは、400〜800であることが好ましく、450〜750であることがより好ましく、500〜700であることがさらに好ましい。エポキシ樹脂のMnが400以上であると、エポキシ樹脂の結晶性が高くなりすぎないため、Aステージ及びBステージとしたときのハンドリング性が低下しにくい傾向にある。エポキシ樹脂のMnが800以下であると、エポキシ樹脂の架橋密度が低下しにくいため、硬化物としたときの熱伝導性が高くなる傾向にある。 In addition, the number average molecular weight (Mn) in the gel permeation chromatography (GPC) measurement of the epoxy resin is from the viewpoint of achieving both the handling properties when the A stage and the B stage are used and the thermal conductivity when the cured product is used. 400 to 800, preferably 450 to 750, and more preferably 500 to 700. When the Mn of the epoxy resin is 400 or more, the crystallinity of the epoxy resin does not become too high, and the handling properties when the A stage and the B stage are made tend not to be lowered. When the Mn of the epoxy resin is 800 or less, the crosslink density of the epoxy resin is difficult to decrease, so that the thermal conductivity when it is a cured product tends to increase.
本開示におけるGPC測定は、分析用GPCカラムとして東ソー株式会社製「G2000HXL」及び「3000HXL」を使用し、移動相にはテトラヒドロフランを用い、試料濃度を0.2質量%とし、流速を1.0ml/minとして測定を行う。ポリスチレン標準サンプルを用いて検量線を作成し、ポリスチレン換算値でMnを計算する。 GPC measurement in the present disclosure uses “G2000HXL” and “3000HXL” manufactured by Tosoh Corporation as analytical GPC columns, tetrahydrofuran as a mobile phase, a sample concentration of 0.2% by mass, and a flow rate of 1.0 ml. Measurement is performed as / min. A calibration curve is prepared using a polystyrene standard sample, and Mn is calculated as a polystyrene equivalent value.
二量体化合物を含むエポキシ樹脂は、例えば、一般式(III)で表されるエポキシ化合物、一つのベンゼン環に二個の水酸基を置換基として有する2価フェノール化合物及び後述の硬化触媒を合成溶媒中に溶解し、加熱しながら撹拌して合成することができる。溶媒を使用せずにエポキシ化合物を溶融して反応させる手法でも合成は可能であるが、エポキシ化合物が溶融する温度まで高温にしなければならないことがある。このため、安全性の観点から合成溶媒を使用した合成法が好ましい。 An epoxy resin containing a dimer compound includes, for example, an epoxy compound represented by the general formula (III), a dihydric phenol compound having two hydroxyl groups as substituents on one benzene ring, and a curing catalyst described later as a synthetic solvent. It can be synthesized by dissolving in and stirring with heating. Although the synthesis is possible even by a technique in which an epoxy compound is melted and reacted without using a solvent, it may be necessary to raise the temperature to a temperature at which the epoxy compound melts. For this reason, the synthesis method using a synthetic solvent is preferable from the viewpoint of safety.
合成溶媒としては、一般式(III)で表されるエポキシ化合物と一つのベンゼン環に二個の水酸基を置換基として有する2価フェノール化合物とが反応するために必要な温度に加温できる溶媒であれば、特に制限されない。
具体例としては、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、N−メチルピロリドン等が挙げられる。
The synthetic solvent is a solvent that can be heated to a temperature necessary for the reaction between the epoxy compound represented by the general formula (III) and a dihydric phenol compound having two hydroxyl groups as substituents on one benzene ring. If there is, there is no particular limitation.
Specific examples include cyclohexanone, cyclopentanone, ethyl lactate, propylene glycol monomethyl ether, N-methylpyrrolidone and the like.
合成溶媒の量は、一般式(III)で表されるエポキシ化合物、一つのベンゼン環に二個の水酸基を置換基として有する2価フェノール化合物及び硬化触媒を、反応温度において溶解できる量以上とする。反応前の原料の種類、溶媒の種類等によって溶解性が異なるものの、仕込み固形分濃度を20質量%〜60質量%とすれば、合成後の樹脂溶液粘度として好ましい範囲となる傾向にある。 The amount of the synthetic solvent is not less than an amount capable of dissolving the epoxy compound represented by the general formula (III), the dihydric phenol compound having two hydroxyl groups as substituents on one benzene ring and the curing catalyst at the reaction temperature. . Although the solubility varies depending on the type of raw material, the type of solvent, and the like before the reaction, if the charged solid content concentration is 20% by mass to 60% by mass, the resin solution viscosity after synthesis tends to be in a preferable range.
一つのベンゼン環に二個の水酸基を置換基として有する2価フェノール化合物としては、カテコール、レゾルシノール、ヒドロキノン、これらの誘導体等が挙げられる。誘導体としては、ベンゼン環に炭素数1〜8のアルキル基等が置換した化合物が挙げられる。これらの2価フェノール化合物の中でも、硬化物の熱伝導性を向上させる観点からは、レゾルシノール及びヒドロキノンを用いることが好ましく、ヒドロキノンを用いることがより好ましい。ヒドロキノンは2つの水酸基がパラ位の位置関係となるように置換されている構造であるため、エポキシ化合物と反応させて得られる二量体化合物は直線構造となりやすい。このため、分子のスタッキング性が高く、高次構造を形成し易いと考えられる。
これらの2価フェノール化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Examples of the divalent phenol compound having two hydroxyl groups as substituents on one benzene ring include catechol, resorcinol, hydroquinone, and derivatives thereof. Examples of the derivatives include compounds in which a benzene ring is substituted with an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. Among these dihydric phenol compounds, from the viewpoint of improving the thermal conductivity of the cured product, resorcinol and hydroquinone are preferably used, and hydroquinone is more preferably used. Since hydroquinone has a structure in which two hydroxyl groups are substituted so as to have a para-position, the dimer compound obtained by reacting with an epoxy compound tends to have a linear structure. For this reason, it is considered that the stacking property of the molecule is high and it is easy to form a higher order structure.
These dihydric phenol compounds may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
硬化触媒の種類は特に限定されず、反応速度、反応温度、貯蔵安定性等の観点から適切なものを選択することができる。硬化触媒の具体例としては、イミダゾール化合物、有機リン化合物、第3級アミン、第4級アンモニウム塩等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。中でも、硬化物の耐熱性の観点からは、有機ホスフィン化合物;有機ホスフィン化合物に無水マレイン酸、キノン化合物(1,4−ベンゾキノン、2,5−トルキノン、1,4−ナフトキノン、2,3−ジメチルベンゾキノン、2,6−ジメチルベンゾキノン、2,3−ジメトキシ−5−メチル−1,4−ベンゾキノン、2,3−ジメトキシ−1,4−ベンゾキノン、フェニル−1,4−ベンゾキノン等)、ジアゾフェニルメタン、フェノール樹脂等のπ結合をもつ化合物を付加してなる分子内分極を有する化合物;及び有機ホスフィン化合物と有機ボロン化合物(テトラフェニルボレート、テトラ−p−トリルボレート、テトラ−n−ブチルボレート等)との錯体;からなる群より選択される少なくとも一つであることが好ましい。 The type of the curing catalyst is not particularly limited, and an appropriate one can be selected from the viewpoint of reaction rate, reaction temperature, storage stability, and the like. Specific examples of the curing catalyst include imidazole compounds, organic phosphorus compounds, tertiary amines, and quaternary ammonium salts. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, from the viewpoint of the heat resistance of the cured product, an organic phosphine compound; an organic phosphine compound, maleic anhydride, a quinone compound (1,4-benzoquinone, 2,5-toluquinone, 1,4-naphthoquinone, 2,3-dimethyl) Benzoquinone, 2,6-dimethylbenzoquinone, 2,3-dimethoxy-5-methyl-1,4-benzoquinone, 2,3-dimethoxy-1,4-benzoquinone, phenyl-1,4-benzoquinone, etc.), diazophenylmethane , Compounds having intramolecular polarization formed by adding a compound having a π bond such as phenol resin; and organic phosphine compounds and organic boron compounds (tetraphenylborate, tetra-p-tolylborate, tetra-n-butylborate, etc.) And at least one selected from the group consisting of:
有機ホスフィン化合物としては、具体的には、トリフェニルホスフィン、ジフェニル(p−トリル)ホスフィン、トリス(アルキルフェニル)ホスフィン、トリス(アルコキシフェニル)ホスフィン、トリス(アルキルアルコキシフェニル)ホスフィン、トリス(ジアルキルフェニル)ホスフィン、トリス(トリアルキルフェニル)ホスフィン、トリス(テトラアルキルフェニル)ホスフィン、トリス(ジアルコキシフェニル)ホスフィン、トリス(トリアルコキシフェニル)ホスフィン、トリス(テトラアルコキシフェニル)ホスフィン、トリアルキルホスフィン、ジアルキルアリールホスフィン、アルキルジアリールホスフィン等が挙げられる。 Specific examples of the organic phosphine compound include triphenylphosphine, diphenyl (p-tolyl) phosphine, tris (alkylphenyl) phosphine, tris (alkoxyphenyl) phosphine, tris (alkylalkoxyphenyl) phosphine, and tris (dialkylphenyl). Phosphine, tris (trialkylphenyl) phosphine, tris (tetraalkylphenyl) phosphine, tris (dialkoxyphenyl) phosphine, tris (trialkoxyphenyl) phosphine, tris (tetraalkoxyphenyl) phosphine, trialkylphosphine, dialkylarylphosphine, Examples thereof include alkyl diaryl phosphine.
硬化触媒の量は特に制限されず、反応速度及び貯蔵安定性の観点からは、一般式(III)で表されるエポキシ化合物と一つのベンゼン環に二個の水酸基を置換基として有する2価フェノール化合物との合計質量に対し、0.1質量%〜1.5質量%であることが好ましく、0.2質量%〜1質量%であることがより好ましい。 The amount of the curing catalyst is not particularly limited, and from the viewpoint of reaction rate and storage stability, an epoxy compound represented by the general formula (III) and a divalent phenol having two hydroxyl groups as substituents on one benzene ring. It is preferable that it is 0.1 mass%-1.5 mass% with respect to the total mass with a compound, and it is more preferable that it is 0.2 mass%-1 mass%.
二体化合物を含むエポキシ樹脂は、少量スケールであればガラス製のフラスコを使用し、大量スケールであればステンレス製の合成釜を使用して合成できる。具体的な合成方法は、例えば以下の通りである。
まず、一般式(III)で表されるエポキシ化合物をフラスコ又は合成釜に投入し、合成溶媒を入れ、オイルバス又は熱媒により反応温度まで加温し、エポキシ化合物を溶解する。そこに一つのベンゼン環に二個の水酸基を置換基として有する2価フェノール化合物を投入し、合成溶媒中に溶解したことを確認した後に硬化触媒を投入し、反応を開始する。所定時間の後に反応溶液を取り出せば二量体化合物を含むエポキシ樹脂溶液が得られる。また、フラスコ内又は合成釜内において、加温条件のもと減圧下で合成溶媒を留去したものを取り出せば二量体化合物を含むエポキシ樹脂が室温(25℃)下で固体として得られる。
The epoxy resin containing the binary compound can be synthesized using a glass flask if it is a small scale, and using a stainless steel synthesis pot if it is a large scale. A specific synthesis method is as follows, for example.
First, the epoxy compound represented by the general formula (III) is put into a flask or a synthesis kettle, a synthesis solvent is added, and the mixture is heated to a reaction temperature with an oil bath or a heating medium to dissolve the epoxy compound. A dihydric phenol compound having two hydroxyl groups as substituents in one benzene ring is added thereto, and after confirming that the compound is dissolved in the synthesis solvent, a curing catalyst is added to start the reaction. If the reaction solution is taken out after a predetermined time, an epoxy resin solution containing a dimer compound can be obtained. In addition, if the synthetic solvent is distilled off under reduced pressure under a heating condition in a flask or a synthesis kettle, an epoxy resin containing a dimer compound is obtained as a solid at room temperature (25 ° C.).
反応温度は、硬化触媒の存在下でエポキシ基とフェノール性水酸基との反応が進行する温度であれば制限されず、例えば、100℃〜180℃の範囲であることが好ましく、100℃〜150℃の範囲であることがより好ましい。反応温度を100℃以上とすることで反応が完結するまでの時間をより短くできる傾向にある。一方、反応温度を180℃以下とすることでゲル化する可能性を低減できる傾向にある。 The reaction temperature is not limited as long as the reaction between the epoxy group and the phenolic hydroxyl group proceeds in the presence of the curing catalyst, and is preferably in the range of 100 ° C to 180 ° C, for example, 100 ° C to 150 ° C. More preferably, it is the range. By setting the reaction temperature to 100 ° C. or higher, the time until the reaction is completed tends to be shortened. On the other hand, by setting the reaction temperature to 180 ° C. or lower, the possibility of gelation tends to be reduced.
二量体化合物を含むエポキシ樹脂の合成において、一般式(III)で表されるエポキシ化合物と、一つのベンゼン環に二個の水酸基を置換基として有する2価フェノール化合物との比率を変更して合成することができる。具体的には、一般式(III)で表されるエポキシ化合物のエポキシ基の当量数(Ep)と、一つのベンゼン環に二個の水酸基を置換基として有する2価フェノール化合物のフェノール性水酸基の当量数(Ph)との比率(Ep/Ph)を、100/100〜100/1の範囲として合成することが可能である。Aステージ及びBステージとしたときのハンドリング性並びに硬化物としたときの耐熱性及び熱伝導性の観点からは、Ep/Phは100/18〜100/10の範囲であることが好ましい。Ep/Phを100/10以下とすることで架橋密度の低下を抑え、硬化物としたときの耐熱性及び熱伝導性が向上する傾向にある。一方、Ep/Phを100/18以上とすることで、得られるエポキシ樹脂の結晶性が低くなり、Aステージ及びBステージとしたときのハンドリング性が向上する傾向にある。 In the synthesis of an epoxy resin containing a dimer compound, the ratio between the epoxy compound represented by the general formula (III) and the divalent phenol compound having two hydroxyl groups as substituents on one benzene ring was changed. Can be synthesized. Specifically, the equivalent number (Ep) of the epoxy group of the epoxy compound represented by the general formula (III) and the phenolic hydroxyl group of the dihydric phenol compound having two hydroxyl groups as substituents on one benzene ring. The ratio (Ep / Ph) with the number of equivalents (Ph) can be synthesized as a range of 100/100 to 100/1. Ep / Ph is preferably in the range of 100/18 to 100/10 from the viewpoints of handling properties when A stage and B stage are used, and heat resistance and thermal conductivity when cured. When Ep / Ph is set to 100/10 or less, a decrease in crosslinking density is suppressed, and heat resistance and thermal conductivity when cured are improved. On the other hand, when Ep / Ph is set to 100/18 or more, the crystallinity of the resulting epoxy resin is lowered, and the handling properties when the A stage and the B stage are obtained tend to be improved.
また、二量体化合物、多量体化合物、及び一般式(III)で表されるエポキシ樹脂は、分子構造中にメソゲン基を有している。分子構造中にメソゲン基を有するエポキシ樹脂の硬化物が熱伝導性に優れることは特許文献1に記載されている。また、国際公開第2013/065159号公報に、一般式(III)で表されるエポキシ化合物に2価のフェノール化合物をノボラック化したノボラック樹脂を組み合わせることで、硬化物としたときに高い熱伝導性と高いTgを実現できると記載されている。 Moreover, the epoxy resin represented by a dimer compound, a multimeric compound, and general formula (III) has a mesogenic group in molecular structure. Patent Document 1 describes that a cured product of an epoxy resin having a mesogenic group in the molecular structure is excellent in thermal conductivity. In addition, in International Publication No. 2013/065159, high thermal conductivity is obtained when a cured product is obtained by combining a novolak resin in which a divalent phenol compound is novolaked with an epoxy compound represented by the general formula (III). It is described that a high Tg can be realized.
ここで、メソゲン基とは、分子間相互作用の働きにより結晶性又は液晶性を発現し易くするような官能基のことを指す。具体的には、ビフェニル基、フェニルベンゾエート基、シクロヘキシルベンゾエート基、アゾベンゼン基、スチルベン基、それらの誘導体等が挙げられる。 Here, the mesogenic group refers to a functional group that facilitates the expression of crystallinity or liquid crystallinity by the action of intermolecular interaction. Specific examples include a biphenyl group, a phenylbenzoate group, a cyclohexylbenzoate group, an azobenzene group, a stilbene group, and derivatives thereof.
さらに、一般式(III)で表されるエポキシ化合物は、フィラーを中心としてより高い秩序性を有する高次構造を形成し、硬化物の熱伝導性が飛躍的に向上することが国際公開第2013/065159号公報に記載されている。このことは二量体化合物を含むエポキシ樹脂にも当てはまる。これは、高次構造がフィラーを基点として生成することで、効率的な熱伝導パスが形成されるためと考えられる。 Furthermore, the epoxy compound represented by the general formula (III) forms a higher order structure having higher ordering with a filler as a center, and the thermal conductivity of the cured product is remarkably improved. / 065159. This is also true for epoxy resins containing dimer compounds. This is considered because an efficient heat conduction path is formed when the higher order structure is generated with the filler as a base point.
ここで、高次構造とは、その構成要素が配列してミクロな秩序構造を形成した高次構造体を含む構造を意味し、例えば、結晶相及び液晶相が相当する。このような高次構造体の存在の有無は、偏光顕微鏡観察によって容易に判断することが可能である。即ち、クロスニコル状態での観察において、偏光解消による干渉縞が見られることで判別可能である。
この高次構造体は、通常硬化物中に島状に存在して、ドメイン構造を形成しており、その島の一つが一つの高次構造体に対応する。この高次構造体の構成要素自体は一般には共有結合により形成されている。
Here, the higher order structure means a structure including a higher order structure in which constituent elements are arranged to form a micro ordered structure, and corresponds to, for example, a crystal phase and a liquid crystal phase. The presence or absence of such a higher order structure can be easily determined by observation with a polarizing microscope. In other words, in the observation in the crossed Nicols state, it can be determined by seeing interference fringes due to depolarization.
This higher order structure usually exists in an island shape in the cured product to form a domain structure, and one of the islands corresponds to one higher order structure. The constituent elements of this higher order structure are generally formed by covalent bonds.
なお、フィラーを含む硬化物における高次構造の形成は、以下のようにして確認することができる。
エポキシ樹脂と硬化剤と硬化触媒との混合物に窒化ホウ素フィラー等のフィラーを5体積%〜10体積%添加して組成物を調製し、この組成物を硬化して硬化物(厚さ:0.1〜20μm)を得る。得られた硬化物をスライドガラス(厚さ:約1mm)に挟み、偏光顕微鏡(例えば、オリンパス株式会社製「BX51」)で観察する。フィラーが存在する領域ではフィラーを中心として干渉模様が観察されるが、フィラーが存在しない領域では干渉模様は観察されない。このことより、フィラーを中心として、エポキシ樹脂の硬化物が高次構造を形成していることが分かる。
In addition, formation of the higher order structure in the hardened | cured material containing a filler can be confirmed as follows.
A composition is prepared by adding 5% by volume to 10% by volume of a filler such as boron nitride filler to a mixture of an epoxy resin, a curing agent, and a curing catalyst, and the composition is cured to obtain a cured product (thickness: 0.00). 1-20 μm). The obtained cured product is sandwiched between slide glasses (thickness: about 1 mm) and observed with a polarizing microscope (for example, “BX51” manufactured by Olympus Corporation). In the area where the filler is present, an interference pattern is observed around the filler, but in the area where the filler is not present, no interference pattern is observed. This shows that the cured product of the epoxy resin forms a higher order structure with the filler as the center.
なお、観察はクロスニコル状態ではなく、偏光子に対して検光子を60°回転させた状態で行うことが好ましい。クロスニコル状態で観察すると、干渉模様が観察されない領域(つまり、硬化物が高次構造を形成していない領域)が暗視野となり、フィラー部分と区別がつかなくなる。しかし、偏光子に対して検光子を60°回転させることで干渉模様が観察されない領域は暗視野ではなくなり、フィラー部分との区別をつけることができる。 The observation is preferably performed in a state in which the analyzer is rotated by 60 ° with respect to the polarizer, not in the crossed Nicols state. When observed in a crossed Nicol state, a region where no interference pattern is observed (that is, a region where the cured product does not form a higher-order structure) becomes a dark field and cannot be distinguished from the filler portion. However, by rotating the analyzer by 60 ° with respect to the polarizer, the region where the interference pattern is not observed is not a dark field, and can be distinguished from the filler portion.
メソゲン骨格に由来する規則性の高い高次構造には、ネマチック構造、スメクチック構造等がある。ネマチック構造は分子長軸が一様な方向に向いており、配向秩序のみを持つ液晶構造である。これに対して、スメクチック構造は配向秩序に加えて一次元の位置の秩序を持ち、一定周期の層構造を有する液晶構造である。また、スメクチック構造の同一の周期の構造内部では、層構造の周期の方向が一様である。すなわち、分子の秩序性は、ネマチック構造よりもスメクチック構造の方が高い。秩序性の高い高次構造が硬化物中に形成されると、熱伝導の媒体であるフォノンが散乱するのを抑制することができる。このため、ネマチック構造よりもスメクチック構造の方が、熱伝導性が高くなる。
すなわち、分子の秩序性はネマチック構造よりもスメクチック構造の方が高く、硬化物の熱伝導性もスメクチック構造を示す場合の方が高くなる。エポキシ樹脂組成物は、硬化剤と反応して、スメクチック構造を形成することで、高い熱伝導性を発揮できると考えられる。
High-order structures with high regularity derived from the mesogenic skeleton include nematic structures and smectic structures. The nematic structure is a liquid crystal structure in which the molecular long axis is oriented in a uniform direction and has only alignment order. On the other hand, the smectic structure is a liquid crystal structure having a one-dimensional positional order in addition to the orientation order and having a layer structure with a constant period. In addition, the direction of the period of the layer structure is uniform inside the structure having the same period of the smectic structure. That is, the order of molecules is higher in the smectic structure than in the nematic structure. When a highly ordered higher-order structure is formed in the cured product, it is possible to suppress scattering of phonons that are heat conductive media. For this reason, the smectic structure has higher thermal conductivity than the nematic structure.
That is, the order of the molecule is higher in the smectic structure than in the nematic structure, and the thermal conductivity of the cured product is higher in the case of showing the smectic structure. It is considered that the epoxy resin composition can exhibit high thermal conductivity by reacting with a curing agent to form a smectic structure.
エポキシ樹脂組成物を用いてスメクチック構造が形成されているか否かは、下記の方法により判断することができる。
CuKα1線を用い、管電圧40kV、管電流20mA、2θが0.5°〜30°の範囲で、X線解析装置(例えば、株式会社リガク製)を用いてX線回折測定を行う。2θが1°〜10°の範囲に回折ピークが存在する場合には、周期構造がスメクチック構造を含んでいると判断される。なお、メソゲン構造に由来する規則性の高い高次構造を有する場合には、2θが1°〜30°の範囲に回折ピークが現れる。
Whether or not a smectic structure is formed using the epoxy resin composition can be determined by the following method.
An X-ray diffraction measurement is performed using an X-ray analysis apparatus (for example, manufactured by Rigaku Corporation) using a CuK α 1 line in a range of a tube voltage of 40 kV, a tube current of 20 mA, and 2θ of 0.5 ° to 30 °. When a diffraction peak exists in the range of 2θ of 1 ° to 10 °, it is determined that the periodic structure includes a smectic structure. In addition, when it has a highly ordered high-order structure derived from a mesogenic structure, a diffraction peak appears in the range of 2θ of 1 ° to 30 °.
<アミン系硬化剤>
エポキシ樹脂組成物は、アミン系硬化剤を含有する。アミン系硬化剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
<Amine-based curing agent>
The epoxy resin composition contains an amine curing agent. One amine curing agent may be used alone, or two or more amine curing agents may be used in combination.
アミン系硬化剤としては、通常用いられるものを特に制限なく用いることができ、市販されているものであってもよい。中でも、耐熱性の観点からは、ベンゼン環又はナフタレン環を有するアミン系硬化剤を用いることが好ましく、ベンゼン環上又はナフタレン環上にアミノ基を有するアミン系硬化剤を用いることがより好ましい。また、硬化性の観点からは、2個以上のアミノ基を有する多官能のアミン系硬化剤を用いることが好ましい。 As the amine curing agent, those usually used can be used without particular limitation, and those commercially available may be used. Among these, from the viewpoint of heat resistance, it is preferable to use an amine curing agent having a benzene ring or a naphthalene ring, and it is more preferable to use an amine curing agent having an amino group on the benzene ring or naphthalene ring. From the viewpoint of curability, it is preferable to use a polyfunctional amine-based curing agent having two or more amino groups.
アミン系硬化剤として、例えば、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジエチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメトキシビフェニル、4,4’−ジアミノフェニルベンゾエート、1,5−ジアミノナフタレン、1,3−ジアミノナフタレン、1,2−フェニレンジアミン、1,3−フェニレンジアミン、1,4−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノベンズアニリド、3,3’−ジアミノベンズアニリド、トリメチレン−ビス−4−アミノベンゾアート、1,4−ジアミノナフタレン、及び1,8−ジアミノナフタレンが挙げられる。3,3’−ジエチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン等の常温(25℃)で液状のアミノ系硬化剤を用いると、硬化物を作製するときのプレス圧力を低くしても、高温処理前後の接着性及び絶縁性に優れる傾向にある。なお、常温(25℃)で液状とは、具体的には、25℃において、E型粘度計で測定される粘度が1000Pa・s以下であることを意味する。上記粘度は、E型粘度計EHD型(コーン角度3°、コーン直径28mm)を用いて、測定温度:25℃、サンプル容量:0.7ml、以下を参考に回転数をサンプルの想定される粘度に合わせて設定の上、測定開始から1分経過後の値を測定値とする。 Examples of amine curing agents include 3,3′-diaminodiphenylsulfone, 4,4′-diaminodiphenylsulfone, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 3,3′-diethyl-4,4′-diaminodiphenylmethane, 4 , 4′-diaminodiphenyl ether, 4,4′-diamino-3,3′-dimethoxybiphenyl, 4,4′-diaminophenylbenzoate, 1,5-diaminonaphthalene, 1,3-diaminonaphthalene, 1,2-phenylene Diamine, 1,3-phenylenediamine, 1,4-phenylenediamine, 4,4'-diaminobenzanilide, 3,3'-diaminobenzanilide, trimethylene-bis-4-aminobenzoate, 1,4-diaminonaphthalene And 1,8-diaminonaphthalene. When a liquid amino curing agent such as 3,3′-diethyl-4,4′-diaminodiphenylmethane is used at room temperature (25 ° C.), before and after the high-temperature treatment even if the pressing pressure when producing a cured product is lowered. It tends to be excellent in adhesion and insulation. The liquid state at normal temperature (25 ° C.) specifically means that the viscosity measured with an E-type viscometer is 1000 Pa · s or less at 25 ° C. The above viscosity is measured using an E-type viscometer EHD type (cone angle 3 °, cone diameter 28 mm), measurement temperature: 25 ° C., sample volume: 0.7 ml, and the number of rotations assumed for the sample with reference to the following. The value after 1 minute from the start of measurement is taken as the measurement value.
アミン系硬化剤の含有量は特に制限されない。効率的に硬化反応を行う観点からは、アミン系硬化剤の活性水素の当量数と、エポキシ樹脂のエポキシ基の当量数との比(活性水素の当量数/エポキシ基の当量数)が、0.3〜3.0であることが好ましく、0.5〜2.0であることがより好ましい。 The content of the amine curing agent is not particularly limited. From the viewpoint of efficiently carrying out the curing reaction, the ratio of the number of equivalents of active hydrogen in the amine curing agent to the number of equivalents of epoxy groups in the epoxy resin (number of equivalents of active hydrogen / number of equivalents of epoxy group) is 0. .3 to 3.0 is preferable, and 0.5 to 2.0 is more preferable.
<フィラー>
エポキシ樹脂組成物は、フィラーを含有する。フィラーは、熱伝導率の観点から、少なくとも窒化物フィラーを含む。エポキシ樹脂組成物中の窒化物フィラーの含有率は、42体積%〜75体積%であり、45体積%〜75体積%であることが好ましく、48体積%〜75体積%であることがより好ましい。
窒化物フィラーの含有率が42体積%以上であると、熱伝導性に優れる傾向にあり、75体積%以下であると、Aステージ及びBステージとしたときの柔軟性に優れる傾向にある。
<Filler>
The epoxy resin composition contains a filler. The filler includes at least a nitride filler from the viewpoint of thermal conductivity. The content of the nitride filler in the epoxy resin composition is 42% to 75% by volume, preferably 45% to 75% by volume, and more preferably 48% to 75% by volume. .
When the content of the nitride filler is 42% by volume or more, the thermal conductivity tends to be excellent, and when it is 75% by volume or less, the flexibility of the A stage and the B stage tends to be excellent.
窒化物フィラーの材質としては、例えば、窒化ホウ素、窒化ケイ素及び窒化アルミニウムが挙げられる。窒化物フィラーの材質としては、熱伝導率の観点からは、窒化ホウ素及び窒化アルミニウムの少なくとも一方であることが好ましく、絶縁性の観点からは、窒化ホウ素であることがより好ましい。 Examples of the material for the nitride filler include boron nitride, silicon nitride, and aluminum nitride. The material of the nitride filler is preferably at least one of boron nitride and aluminum nitride from the viewpoint of thermal conductivity, and more preferably boron nitride from the viewpoint of insulation.
なお、エポキシ樹脂組成物又はその半硬化物若しくは硬化物中に窒化物フィラーが含有されているか否かは、例えばエネルギー分散型X線分析法(EDX)によって確認することができる。走査型電子顕微鏡(SEM)とEDXとを組み合わせることで、エポキシ樹脂組成物又はその半硬化物若しくは硬化物の断面の窒化物フィラーの分布状態を確認することも可能である。 In addition, whether the nitride filler is contained in the epoxy resin composition or a semi-cured product or a cured product thereof can be confirmed by, for example, energy dispersive X-ray analysis (EDX). By combining a scanning electron microscope (SEM) and EDX, it is also possible to confirm the distribution state of the nitride filler in the cross section of the epoxy resin composition or a semi-cured product or a cured product thereof.
窒化物フィラーの材質として窒化ホウ素が用いられる場合、窒化ホウ素の結晶形は、六方晶(hexagonal)、立方晶(cubic)及び菱面体晶(rhombohedral)のいずれであってもよく、粒子径を制御する容易さの観点からは、六方晶が好ましい。また、結晶形の異なる窒化ホウ素の2種以上を併用してもよい。 When boron nitride is used as the material of the nitride filler, the crystal form of boron nitride may be any of hexagonal, cubic, and rhombohedral, and the particle size is controlled. From the viewpoint of ease of processing, hexagonal crystals are preferable. Moreover, you may use together 2 or more types of boron nitride from which a crystal form differs.
硬化物としたときの熱伝導性及びエポキシ樹脂組成物の粘度の調整の観点からは、窒化物フィラーは、粉砕加工又は凝集加工したものであることが好ましい。窒化物フィラーの形状としては、丸み状、球状、鱗片状等が挙げられる。また、窒化物フィラーは、これらの粒子が凝集した凝集粒子であってもよい。窒化物フィラーの充填性を高くする観点からは、粒子の長径と短径との比(長径/短径、アスペクト比)が3以下の丸み状又は球状であることが好ましく、より好ましくはアスペクト比が2以下の丸み状又は球状であり、球状がさらに好ましい。 From the viewpoint of adjusting the thermal conductivity when cured and the viscosity of the epoxy resin composition, the nitride filler is preferably pulverized or agglomerated. Examples of the shape of the nitride filler include round shape, spherical shape, and scale shape. The nitride filler may be aggregated particles in which these particles are aggregated. From the viewpoint of increasing the filling property of the nitride filler, the ratio of the major axis to the minor axis (major axis / minor axis, aspect ratio) of the particles is preferably 3 or less, more preferably an aspect ratio. Is round or spherical with 2 or less, more preferably spherical.
粒子のアスペクト比は、電子顕微鏡等を用いて粒子を画像化し、粒子1つ1つの長径及び短径を測定し、長径と短径との比の算術平均にて得られる値を意味する。本開示において、粒子の長径とは、粒子の外接長方形の長辺の長さをいい、粒子の短径とは、粒子の外接長方形の短辺の長さをいう。また、粒子が球状であるとは、アスペクト比が1.5以下であることをいう。 The aspect ratio of the particles means a value obtained by imaging particles using an electron microscope or the like, measuring the major axis and minor axis of each particle, and calculating the arithmetic average of the ratio of the major axis to the minor axis. In the present disclosure, the major axis of the particle refers to the length of the long side of the circumscribed rectangle of the particle, and the minor axis of the particle refers to the length of the short side of the circumscribed rectangle of the particle. The term “spherical particles” means that the aspect ratio is 1.5 or less.
なかでも、窒化物フィラーとしては、凝集加工した六方晶窒化ホウ素粒子が好ましい。凝集加工した六方晶窒化ホウ素粒子は、隙間を多く有するため、圧力をかけると潰れて変形しやすい。そのため、塗布性を考慮してエポキシ樹脂組成物中のフィラーの含有率を低くしても、形成した塗膜を圧縮することで実質的なフィラーの含有率を高めることが可能になる。熱伝導率が高いフィラー同士の接触による熱伝導パスの形成のし易さという観点から見ると、フィラーの粒子形状は球状よりも丸み状又は鱗片状の方が、粒子の接触点が多くなり好ましいと考えられるが、フィラーの充填性並びにエポキシ樹脂組成物の揺変性及び粘度の兼ね合いから、球状の粒子が好ましい。
本開示においては、粒子形状の異なる窒化物フィラーを、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Among these, as the nitride filler, agglomerated hexagonal boron nitride particles are preferable. The agglomerated hexagonal boron nitride particles have a large number of gaps, so that they are easily crushed and deformed when pressure is applied. Therefore, even if the filler content in the epoxy resin composition is reduced in consideration of applicability, it is possible to increase the substantial filler content by compressing the formed coating film. From the viewpoint of easy formation of a heat conduction path by contact between fillers having high thermal conductivity, the filler particle shape is preferably rounder or scale-like than spherical because the number of contact points of the particles is more preferable. However, spherical particles are preferred from the viewpoints of filler filling properties, thixotropic properties of the epoxy resin composition, and viscosity.
In the present disclosure, nitride fillers having different particle shapes may be used alone or in combination of two or more.
窒化物フィラーの体積平均粒子径(D50)としては特に制限はなく、成形性の観点からは、100μm以下であることが好ましく、硬化物としたときの熱伝導性及びエポキシ樹脂組成物の揺変性の観点からは、20μm〜100μmであることがより好ましく、絶縁性の観点からは、20μm〜60μmであることがさらに好ましい。 The volume average particle diameter (D50) of the nitride filler is not particularly limited, and is preferably 100 μm or less from the viewpoint of moldability, and the thermal conductivity when cured and the thixotropic property of the epoxy resin composition. From the viewpoint, the thickness is more preferably 20 μm to 100 μm, and from the viewpoint of insulation, it is further preferably 20 μm to 60 μm.
また、窒化物フィラー以外のその他のフィラーを併用してもよい。その他のフィラーの材質としては、絶縁性を有する無機化合物であれば特に制限はない。本開示において無機化合物が「絶縁性を有する」とは、無機化合物の体積抵抗率が1012Ωcm以上であることをいう。その他のフィラーの材質としては、高い熱伝導率を有するものであることが好ましい。その他のフィラーの材質の具体例としては、酸化ベリリウム、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化マグネシウム、酸化ケイ素、タルク、マイカ、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム等を挙げることができる。中でも、熱伝導率の観点からは、酸化アルミニウム及び酸化マグネシウムが好ましい。 Moreover, you may use together other fillers other than a nitride filler. The other filler material is not particularly limited as long as it is an inorganic compound having an insulating property. In the present disclosure, an inorganic compound having “insulating properties” means that the volume resistivity of the inorganic compound is 10 12 Ωcm or more. Other filler materials preferably have high thermal conductivity. Specific examples of other filler materials include beryllium oxide, aluminum oxide (alumina), magnesium oxide, silicon oxide, talc, mica, aluminum hydroxide, barium sulfate, and the like. Of these, aluminum oxide and magnesium oxide are preferable from the viewpoint of thermal conductivity.
フィラーは、単一ピークを有する粒径分布を示すものであっても、2以上のピークを有する粒径分布を示すものであってもよい。フィラーは、充填率の観点からは、2以上のピークを有する粒径分布を示すフィラーであることが好ましく、3以上のピークを有する粒径分布を示すフィラーであることがより好ましい。 The filler may exhibit a particle size distribution having a single peak or may exhibit a particle size distribution having two or more peaks. From the viewpoint of the filling rate, the filler is preferably a filler showing a particle size distribution having two or more peaks, and more preferably a filler showing a particle size distribution having three or more peaks.
フィラーが、3つのピークを有する粒径分布を示す場合、0.1μm〜0.8μmの範囲に存在する第一のピークと、1μm〜8μmの範囲に存在する第二のピークと、20μm〜60μmの範囲に存在する第三のピークとを有することが好ましい。フィラーが前述の第一、第二及び第三のピークを有する粒径分布を有するようにするには、小粒径粒子として0.1μm〜0.8μmの平均粒子径を示す第一のフィラーと、中粒径粒子として1μm〜8μmの平均粒子径を示す第二のフィラーと、大粒径粒子として20μm〜60μmの平均粒子径を示す第三のフィラーとを併用することが好ましい。
フィラーが前述の第一、第二及び第三のピークを有する粒径分布を有することで、フィラーの充填率がより向上し、硬化物としたときの熱伝導性がより向上する傾向にある。フィラーの充填性の観点からは、第三のフィラーの平均粒子径は30μm〜50μmであることが好ましく、第二のフィラーの平均粒子径は第三のフィラーの平均粒子径の1/15〜1/4であることが好ましく、第一のフィラーの平均粒子径は第二のフィラーの平均粒子径の1/10〜1/4であることが好ましい。
When the filler shows a particle size distribution having three peaks, the first peak present in the range of 0.1 μm to 0.8 μm, the second peak present in the range of 1 μm to 8 μm, and 20 μm to 60 μm It is preferable to have a third peak existing in the range of. In order for the filler to have a particle size distribution having the first, second and third peaks described above, the first filler exhibiting an average particle size of 0.1 μm to 0.8 μm as a small particle size particle; It is preferable to use a second filler having an average particle size of 1 μm to 8 μm as the medium particle size and a third filler having an average particle size of 20 μm to 60 μm as the large particle size.
When the filler has a particle size distribution having the above first, second and third peaks, the filling rate of the filler is further improved, and the thermal conductivity of the cured product tends to be further improved. From the viewpoint of filler filling properties, the average particle size of the third filler is preferably 30 μm to 50 μm, and the average particle size of the second filler is 1/15 to 1 of the average particle size of the third filler. The average particle size of the first filler is preferably 1/10 to 1/4 of the average particle size of the second filler.
フィラーの粒度分布は、レーザー回折法を用いて測定される体積累積粒度分布をいう。また、フィラーの平均粒子径は、レーザー回折法を用いて測定される体積累積粒度分布が50%となる粒子径(D50)をいう。レーザー回折法を用いた粒度分布測定には、レーザー回折散乱粒度分布測定装置(例えば、ベックマン・コールター株式会社製「LS13」)を用いることができる。測定用のフィラー分散液は、フィラーを0.1質量%のメタリン酸ナトリウム水溶液に投入し、超音波分散させ、装置の感度上適切な光量となる濃度に調製することで得られる。測定された体積累積粒度分布から、フィラーが、単一ピークを有する粒径分布を示すものであるか、又は2以上のピークを有する粒径分布を示すものであるかが判断される。 The particle size distribution of the filler refers to a volume cumulative particle size distribution measured using a laser diffraction method. Moreover, the average particle diameter of a filler means the particle diameter (D50) from which volume cumulative particle size distribution measured using a laser diffraction method will be 50%. For particle size distribution measurement using the laser diffraction method, a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus (for example, “LS13” manufactured by Beckman Coulter, Inc.) can be used. The filler dispersion for measurement can be obtained by introducing a filler into a 0.1% by mass sodium metaphosphate aqueous solution, ultrasonically dispersing the filler, and adjusting the concentration to an appropriate light amount in terms of device sensitivity. From the measured volume cumulative particle size distribution, it is determined whether the filler exhibits a particle size distribution having a single peak or a particle size distribution having two or more peaks.
フィラーが第一のフィラー、第二のフィラー及び第三のフィラーを含む場合、窒化物フィラーは、第三のフィラーとして用いることが好ましい。第一のフィラー及び第二のフィラーは、窒化物フィラーであっても、その他のフィラーであってもよい。第一のフィラー及び第二のフィラーの材質は、硬化物としたときの熱伝導性の観点からは、窒化アルミニウム及び酸化アルミニウムの少なくとも一方であることが好ましい。 When a filler contains a 1st filler, a 2nd filler, and a 3rd filler, it is preferable to use a nitride filler as a 3rd filler. The first filler and the second filler may be nitride fillers or other fillers. The material of the first filler and the second filler is preferably at least one of aluminum nitride and aluminum oxide from the viewpoint of thermal conductivity when cured.
エポキシ樹脂組成物中のフィラーの含有率は、成形性の観点からは、50体積%〜90体積%であることが好ましく、硬化物としたときの熱伝導性の観点からは、60体積%〜85体積%であることがより好ましく、エポキシ樹脂組成物の揺変性の観点からは、65体積%〜78体積%であることがさらに好ましい。フィラーの含有率が上記範囲内にあると、硬化前は柔軟性を有し、硬化後においては熱伝導性及び絶縁性に優れる傾向にある。 The content of the filler in the epoxy resin composition is preferably 50% by volume to 90% by volume from the viewpoint of moldability, and 60% by volume from the viewpoint of thermal conductivity when a cured product is obtained. It is more preferably 85% by volume, and from the viewpoint of thixotropy of the epoxy resin composition, it is more preferably 65% by volume to 78% by volume. When the content of the filler is within the above range, it has flexibility before curing and tends to be excellent in thermal conductivity and insulation after curing.
フィラーに占める窒化物フィラーの割合は、絶縁性の観点からは、10体積%〜100体積%であることが好ましく、エポキシ樹脂組成物の揺変性の観点からは、20体積%〜90体積%であることがより好ましく、硬化物としたときの熱伝導性の観点からは、30体積%〜85体積%であることがさらに好ましい。
他の態様として、フィラーに占める窒化物フィラーの割合は、50体積%〜95体積%であることが好ましく、充填性の観点からは、60体積%〜95体積%であることがより好ましく、硬化物としたときの熱伝導性の観点からは、65体積%〜92体積%であることがさらに好ましい。
The proportion of the nitride filler in the filler is preferably 10% by volume to 100% by volume from the viewpoint of insulation, and 20% by volume to 90% by volume from the viewpoint of thixotropic properties of the epoxy resin composition. More preferably, it is more preferably 30% by volume to 85% by volume from the viewpoint of thermal conductivity when a cured product is obtained.
As another aspect, the proportion of the nitride filler in the filler is preferably 50% by volume to 95% by volume, and from the viewpoint of filling properties, it is more preferably 60% by volume to 95% by volume, and curing. From the viewpoint of thermal conductivity when used as a product, it is more preferably 65% by volume to 92% by volume.
なお、エポキシ樹脂組成物中におけるフィラーの体積基準の含有率は、以下のようにして測定される。
まず、25℃におけるエポキシ樹脂組成物の質量(Wc)を測定し、そのエポキシ樹脂組成物を、空気中、400℃で2時間、次いで700℃で3時間加熱し、樹脂分を分解及び燃焼して除去した後、25℃における残存したフィラーの質量(Wf)を測定する。次いで、電子比重計又は比重瓶を用いて、25℃におけるフィラーの密度(df)を求める。次いで、同様の方法で25℃におけるエポキシ樹脂組成物の密度(dc)を測定する。次いで、エポキシ樹脂組成物の体積(Vc)及び残存したフィラーの体積(Vf)を求め、(式1)に示すように、残存したフィラーの体積をエポキシ樹脂組成物の体積で除すことで、フィラーの体積比率(Vr)を求める。
In addition, the volume-based content rate of the filler in an epoxy resin composition is measured as follows.
First, the mass (Wc) of the epoxy resin composition at 25 ° C. is measured, and the epoxy resin composition is heated in air at 400 ° C. for 2 hours and then at 700 ° C. for 3 hours to decompose and burn the resin component. Then, the mass (Wf) of the remaining filler at 25 ° C. is measured. Next, the density (df) of the filler at 25 ° C. is obtained using an electronic hydrometer or a specific gravity bottle. Next, the density (dc) of the epoxy resin composition at 25 ° C. is measured by the same method. Next, the volume (Vc) of the epoxy resin composition and the volume (Vf) of the remaining filler are obtained, and as shown in (Equation 1), the volume of the remaining filler is divided by the volume of the epoxy resin composition, The volume ratio (Vr) of the filler is obtained.
(式1)
Vc=Wc/dc
Vf=Wf/df
Vr(%)=(Vf/Vc)×100
(Formula 1)
Vc = Wc / dc
Vf = Wf / df
Vr (%) = (Vf / Vc) × 100
Vc:エポキシ樹脂組成物の体積(cm3)
Wc:エポキシ樹脂組成物の質量(g)
dc:エポキシ樹脂組成物の密度(g/cm3)
Vf:フィラーの体積(cm3)
Wf:フィラーの質量(g)
df:フィラーの密度(g/cm3)
Vr:フィラーの体積比率(%)
Vc: Volume of the epoxy resin composition (cm 3 )
Wc: mass of epoxy resin composition (g)
dc: Density of epoxy resin composition (g / cm 3 )
Vf: Volume of filler (cm 3 )
Wf: Mass of filler (g)
df: density of the filler (g / cm 3 )
Vr: Volume ratio of filler (%)
また、フィラーの質量基準の含有量としては特に限定されない。具体的には、エポキシ樹脂組成物を100質量部としたときに、フィラーの含有量は、1質量部〜99質量部であることが好ましく、50質量部〜97質量部であることがより好ましく、70質量部〜95質量部であることがさらに好ましい。フィラーの含有量が上記範囲内であることにより、硬化物としたときの熱伝導性がさらに向上する傾向にある。 Moreover, it does not specifically limit as content on the mass reference | standard of a filler. Specifically, when the epoxy resin composition is 100 parts by mass, the filler content is preferably 1 part by mass to 99 parts by mass, and more preferably 50 parts by mass to 97 parts by mass. 70 parts by mass to 95 parts by mass is more preferable. When the content of the filler is within the above range, the thermal conductivity of the cured product tends to be further improved.
<その他の成分>
エポキシ樹脂組成物は、必要に応じて、上記成分に加えてその他の成分を含んでいてもよい。その他の成分としては、例えば、溶剤、エラストマ、シランカップリング剤、分散剤及び沈降防止剤を挙げることができる。これらの成分は、それぞれ1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
<Other ingredients>
The epoxy resin composition may contain other components in addition to the above components, if necessary. Examples of other components include a solvent, an elastomer, a silane coupling agent, a dispersant, and an anti-settling agent. These components may be used individually by 1 type, respectively, and may use 2 or more types together.
溶剤としては、エポキシ樹脂組成物の硬化反応を阻害しないものであれば特に制限はなく、通常用いられる有機溶剤を適宜選択して用いることができる。溶剤の具体例としては、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、乳酸エチル等を挙げることができる。
エポキシ樹脂組成物が溶剤を含有する場合、エポキシ樹脂組成物に含まれる溶剤の含有率は、10質量%〜40質量%であることが好ましく、10質量%〜35質量%であることがより好ましく、15質量%〜30質量%であることがさらに好ましい。
The solvent is not particularly limited as long as it does not inhibit the curing reaction of the epoxy resin composition, and a commonly used organic solvent can be appropriately selected and used. Specific examples of the solvent include methyl ethyl ketone, cyclohexanone, ethyl lactate and the like.
When the epoxy resin composition contains a solvent, the content of the solvent contained in the epoxy resin composition is preferably 10% by mass to 40% by mass, and more preferably 10% by mass to 35% by mass. More preferably, the content is 15% by mass to 30% by mass.
エポキシ樹脂組成物は、シランカップリング剤を含むことが好ましい。シランカップリング剤を含むことで、硬化物としたときの熱伝導性及び絶縁性がより向上する傾向にある。 The epoxy resin composition preferably contains a silane coupling agent. By including a silane coupling agent, the thermal conductivity and insulation properties of the cured product tend to be further improved.
シランカップリング剤としては、市販のものを使用してもよい。エポキシ樹脂又はアミン系硬化剤との相溶性、エポキシ樹脂とフィラーとの界面での熱伝導損失の低減等の観点からは、エポキシ基、アミノ基、メルカプト基、ウレイド基、水酸基等の官能基を有するシランカップリング剤を用いることが好適である。 A commercially available silane coupling agent may be used. From the viewpoint of compatibility with epoxy resin or amine curing agent and reduction of heat conduction loss at the interface between epoxy resin and filler, functional groups such as epoxy group, amino group, mercapto group, ureido group, hydroxyl group, etc. It is preferable to use a silane coupling agent.
シランカップリング剤としては、具体的には、例えば、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン及び3−ウレイドプロピルトリエトキシシランを挙げることができる。また、SC−6000KS2(日立化成テクノサービス株式会社製)に代表されるシランカップリング剤オリゴマ等も挙げられる。
これらシランカップリング剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Specific examples of the silane coupling agent include 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, and 3-glycidoxy. Propylmethyldimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3- (2-aminoethyl) aminopropyltrimethoxysilane, 3- (2-aminoethyl) Aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-phenylaminopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane and 3-ureidopropyltriethoxysilane It is possible. Moreover, the silane coupling agent oligomer represented by SC-6000KS2 (made by Hitachi Chemical Techno Service Co., Ltd.), etc. are also mentioned.
These silane coupling agents may be used alone or in combination of two or more.
エポキシ樹脂組成物がシランカップリング剤を含有する場合、エポキシ樹脂組成物におけるシランカップリング剤の含有率は特に制限されない。例えば、エポキシ樹脂組成物の固形分中において0.01質量%〜0.1質量%であることが好ましい。 When the epoxy resin composition contains a silane coupling agent, the content of the silane coupling agent in the epoxy resin composition is not particularly limited. For example, it is preferable that it is 0.01 mass%-0.1 mass% in solid content of an epoxy resin composition.
シランカップリング剤は、エポキシ樹脂組成物中に含有されていればよく、フィラーの表面を被覆した状態で存在していても、フィラーとは別個に存在していてもよい。 The silane coupling agent should just be contained in the epoxy resin composition, and may exist in the state which coat | covered the surface of a filler, or may exist separately from a filler.
シランカップリング剤をエポキシ樹脂組成物に添加する方法は特に制限はない。具体的には、エポキシ樹脂、アミン系硬化剤、フィラー、必要に応じて用いられるその他の等の他の材料を混合する際に添加するインテグラル法、少量のエポキシ樹脂に一定量のシランカップリング剤を混合した後、フィラー等の他の材料と混合するマスターバッチ法、エポキシ樹脂等の他の材料と混合する前にフィラーとシランカップリング剤とを混合し、予めフィラーの表面にシランカップリング剤を処理する前処理法などがある。また、前処理法にはシランカップリング剤の原液又は溶液をフィラーとともに高速撹拌により分散させて処理する乾式法、シランカップリング剤の希薄溶液でフィラーをスラリー化する、フィラーをシランカップリング剤に浸漬することでフィラー表面にシランカップリング剤処理を施す等の湿式法などがある。 The method for adding the silane coupling agent to the epoxy resin composition is not particularly limited. Specifically, an integral method that is added when mixing other materials such as epoxy resins, amine curing agents, fillers, and other materials used as needed, a certain amount of silane coupling to a small amount of epoxy resin After mixing the agent, the master batch method to mix with other materials such as filler, before mixing with other materials such as epoxy resin, the filler and silane coupling agent are mixed and silane coupling to the filler surface in advance There is a pretreatment method for treating the agent. In addition, the pretreatment method includes a dry method in which a stock solution or solution of a silane coupling agent is dispersed together with a filler by high-speed stirring, and the filler is slurried with a dilute solution of the silane coupling agent. The filler is used as a silane coupling agent. There are wet methods such as silane coupling agent treatment on the filler surface by immersion.
フィラーの比表面積あたりのシランカップリング剤由来のケイ素原子の付着量は、5.0×10−6mol/m2〜10.0×10−6mol/m2であることが好ましく、5.5×10−6mol/m2〜9.5×10−6mol/m2であることがより好ましく、6.0×10−6mol/m2〜9.0×10−6mol/m2であることがさらに好ましい。 The adhesion amount of silicon atoms derived from the silane coupling agent per specific surface area of the filler is preferably 5.0 × 10 −6 mol / m 2 to 10.0 × 10 −6 mol / m 2 . 5 × 10 −6 mol / m 2 to 9.5 × 10 −6 mol / m 2 is more preferable, and 6.0 × 10 −6 mol / m 2 to 9.0 × 10 −6 mol / m. 2 is more preferable.
フィラーの比表面積あたりのシランカップリング剤由来のケイ素原子の付着量の測定方法としては、以下のとおりである。
フィラーの比表面積は、主にBET法が適用される。BET法とは、窒素(N2)、アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)等の不活性気体分子を固体粒子に吸着させ、吸着した気体分子の量から固体粒子の比表面積を測定する気体吸着法である。比表面積の測定は、比表面積細孔分布測定装置(例えば、ベックマン・コールター製「SA3100」)を用いて行うことができる。
The method for measuring the adhesion amount of silicon atoms derived from the silane coupling agent per specific surface area of the filler is as follows.
The BET method is mainly applied to the specific surface area of the filler. The BET method is a gas adsorption method in which inert gas molecules such as nitrogen (N 2 ), argon (Ar), and krypton (Kr) are adsorbed on solid particles, and the specific surface area of the solid particles is measured from the amount of adsorbed gas molecules. Is the law. The specific surface area can be measured using a specific surface area pore distribution measuring device (for example, “SA3100” manufactured by Beckman Coulter).
さらに、フィラーの表面に存在するシランカップリング剤由来のケイ素原子は、29Si CP/MAS(Cross Polarization)/(Magic Angle Spinning)固体NMR(Nuclear Magnetic Resonance)により定量測定が可能である。このCP/MAS固体NMR(装置としては、例えば、日本電子株式会社製「JNM−ECA700」)は高い分解能を有するため、フィラーにシリカを含む場合でも、フィラーとしてのシリカ由来のケイ素原子とシランカップリング剤由来のケイ素原子を区別することが可能である。
また、フィラー中にシリカを含まない場合においては、蛍光X線分析装置(例えば、株式会社リガク製「Supermini200」)によってもシランカップリング剤由来のケイ素原子を定量することができる。
Furthermore, the silicon atom derived from the silane coupling agent present on the surface of the filler can be quantitatively measured by 29 Si CP / MAS (Cross Polarization) / (Magic Angle Spinning) solid-state NMR (Nuclear Magnetic Resonance). Since this CP / MAS solid-state NMR (as an apparatus, for example, “JNM-ECA700” manufactured by JEOL Ltd.) has high resolution, even when the filler contains silica, the silica-derived silicon atom and silane cup as filler It is possible to distinguish silicon atoms derived from ring agents.
Further, when silica is not contained in the filler, silicon atoms derived from the silane coupling agent can be quantified also by a fluorescent X-ray analyzer (for example, “Supermini 200” manufactured by Rigaku Corporation).
上述のようにして得られたフィラーの比表面積と、フィラーの表面に存在するシランカップリング剤由来のケイ素原子の量とに基づき、フィラーの比表面積あたりのシランカップリング剤由来のケイ素原子の付着量が算出される。 Based on the specific surface area of the filler obtained as described above and the amount of silicon atoms derived from the silane coupling agent present on the surface of the filler, adhesion of silicon atoms derived from the silane coupling agent per specific surface area of the filler A quantity is calculated.
<エポキシ樹脂組成物の物性>
エポキシ樹脂組成物が溶剤を含有する場合、エポキシ樹脂組成物の25℃における粘度は、0.5Pa・s〜5Pa・sであることが好ましく、0.5Pa・s〜4Pa・sであることがより好ましく、1Pa・s〜3Pa・sであることがさらに好ましい。エポキシ樹脂組成物の25℃における粘度は、コーンプレート(直径40mm、コーン角0°)を装着した回転式のせん断粘度計を用いて、5.0s−1のせん断速度で温度25℃で測定される値をいう。
また、エポキシ樹脂組成物の25℃における揺変指数は、3〜15であることが好ましく、3.5〜10であることがより好ましく、4〜7であることがさらに好ましい。
エポキシ樹脂組成物の揺変指数は、まず、エポキシ樹脂組成物の温度を25℃にして、0.5s−1のせん断速度での粘度(η1)及び5.0s−1のせん断速度での粘度(η2)を測定し、(η1)/(η2)を算出して得た値とする。詳細には、「揺変指数」は、せん断粘度として、コーンプレート(直径40mm、コーン角0°)を装着した回転式のせん断粘度計を用いて、温度25℃で測定される。
<Physical properties of epoxy resin composition>
When the epoxy resin composition contains a solvent, the viscosity of the epoxy resin composition at 25 ° C. is preferably 0.5 Pa · s to 5 Pa · s, and preferably 0.5 Pa · s to 4 Pa · s. More preferably, it is 1 Pa · s to 3 Pa · s. The viscosity at 25 ° C. of the epoxy resin composition was measured at a temperature of 25 ° C. at a shear rate of 5.0 s −1 using a rotary shear viscometer equipped with a cone plate (diameter 40 mm, cone angle 0 °). Value.
Moreover, it is preferable that the fluctuation index in 25 degreeC of an epoxy resin composition is 3-15, It is more preferable that it is 3.5-10, It is further more preferable that it is 4-7.
First, when the temperature of the epoxy resin composition is 25 ° C., the viscosity (η1) at a shear rate of 0.5 s −1 and the viscosity at a shear rate of 5.0 s −1 are used. (Η2) is measured, and (η1) / (η2) is calculated to obtain a value. Specifically, the “thickening index” is measured as a shear viscosity at a temperature of 25 ° C. using a rotary shear viscometer equipped with a cone plate (diameter 40 mm, cone angle 0 °).
<樹脂シート>
本開示の樹脂シートは、本開示のエポキシ樹脂組成物を含む樹脂組成物層を有する。樹脂組成物層は1層であっても2層以上であってもよい。本開示の樹脂シートは、必要に応じて、離型フィルムをさらに含んで構成されてもよい。
<Resin sheet>
The resin sheet of this indication has a resin composition layer containing the epoxy resin composition of this indication. The resin composition layer may be one layer or two or more layers. The resin sheet of the present disclosure may further include a release film as necessary.
樹脂組成物層は、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等の有機溶剤をエポキシ樹脂組成物に添加して調製されるワニス状のエポキシ樹脂組成物(以下、「樹脂ワニス」ともいう)をPETフィルム等の離型フィルム上に付与し、乾燥することで製造することができる。 For example, the resin composition layer is prepared by removing a varnish-like epoxy resin composition (hereinafter also referred to as “resin varnish”) prepared by adding an organic solvent such as methyl ethyl ketone or cyclohexanone to the epoxy resin composition. It can be manufactured by applying on a mold film and drying.
樹脂ワニスの付与は公知の方法により実施することができる。具体的には、コンマコート、ダイコート、リップコート、グラビアコート等の方法が挙げられる。所定の厚みに樹脂組成物層を形成するための樹脂ワニスの付与方法としては、ギャップ間に被塗工物を通過させるコンマコート法、ノズルから流量を調節した樹脂ワニスを塗布するダイコート法等が挙げられる。乾燥前の樹脂組成物層の厚みが50μm〜500μmの場合には、コンマコート法を用いることが好ましい。 Application | coating of a resin varnish can be implemented by a well-known method. Specific examples include methods such as comma coating, die coating, lip coating, and gravure coating. Examples of a method for applying a resin varnish for forming a resin composition layer with a predetermined thickness include a comma coating method in which an object to be coated is passed between gaps, and a die coating method in which a resin varnish with a flow rate adjusted from a nozzle is applied. Can be mentioned. When the thickness of the resin composition layer before drying is 50 μm to 500 μm, it is preferable to use a comma coating method.
乾燥方法は、樹脂ワニス中に含まれる有機溶剤の少なくとも一部を除去できれば特に制限されず、通常用いられる乾燥方法から適宜選択することができる。 The drying method is not particularly limited as long as at least a part of the organic solvent contained in the resin varnish can be removed, and can be appropriately selected from commonly used drying methods.
樹脂組成物層の密度は特に制限されず、通常、3.0g/cm3〜3.4g/cm3とされ、柔軟性と熱伝導性の両立の観点からは、3.0g/cm3〜3.3g/cm3であることが好ましく、3.1g/cm3〜3.3g/cm3であることがより好ましい。樹脂組成物層の密度は、例えば、無機フィラーの配合量で調整することができる。 The density of the resin composition layer is not particularly limited, usually a 3.0g / cm 3 ~3.4g / cm 3 , from the viewpoint of compatibility of flexibility and thermal conductivity, 3.0 g / cm 3 ~ it is preferably 3.3 g / cm 3, more preferably 3.1g / cm 3 ~3.3g / cm 3 . The density of a resin composition layer can be adjusted with the compounding quantity of an inorganic filler, for example.
本開示において、樹脂組成物層の密度は、樹脂組成物層が2層以上の樹脂組成物層を有する場合、全ての樹脂組成物層の密度の平均値をいう。また、樹脂シートに離型フィルムが含まれている場合、離型フィルムを除いた樹脂組成物層の密度をいう。 In the present disclosure, the density of the resin composition layer refers to an average value of the densities of all the resin composition layers when the resin composition layer has two or more resin composition layers. Moreover, when the release film is contained in the resin sheet, it means the density of the resin composition layer excluding the release film.
樹脂シートは、エポキシ樹脂組成物を含む第1の樹脂組成物層と、第1の樹脂組成物層上に積層されているエポキシ樹脂組成物を含む第2の樹脂組成物層と、を有することが好ましい。例えば、樹脂シートは、エポキシ樹脂組成物から形成される第1の樹脂組成物層と、エポキシ樹脂組成物から形成される第2の樹脂組成物層との積層体であることが好ましい。これにより絶縁耐圧をより向上させることができる。第1の樹脂組成物層及び第2の樹脂組成物層を形成するエポキシ樹脂組成物は、同一の組成であっても互いに異なる組成を有していてもよい。熱伝導性の観点からは、第1の樹脂組成物層及び第2の樹脂組成物層を形成するエポキシ樹脂組成物は、同一の組成であることが好ましい。 The resin sheet has a first resin composition layer containing an epoxy resin composition and a second resin composition layer containing an epoxy resin composition laminated on the first resin composition layer. Is preferred. For example, the resin sheet is preferably a laminate of a first resin composition layer formed from an epoxy resin composition and a second resin composition layer formed from an epoxy resin composition. Thereby, the withstand voltage can be further improved. The epoxy resin compositions forming the first resin composition layer and the second resin composition layer may have the same composition or different compositions. From the viewpoint of thermal conductivity, it is preferable that the epoxy resin composition forming the first resin composition layer and the second resin composition layer have the same composition.
樹脂シートが積層体である場合、エポキシ樹脂組成物から形成される第1の樹脂組成物層と第2の樹脂組成物層とを重ね合わせて製造されることが好ましい。かかる構成であることにより、絶縁耐圧がより向上する傾向にある。 When the resin sheet is a laminated body, it is preferable that the first resin composition layer and the second resin composition layer formed from the epoxy resin composition are overlaid. With such a configuration, the withstand voltage tends to be further improved.
これは例えば以下のように考えることができる。すなわち、2つの樹脂組成物層を重ねることで、一方の樹脂組成物層中に存在しうる厚みの薄くなる箇所(ピンホール又はボイド)がもう一方の樹脂組成物層により補填されることになる。これにより、最小絶縁厚みを大きくすることができ、絶縁耐圧がより向上すると考えることができる。樹脂シートの製造方法におけるピンホール又はボイドの発生確率は高くはないが、2つの樹脂組成物層を重ねることで薄い部分の重なり合う確率はその2乗になり、ピンホール又はボイドの個数はゼロに近づくことになる。絶縁破壊は最も絶縁的に弱い箇所で起こることから、2つの樹脂組成物層を重ねることにより絶縁耐圧がより向上する効果が得られると考えることができる。さらに、2つの樹脂組成物層を重ねることにより、フィラー同士の接触確率も高くなり、硬化物としたときの熱伝導性がさらに向上する効果も生じると考えることができる。 This can be considered as follows, for example. That is, by overlapping two resin composition layers, a thinned portion (pinhole or void) that can exist in one resin composition layer is compensated by the other resin composition layer. . Thereby, it can be considered that the minimum insulation thickness can be increased and the withstand voltage is further improved. The probability of occurrence of pinholes or voids in the resin sheet manufacturing method is not high, but by overlapping two resin composition layers, the probability of overlap of thin portions becomes the square, and the number of pinholes or voids is zero. It will approach. Since the dielectric breakdown occurs at a place where the insulation is weakest, it can be considered that the effect of further improving the withstand voltage can be obtained by overlapping the two resin composition layers. Furthermore, it can be considered that by overlapping the two resin composition layers, the contact probability between the fillers is increased, and the effect of further improving the thermal conductivity when the cured product is obtained.
樹脂シートの製造方法は、エポキシ樹脂組成物から形成される第1の樹脂組成物層上に、エポキシ樹脂組成物から形成される第2の樹脂組成物層を重ねて積層体を得る工程と、得られた積層体を加熱加圧処理する工程とを含むことが好ましい。かかる製造方法であることにより、絶縁耐圧がより向上する傾向にある。 The method for producing a resin sheet includes a step of obtaining a laminate by stacking a second resin composition layer formed from an epoxy resin composition on a first resin composition layer formed from an epoxy resin composition, It is preferable to include a step of subjecting the obtained laminate to a heat and pressure treatment. With such a manufacturing method, the withstand voltage tends to be further improved.
樹脂シートの厚みは、目的に応じて適宜選択することができる。樹脂組成物層の厚みは、例えば、50μm〜350μmとすることができ、熱伝導性、絶縁性及びシート可とう性の観点からは、60μm〜300μmとすることが好ましい。 The thickness of the resin sheet can be appropriately selected according to the purpose. The thickness of the resin composition layer can be set to, for example, 50 μm to 350 μm, and is preferably 60 μm to 300 μm from the viewpoint of thermal conductivity, insulation, and sheet flexibility.
<Bステージシート>
本開示のBステージシートは、本開示のエポキシ樹脂組成物の半硬化物を含む半硬化樹脂組成物層を有する。Bステージシートは、例えば、本開示の樹脂シートにおける樹脂組成物層をBステージ状態まで熱処理する工程を含む製造方法により製造できる。本開示のBステージシートは、本開示のエポキシ樹脂組成物により形成されるため、熱伝導性、絶縁性及びシート可とう性に優れる。
<B stage sheet>
The B stage sheet of the present disclosure has a semi-cured resin composition layer including a semi-cured product of the epoxy resin composition of the present disclosure. The B-stage sheet can be produced, for example, by a production method including a step of heat-treating the resin composition layer in the resin sheet of the present disclosure to the B-stage state. Since the B stage sheet of the present disclosure is formed by the epoxy resin composition of the present disclosure, the B stage sheet is excellent in thermal conductivity, insulation, and sheet flexibility.
取り扱い性の観点からは、樹脂シートのAステージである樹脂組成物層をBステージ化して、Bステージシートとすることが好ましい。 From the viewpoint of handleability, it is preferable that the resin composition layer, which is the A stage of the resin sheet, is made into a B stage to form a B stage sheet.
Aステージの樹脂組成物層をBステージ化するための熱処理条件は、樹脂組成物層をBステージ状態にまで半硬化することができれば特に制限されず、エポキシ樹脂組成物の構成に応じて適宜選択することができる。エポキシ樹脂組成物を付与する際に生じた樹脂組成物層中の空隙(ボイド)を消滅させる目的から、熱真空プレス、熱ロールラミネート等から選択される熱処理方法を適用することが好ましい。これにより平坦なBステージシートを効率よく製造することができる。具体的には例えば、80℃〜180℃で、1秒〜3分間、減圧下(例えば、1kPa)で加熱加圧処理することで樹脂組成物層をBステージ状態に半硬化することができる。また、加圧の圧力は、5MPa〜20MPaとすることができる。 The heat treatment conditions for converting the A-stage resin composition layer to the B-stage are not particularly limited as long as the resin composition layer can be semi-cured to the B-stage state, and is appropriately selected according to the configuration of the epoxy resin composition. can do. For the purpose of eliminating voids in the resin composition layer generated when the epoxy resin composition is applied, it is preferable to apply a heat treatment method selected from hot vacuum press, hot roll laminating and the like. Thereby, a flat B stage sheet | seat can be manufactured efficiently. Specifically, for example, the resin composition layer can be semi-cured in a B-stage state by performing heat and pressure treatment at 80 ° C. to 180 ° C. for 1 second to 3 minutes under reduced pressure (for example, 1 kPa). Moreover, the pressure of pressurization can be 5 MPa-20 MPa.
Bステージシートの厚みは、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、50μm〜350μmとすることができ、熱伝導性、絶縁性及びシート可とう性の観点からは、60μm〜300μmとすることが好ましい。また、2層以上の樹脂シートを積層した状態で加熱加圧処理することによりBステージシートを作製することもできる。 The thickness of the B stage sheet can be appropriately selected according to the purpose, and can be, for example, 50 μm to 350 μm. From the viewpoint of thermal conductivity, insulation, and sheet flexibility, the thickness is set to 60 μm to 300 μm. It is preferable. Moreover, a B stage sheet | seat can also be produced by heat-pressing in the state which laminated | stacked the resin sheet of 2 or more layers.
<Cステージシート>
本開示のCステージシートは、本開示のエポキシ樹脂組成物の硬化物を含む硬化樹脂組成物層を有する。Cステージシートは、例えば、樹脂シート又はBステージシートをCステージ状態まで熱処理する工程を含む製造方法により製造できる。樹脂シート又はBステージシートを熱処理する条件は、樹脂組成物層又は半硬化樹脂組成物層をCステージ状態にまで硬化することができれば特に制限されず、エポキシ樹脂組成物の構成に応じて適宜選択することができる。Cステージシート中のボイドの発生を抑制し、Cステージシートの耐熱性を向上させる観点からは、熱真空プレス等の熱処理方法を適用することが好ましい。これにより平坦なCステージシートを効率よく製造することができる。具体的には例えば、150℃〜250℃で、1分間〜60分間、1MPa〜30MPaで加熱加圧処理することで樹脂組成物層又は半硬化樹脂組成物層をCステージ状態に硬化することができる。
<C stage sheet>
The C stage sheet of the present disclosure has a cured resin composition layer including a cured product of the epoxy resin composition of the present disclosure. The C stage sheet can be manufactured by a manufacturing method including a step of heat-treating a resin sheet or a B stage sheet to a C stage state, for example. The conditions for heat-treating the resin sheet or the B-stage sheet are not particularly limited as long as the resin composition layer or the semi-cured resin composition layer can be cured to the C-stage state, and are appropriately selected according to the configuration of the epoxy resin composition. can do. From the viewpoint of suppressing the generation of voids in the C stage sheet and improving the heat resistance of the C stage sheet, it is preferable to apply a heat treatment method such as a hot vacuum press. Thereby, a flat C stage sheet can be manufactured efficiently. Specifically, for example, the resin composition layer or the semi-cured resin composition layer can be cured in a C-stage state by heating and pressing at 150 to 250 ° C. for 1 to 60 minutes and 1 to 30 MPa. it can.
Cステージシートの厚みは、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、50μm〜350μmとすることができ、熱伝導性、絶縁性及びシート可とう性の観点からは、60μm〜300μmとすることが好ましい。また、2層以上の樹脂シート又はBステージシートを積層した状態で加熱加圧処理することによりCステージシートを作製することもできる。 The thickness of the C stage sheet can be appropriately selected according to the purpose, and can be, for example, 50 μm to 350 μm. From the viewpoint of thermal conductivity, insulation, and sheet flexibility, the thickness is 60 μm to 300 μm. It is preferable. Moreover, a C stage sheet | seat can also be produced by heat-pressing in the state which laminated | stacked the resin sheet or B stage sheet | seat of two or more layers.
Cステージシートは、CuKα1線を用いたX線回折法により、回折角2θが1°〜10°の範囲に回折ピークの存在することが好ましい。このような回折ピークを有するCステージシートには、高次構造の中でも特に秩序性の高いスメクチック構造が形成されており、熱伝導性に優れる傾向にある。 The C stage sheet preferably has a diffraction peak in a diffraction angle 2θ range of 1 ° to 10 ° by an X-ray diffraction method using CuK α1 line. The C stage sheet having such a diffraction peak has a highly ordered smectic structure among higher order structures, and tends to be excellent in thermal conductivity.
<硬化物>
本開示の硬化物は、本開示のエポキシ樹脂組成物の硬化物である。エポキシ樹脂組成物を硬化する方法としては、特に制限はなく、通常用いられる方法を適宜選択することができる。例えば、エポキシ樹脂組成物を熱処理することでエポキシ樹脂組成物の硬化物が得られる。
エポキシ樹脂組成物を熱処理する方法としては特に制限はなく、また熱処理条件についても特に制限はない。熱処理の温度範囲は、エポキシ樹脂組成物を構成するエポキシ樹脂及び硬化剤の種類に応じて適宜選択することができる。また、熱処理の時間としては、特に制限はなく、硬化物の形状、厚み等に応じて適宜選択される。
<Hardened product>
The cured product of the present disclosure is a cured product of the epoxy resin composition of the present disclosure. There is no restriction | limiting in particular as a method of hardening | curing an epoxy resin composition, The method used normally can be selected suitably. For example, a cured product of the epoxy resin composition can be obtained by heat-treating the epoxy resin composition.
There is no restriction | limiting in particular as a method of heat-processing an epoxy resin composition, and there is no restriction | limiting in particular also about heat processing conditions. The temperature range of heat processing can be suitably selected according to the kind of epoxy resin and hardening | curing agent which comprise an epoxy resin composition. Moreover, there is no restriction | limiting in particular as time of heat processing, According to the shape of cured | curing material, thickness, etc., it selects suitably.
硬化物は、CuKα1線を用いたX線回折法により、回折角2θが1°〜10°の範囲に回折ピークの存在することが好ましい。このような回折ピークを有する硬化物には、高次構造の中でも特に秩序性の高いスメクチック構造が形成されており、熱伝導性に優れる傾向にある。 The cured product preferably has a diffraction peak in the range of diffraction angle 2θ of 1 ° to 10 ° by X-ray diffraction using CuK α1 line. The cured product having such a diffraction peak has a highly ordered smectic structure among higher order structures, and tends to be excellent in thermal conductivity.
<樹脂付金属箔>
本開示の樹脂付金属箔は、金属箔と、前記金属箔上に配置された本開示のエポキシ樹脂組成物の半硬化物を含む半硬化樹脂組成物層と、を備える。本開示のエポキシ樹脂組成物の半硬化物を含む半硬化樹脂組成物層を有することで、本開示の樹脂付金属箔は、熱伝導性及び絶縁性に優れる。半硬化樹脂組成物層はエポキシ樹脂組成物をBステージ状態になるように熱処理して得られるものである。
<Metal foil with resin>
The metal foil with a resin of the present disclosure includes a metal foil and a semi-cured resin composition layer including a semi-cured product of the epoxy resin composition of the present disclosure disposed on the metal foil. By having the semi-cured resin composition layer containing the semi-cured product of the epoxy resin composition of the present disclosure, the metal foil with resin of the present disclosure is excellent in thermal conductivity and insulation. The semi-cured resin composition layer is obtained by heat-treating the epoxy resin composition so as to be in a B stage state.
金属箔としては、金箔、銅箔、アルミニウム箔等が挙げられ、一般的には銅箔が用いられる。
金属箔の厚みは特に制限されず、例えば、1μm〜50μmであってもよい。なお、20μm以下の金属箔を用いることで、樹脂付金属箔の可とう性がより向上する傾向にある。
金属箔として、ニッケル、ニッケル−リン合金、ニッケル−スズ合金、ニッケル−鉄合金、鉛、鉛−スズ合金等を中間層とし、中間層の一方の面に0.5μm〜15μmの銅層を設け、中間層の他方の面に10μm〜300μmの銅層を設けた3層構造の複合箔、又はアルミニウム箔と銅箔とを複合した2層構造の複合箔を用いることもできる。
Examples of the metal foil include gold foil, copper foil, and aluminum foil, and copper foil is generally used.
The thickness of the metal foil is not particularly limited, and may be 1 μm to 50 μm, for example. In addition, it exists in the tendency which the flexibility of metal foil with a resin improves more by using metal foil of 20 micrometers or less.
As the metal foil, nickel, nickel-phosphorus alloy, nickel-tin alloy, nickel-iron alloy, lead, lead-tin alloy, etc. are used as an intermediate layer, and a copper layer of 0.5 μm to 15 μm is provided on one surface of the intermediate layer A composite foil having a three-layer structure in which a copper layer of 10 μm to 300 μm is provided on the other surface of the intermediate layer or a composite foil having a two-layer structure in which an aluminum foil and a copper foil are combined can also be used.
樹脂付金属箔は、例えば、エポキシ樹脂組成物(樹脂ワニスであってもよい)を金属箔上に塗布し乾燥することによりAステージの樹脂組成物層を形成し、これを熱処理して樹脂組成物層をBステージ状態とすることで製造することができる。樹脂組成物層の形成方法は既述の通りである。 For example, the resin-attached metal foil is formed by applying an epoxy resin composition (which may be a resin varnish) on a metal foil and drying to form an A-stage resin composition layer, and then heat-treating the resin composition layer. It can be manufactured by setting the material layer to the B-stage state. The method for forming the resin composition layer is as described above.
樹脂付金属箔の製造条件は特に制限されない。乾燥後の樹脂組成物層において、樹脂ワニスに使用した有機溶剤が80質量%以上除去されていることが好ましい。乾燥温度は80℃〜180℃程度であり、乾燥時間は、ゲル化を考慮して適宜選択することができ、特に制限はない。樹脂ワニスの塗布量は、乾燥後の樹脂組成物層の厚みが50μm〜350μmとなるように塗布することが好ましく、厚みが60μm〜300μmとなるように塗布することがより好ましい。乾燥後の樹脂組成物層は、熱処理されることでBステージ状態になる。樹脂組成物層を熱処理する条件は、Bステージシートにおける熱処理条件と同様である。 The production conditions for the metal foil with resin are not particularly limited. In the resin composition layer after drying, 80% by mass or more of the organic solvent used for the resin varnish is preferably removed. The drying temperature is about 80 ° C. to 180 ° C., and the drying time can be appropriately selected in consideration of gelation, and is not particularly limited. The application amount of the resin varnish is preferably applied such that the thickness of the resin composition layer after drying is 50 μm to 350 μm, and more preferably 60 μm to 300 μm. The resin composition layer after drying is in a B-stage state by heat treatment. The heat treatment conditions for the resin composition layer are the same as the heat treatment conditions for the B-stage sheet.
<金属基板>
本開示の金属基板は、金属支持体と、前記金属支持体上に配置された本開示のエポキシ樹脂組成物の硬化物を含む硬化樹脂組成物層と、前記硬化樹脂組成物層上に配置された金属板と、を備える。
金属支持体と金属板との間に本開示のエポキシ樹脂組成物の硬化物を含む硬化樹脂組成物層を配置することで、接着性、熱伝導性及び絶縁性が向上する。
<Metal substrate>
The metal substrate of the present disclosure is disposed on the metal support, a cured resin composition layer including a cured product of the epoxy resin composition of the present disclosure disposed on the metal support, and the cured resin composition layer. A metal plate.
By disposing a cured resin composition layer containing a cured product of the epoxy resin composition of the present disclosure between the metal support and the metal plate, adhesion, thermal conductivity, and insulation are improved.
金属支持体や金属板は、目的に応じてその素材、厚み等が適宜選択される。具体的には、銅、アルミニウム、鉄等の金属を用い、厚みを0.3mm〜5mmとすることができる。 The material and thickness of the metal support and metal plate are appropriately selected according to the purpose. Specifically, a metal such as copper, aluminum, or iron can be used, and the thickness can be set to 0.3 mm to 5 mm.
本開示の金属基板は、例えば以下のようにして製造することができる。
アルミニウム等の金属支持体上に、エポキシ樹脂組成物を樹脂付金属箔等の場合と同様に付与して乾燥することで樹脂組成物層を形成し、さらに樹脂組成物層上に金属板を配置し、これを加熱加圧処理して、樹脂組成物層を硬化することで金属基板を製造することができる。また、金属支持体上に、樹脂付金属箔を半硬化樹脂組成物層が金属支持体に対向するように貼り合わせた後、これを加熱加圧処理して、半硬化樹脂組成物層を硬化することで製造することもできる。
The metal substrate of this indication can be manufactured as follows, for example.
A resin composition layer is formed by applying and drying an epoxy resin composition on a metal support such as aluminum as in the case of a metal foil with a resin and the like, and a metal plate is disposed on the resin composition layer. And a metal substrate can be manufactured by heat-pressing this and hardening | curing a resin composition layer. In addition, a metal foil with a resin is laminated on a metal support so that the semi-cured resin composition layer faces the metal support, and then this is heated and pressurized to cure the semi-cured resin composition layer. It can also be manufactured.
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定され
るものではない。
以下にエポキシ樹脂組成物の作製に用いた材料とその略号を示す。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
The material used for preparation of an epoxy resin composition and its abbreviation are shown below.
(エポキシ樹脂)
・樹脂A[4−{4−(2,3−エポキシプロポキシ)フェニル}シクロヘキシル=4−(2,3−エポキシプロポキシ)ベンゾエート、エポキシ当量:212g/eq、特開2011−74366号公報に記載の方法により製造したもの]
(Epoxy resin)
Resin A [4- {4- (2,3-epoxypropoxy) phenyl} cyclohexyl = 4- (2,3-epoxypropoxy) benzoate, epoxy equivalent: 212 g / eq, described in JP 2011-74366 A Manufactured by the method]
・樹脂B
上記構造で表される樹脂Aの一部を所定量のヒドロキノン(和光純薬工業株式会社製、水酸基当量:55g/eq)と反応させ、プレポリマー化した化合物を樹脂Bとして用いた。
樹脂Aのエポキシ基の当量数(Ep)とヒドロキノン由来のフェノール性水酸基の当量数(Ph)との比率(Ep/Ph)は、100/13とした。
・ Resin B
A part of the resin A represented by the above structure was reacted with a predetermined amount of hydroquinone (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., hydroxyl equivalent: 55 g / eq), and a prepolymerized compound was used as the resin B.
The ratio (Ep / Ph) between the number of equivalents of epoxy groups (Ep) of resin A and the number of equivalents of phenolic hydroxyl groups derived from hydroquinone (Ph) was 100/13.
<樹脂Bの合成(プレポリマー化)>
500mLの三口フラスコに、樹脂Aを50g(0.118mol)量り取り、そこにプロピレングリコールモノメチルエーテルを80g添加した。三口フラスコに冷却管及び窒素導入管を設置し、溶媒に漬かるように撹拌羽を取り付けた。この三口フラスコを120℃のオイルバスに浸漬し、撹拌を開始した。樹脂Aが溶解し、透明な溶液になったことを確認した後、Ep/Phが100/13となるようにヒドロキノンを添加し、さらにトリフェニルホスフィンを0.5g添加し、120℃のオイルバス温度で加熱を継続した。5時間加熱を継続した後に、反応溶液からプロピレングリコールモノメチルエーテルを減圧留去し、残渣を室温(25℃)まで冷却することにより、樹脂Aの一部がプレポリマー化された樹脂Bを得た。
<Synthesis of Resin B (Prepolymerization)>
50 g (0.118 mol) of Resin A was weighed into a 500 mL three-necked flask, and 80 g of propylene glycol monomethyl ether was added thereto. A cooling tube and a nitrogen introducing tube were installed in the three-necked flask, and a stirring blade was attached so as to be immersed in the solvent. This three-necked flask was immersed in a 120 ° C. oil bath, and stirring was started. After confirming that the resin A was dissolved and became a transparent solution, hydroquinone was added so that Ep / Ph was 100/13, 0.5 g of triphenylphosphine was further added, and an oil bath at 120 ° C. Heating was continued at temperature. After continuing the heating for 5 hours, propylene glycol monomethyl ether was distilled off under reduced pressure from the reaction solution, and the residue was cooled to room temperature (25 ° C.) to obtain a resin B in which a part of the resin A was prepolymerized. .
樹脂Aとヒドロキノンとの反応より得られると推定される構造の分子量と、UV及びマススペクトル検出器を備える液体クロマトグラフを用いて実施される液体クロマトグラフィーにより求めた目的化合物の分子量とを照合させることで、下記構造の化合物(二量体化合物)の少なくとも一つが樹脂Bに含まれていることを確認した。 The molecular weight of the structure estimated to be obtained from the reaction between resin A and hydroquinone is collated with the molecular weight of the target compound determined by liquid chromatography performed using a liquid chromatograph equipped with UV and mass spectrum detectors. Thus, it was confirmed that resin B contained at least one of the compounds having the following structure (dimer compound).
具体的には、液体クロマトグラフィーは、分析用カラムとして株式会社日立製作所製「LaChrom II C18」を使用し、溶離液としてテトラヒドロフランを使用し、流速を1.0ml/minとして行った。UVスペクトル検出器では、280nmの波長における吸光度を検出したところ、下記構造の化合物はいずれも17.4分の位置に、また、樹脂Aは14.9分の位置にピークが見られた。また、マススペクトル検出器において2700Vのイオン化電圧で検出したところ、下記構造の化合物の分子量はいずれもプロトンが一つ付加した状態で959であった。 Specifically, the liquid chromatography was performed using “LaChrom II C18” manufactured by Hitachi, Ltd. as the analytical column, tetrahydrofuran as the eluent, and a flow rate of 1.0 ml / min. When the absorbance at a wavelength of 280 nm was detected with a UV spectrum detector, a compound having the following structure had a peak at a position of 17.4 minutes, and resin A had a peak at a position of 14.9 minutes. Moreover, when it detected with the ionization voltage of 2700V in the mass spectrum detector, all the molecular weights of the compound of the following structure were 959 in the state to which one proton was added.
樹脂Bの固形分量は加熱減量法により測定した。具体的には、試料をアルミ製カップに1.0g〜1.1g量り取り、180℃の温度に設定した乾燥機内で30分間加熱し、加熱前の計測量と加熱後の計測量とに基づき、次式により算出した。
固形分量(%)=(30分間放置した後の計測量/加熱前の計測量)×100
The solid content of the resin B was measured by a heat loss method. Specifically, 1.0 g to 1.1 g of a sample is weighed into an aluminum cup, heated in a dryer set at a temperature of 180 ° C. for 30 minutes, and based on the measured amount before heating and the measured amount after heating. Calculated by the following formula.
Solid content (%) = (Measured amount after standing for 30 minutes / Measured amount before heating) × 100
樹脂Bのエポキシ当量は過塩素酸滴定法により測定した。 The epoxy equivalent of resin B was measured by the perchloric acid titration method.
樹脂Bに含まれる、上記構造の化合物及び未反応の樹脂Aの含有率は、逆相クロマトグラフィー(RPLC)によって測定した。分析用RPLCカラムとして関東化学株式会社製「Mightysil RP−18」を使用した。グラジエント法を用いて、溶離液の混合比(体積基準)をアセトニトリル/テトラヒドロフラン/水=20/5/75からアセトニトリル/テトラヒドロフラン=80/20(開始から20分)を経てアセトニトリル/テトラヒドロフラン=50/50(開始から35分)に連続的に変化させて測定を行った。流速は1.0ml/minとした。280nmの波長における吸光度を検出し、検出された全てのピークの総面積を100とし、それぞれ該当するピークにおける面積の比率を求め、その値をエポキシ樹脂における各化合物の含有率[質量%]とした。
表1に、樹脂Bに含まれる上記構造の化合物(二量体化合物)及び未反応の樹脂Aの含有比率を示す。
The contents of the compound having the above structure and the unreacted resin A contained in the resin B were measured by reverse phase chromatography (RPLC). As a RPLC column for analysis, “Mightysil RP-18” manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd. was used. Using a gradient method, the mixing ratio (volume basis) of the eluent was changed from acetonitrile / tetrahydrofuran / water = 20/5/75 to acetonitrile / tetrahydrofuran = 80/20 (20 minutes from the start) to acetonitrile / tetrahydrofuran = 50/50. The measurement was carried out while changing continuously (35 minutes from the start). The flow rate was 1.0 ml / min. Absorbance at a wavelength of 280 nm was detected, the total area of all detected peaks was set to 100, the ratio of the area of each corresponding peak was determined, and the value was defined as the content [% by mass] of each compound in the epoxy resin. .
Table 1 shows the content ratio of the compound (dimer compound) having the above structure contained in the resin B and the unreacted resin A.
・樹脂C[液状ビスフェノールA型エポキシ樹脂とビスフェノールF型エポキシ樹脂との混合物、新日鉄住金化学株式会社製「ZX−1059」、エポキシ当量165g/eq]
・樹脂D[トリフェニルメタン型エポキシ化合物、日本化薬株式会社製「EPPN−502H」、エポキシ当量168g/eq]
Resin C [mixture of liquid bisphenol A type epoxy resin and bisphenol F type epoxy resin, “ZX-1059” manufactured by Nippon Steel & Sumikin Chemical Co., Ltd., epoxy equivalent of 165 g / eq]
Resin D [Triphenylmethane type epoxy compound, “EPPN-502H” manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., epoxy equivalent of 168 g / eq]
(フィラー)
・AA−3[アルミナ粒子、住友化学株式会社製、D50:3μm]
・AA−04[アルミナ粒子、住友化学株式会社製、D50:0.40μm]
・HP−40[窒化ホウ素粒子、水島合金鉄株式会社製、D50:40μm、鱗片状の凝集体、アスペクト比:1.5、結晶形:六方晶]
(Filler)
AA-3 [alumina particles, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., D50: 3 μm]
AA-04 [Alumina particles, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., D50: 0.40 μm]
-HP-40 [boron nitride particles, manufactured by Mizushima Alloy Iron Co., Ltd., D50: 40 μm, scaly aggregate, aspect ratio: 1.5, crystal form: hexagonal crystal]
(硬化剤)
・DDS[4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、和光純薬工業株式会社製]
・DDM―Et[3,3’−ジエチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、日本化薬株式会社製「KAYAHARD A−A」]
・CRN[カテコールレゾルシノールノボラック樹脂(質量基準の仕込み比:カテコール/レゾルシノール=5/95)、シクロヘキサノン50質量%含有]
(Curing agent)
DDS [4,4′-diaminodiphenylsulfone, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.]
DDM-Et [3,3′-diethyl-4,4′-diaminodiphenylmethane, “KAYAHARD A-A” manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.]
CRN [catechol resorcinol novolak resin (mass-based charge ratio: catechol / resorcinol = 5/95), containing 50% by mass of cyclohexanone]
<CRNの合成方法>
撹拌機、冷却器及び温度計を備えた3Lのセパラブルフラスコに、レゾルシノール627g、カテコール33g、37質量%ホルムアルデヒド水溶液316.2g、シュウ酸15g及び水300gを加え、オイルバスで加温しながら100℃に昇温した。104℃前後で還流し、還流温度で4時間反応を続けた。その後、水を留去しながらフラスコ内の温度を170℃に昇温した。170℃を保持しながら8時間反応を続けた。反応後、減圧下20分間濃縮を行い、系内の水等を除去し、カテコールレゾルシノールノボラック樹脂CRNを得た。
<Synthesis method of CRN>
To a 3 L separable flask equipped with a stirrer, a condenser and a thermometer, 627 g of resorcinol, 33 g of catechol, 316.2 g of a 37 mass% formaldehyde aqueous solution, 15 g of oxalic acid and 300 g of water were added, and the mixture was heated while heating in an oil bath. The temperature was raised to ° C. The mixture was refluxed at around 104 ° C., and the reaction was continued at the reflux temperature for 4 hours. Thereafter, the temperature in the flask was raised to 170 ° C. while distilling off water. The reaction was continued for 8 hours while maintaining 170 ° C. After the reaction, concentration was performed under reduced pressure for 20 minutes to remove water and the like in the system to obtain a catechol resorcinol novolak resin CRN.
(硬化促進剤)
・TPP:トリフェニルホスフィン[和光純薬工業株式会社製、商品名]
(Curing accelerator)
・ TPP: Triphenylphosphine [Wako Pure Chemical Industries, Ltd., trade name]
(添加剤)
・KBM−403:3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン[シランカップリング剤、信越化学工業株式会社製、商品名]
・KBM−573:3−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン[シランカップリング剤、信越化学工業株式会社製、商品名]
(Additive)
KBM-403: 3-glycidoxypropyltriethoxysilane [silane coupling agent, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., trade name]
· KBM-573: 3-phenylaminopropyltrimethoxysilane [silane coupling agent, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., trade name]
(溶剤)
・CHN:シクロヘキサノン
(solvent)
CHN: cyclohexanone
(支持体)
・PETフィルム[帝人フィルムソリューション株式会社製「A53」、厚さ50μm]
・銅箔[古河電気工業株式会社製「GTSグレード」、厚さ:105μm]
・銅箔[福田金属箔粉工業株式会社製「CF−T9D−SV」、厚さ:35μm]
(Support)
PET film [Teijin Film Solutions Co., Ltd. “A53”, thickness 50 μm]
Copper foil [Furukawa Electric Co., Ltd. “GTS grade”, thickness: 105 μm]
Copper foil [Fukuda Metal Foil & Powder Co., Ltd. “CF-T9D-SV”, thickness: 35 μm]
<ワニス状のエポキシ樹脂組成物の調製>
表2に記載の比率でエポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、フィラー、添加剤及び溶剤を混合し、ワニス状のエポキシ樹脂組成物を得た。
<Preparation of varnish-like epoxy resin composition>
An epoxy resin, a curing agent, a curing accelerator, a filler, an additive and a solvent were mixed at a ratio shown in Table 2 to obtain a varnish-like epoxy resin composition.
<Aステージシートの作製>
ワニス状のエポキシ樹脂組成物を、アプリケーターを用いてPETフィルム上に塗布した後、ボックス型オーブンで、130℃、5分間乾燥し、厚みが120μmであるAステージシート(樹脂シート)を得た。
<Production of A stage sheet>
The varnish-like epoxy resin composition was applied onto a PET film using an applicator and then dried in a box-type oven at 130 ° C. for 5 minutes to obtain an A stage sheet (resin sheet) having a thickness of 120 μm.
<Bステージシートの作製>
上記のAステージシートの塗布面どうしを貼り合わせ、表2に記載のBステージシートの作製条件で、真空プレスにて熱間加圧を行い、2枚のPETフィルムに挟持されたPETフィルム付きBステージシートを得た。PETフィルム付きBステージシートのうち、PETフィルムを除いた厚みは150μmであった。
<Preparation of B stage sheet>
The coated surfaces of the above-mentioned A stage sheets are bonded together, and under the conditions for producing the B stage sheet shown in Table 2, hot pressing is performed with a vacuum press, and B with a PET film sandwiched between two PET films A stage sheet was obtained. Of the B stage sheet with a PET film, the thickness excluding the PET film was 150 μm.
<ガラス転移温度及び熱伝導率の測定用試料の作製>
上記のPETフィルム付きBステージシートの両面からPETフィルムを剥がしてBステージシートを得た。このBステージシートを2枚重ね、その両面に105μm厚の銅箔を配置した。このとき、銅箔の粗化面がBステージシートに接するように配置した。そして、表2に記載の硬化物の作製条件で、真空プレスにて真空熱圧着を行い、銅箔付エポキシ樹脂硬化物1を得た。
続いて、銅箔付エポキシ樹脂硬化物1の両面の銅箔を、過硫酸ナトリウム溶液を用いてエッチングにて除去し、エポキシ樹脂硬化物1(Cステージシート)を得た。得られたCステージシートを用いて、ガラス転移温度及び熱伝導率を測定した。
<Preparation of a sample for measuring glass transition temperature and thermal conductivity>
The PET film was peeled off from both surfaces of the above B-stage sheet with PET film to obtain a B-stage sheet. Two B stage sheets were stacked, and a 105 μm thick copper foil was disposed on both sides thereof. At this time, it arrange | positioned so that the roughening surface of copper foil might contact a B stage sheet | seat. And the vacuum thermocompression bonding was performed with the vacuum press on the preparation conditions of the hardened | cured material of Table 2, and the epoxy resin hardened | cured material 1 with copper foil was obtained.
Then, the copper foil of both surfaces of the epoxy resin hardened | cured material 1 with copper foil was removed by etching using the sodium persulfate solution, and the epoxy resin hardened | cured material 1 (C stage sheet) was obtained. Glass transition temperature and thermal conductivity were measured using the obtained C stage sheet.
<ピール強度の測定用試料の作製>
上記のPETフィルム付きBステージシートの両面からPETフィルムを剥がしてBステージシートを得た後、その両面に35μm厚の銅箔を配置した。このとき、銅箔の粗化面がBステージシートに接するように配置した。そして、表2に記載の硬化物の作製条件で、真空プレスにて真空熱圧着を行い、銅箔付エポキシ樹脂硬化物2を得た。得られた銅箔付エポキシ樹脂硬化物2を用いて、ピール強度を測定した。
<Preparation of peel strength measurement sample>
The PET film was peeled off from both sides of the above B-stage sheet with PET film to obtain a B-stage sheet, and then a 35 μm thick copper foil was placed on both sides. At this time, it arrange | positioned so that the roughening surface of copper foil might contact a B stage sheet | seat. And the vacuum thermocompression bonding was performed with the vacuum press on the preparation conditions of the hardened | cured material of Table 2, and the epoxy resin hardened | cured material 2 with copper foil was obtained. The peel strength was measured using the obtained epoxy resin cured product 2 with copper foil.
<接着性及び絶縁性の評価用試料の作製>
上記のPETフィルム付きBステージシートの両面からPETフィルムを剥がしてBステージシートを得た後、一方の面に0.5mm厚の銅板を、他方の面に2mm厚の銅板を配置した。このとき、それぞれの銅板の粗化面がBステージシートに接するように配置した。そして、表2に記載の硬化物の作製条件で、真空プレスにて真空熱圧着を行い、銅板付エポキシ樹脂硬化物を得た。得られた銅板付エポキシ樹脂硬化物を用いて、絶縁性、及びエポキシ樹脂硬化物の銅板に対する接着性を評価した。
<Preparation of samples for evaluation of adhesion and insulation>
After the PET film was peeled off from both sides of the B stage sheet with the PET film to obtain a B stage sheet, a 0.5 mm thick copper plate was placed on one side, and a 2 mm thick copper plate was placed on the other side. At this time, it arrange | positioned so that the roughening surface of each copper plate might contact a B stage sheet | seat. And the vacuum thermocompression bonding was performed with the vacuum press on the preparation conditions of the hardened | cured material of Table 2, and the epoxy resin hardened | cured material with a copper plate was obtained. Using the obtained epoxy resin cured product with a copper plate, the insulating properties and the adhesion of the cured epoxy resin product to the copper plate were evaluated.
<評価>
(柔軟性の評価)
Aステージシートを、直径が40mmの円柱に巻き付けたときに、割れが発生するかを確認した。
−柔軟性の評価基準−
A:割れが発生せず、柔軟性あり
B:割れが発生し、柔軟性なし
<Evaluation>
(Evaluation of flexibility)
When the A stage sheet was wound around a cylinder having a diameter of 40 mm, it was confirmed whether or not cracking occurred.
-Flexibility evaluation criteria-
A: No cracking and flexibility B: Cracking and no flexibility
(ガラス転移温度の測定)
上記で得られたCステージシートを30mm×5mmに切断してこれを試料とした。試料を、引張振動試験冶具を用いて動的粘弾性測定装置(株式会社ユービーエム製「E−4000」)に設置し、周波数:10Hz、昇温速度:5℃/分の条件で、30℃〜330℃の温度範囲で動的粘弾性を測定し、ガラス転移温度を求めた。
(Measurement of glass transition temperature)
The C stage sheet obtained above was cut into 30 mm × 5 mm and used as a sample. The sample was placed in a dynamic viscoelasticity measuring apparatus (“E-4000” manufactured by UBM Co., Ltd.) using a tensile vibration test jig, and the frequency was 10 Hz, the heating rate was 5 ° C./min, and 30 ° C. The dynamic viscoelasticity was measured in a temperature range of ˜330 ° C. to determine the glass transition temperature.
<熱伝導率の測定>
上記で得られたCステージシートを10mm角の正方形に切断してこれを試料とした。試料をグラファイトスプレーにて黒化処理した後、キセノンフラッシュ法(NETZSCH−Geratebau GmbH, Selb/Bayern製「LFA447 nanoflash」)にて熱拡散率を測定した。この値と、アルキメデス法で測定した密度と、DSC(Perkin Elmer, Inc製「DSC Pyris1」)にて測定した比熱との積から、Cステージシートの厚さ方向の熱伝導率を求めた。
熱伝導率λ(W/(m・K))=α×ρ×Cp
α:熱拡散率(m2/s)
ρ:密度(kg/cm3)
Cp:比熱(容量)(kJ/(kg・K))
<Measurement of thermal conductivity>
The C stage sheet obtained above was cut into a 10 mm square and used as a sample. After the sample was blackened with graphite spray, the thermal diffusivity was measured by a xenon flash method (NETZSCH-Geratebau GmbH, “LFA447 nanoflash” manufactured by Selb / Bayer). From the product of this value, the density measured by the Archimedes method, and the specific heat measured by DSC (“DSC Pyris 1” manufactured by Perkin Elmer, Inc.), the thermal conductivity in the thickness direction of the C stage sheet was determined.
Thermal conductivity λ (W / (m · K)) = α × ρ × Cp
α: Thermal diffusivity (m 2 / s)
ρ: Density (kg / cm 3 )
Cp: Specific heat (capacity) (kJ / (kg · K))
<ピール強度の測定>
上記で得られた銅箔付エポキシ樹脂硬化物2を2.5cm×10cmに切断した。そして、一方の面の銅箔は、中央部分で1cm×10cmの寸法で残すようカッターで切り取ってその周囲部分を剥がし、これを試料とした。株式会社島津製作所製「オートグラフ AG−X」を用いて、100Nのロードセルを設置し、専用治具で、試料における1cm×10cmの銅箔の長辺の端から2cmの位置で銅箔を摘み、引っ張り速度:50mm/min、測定温度:室温(25℃)、190℃、230℃、275℃として、銅箔に対する剥離強度を測定した。
<Measurement of peel strength>
The epoxy resin cured product 2 with copper foil obtained above was cut into 2.5 cm × 10 cm. And the copper foil of one side was cut off with the cutter so that it might leave with the dimension of 1 cm x 10 cm in the center part, the surrounding part was peeled off, and this was made into the sample. Using “Autograph AG-X” manufactured by Shimadzu Corporation, install a load cell of 100N, and with a special jig, pick the copper foil at a position 2 cm from the end of the long side of the 1 cm × 10 cm copper foil in the sample. The peel strength with respect to the copper foil was measured at a pulling speed of 50 mm / min and a measurement temperature of room temperature (25 ° C.), 190 ° C., 230 ° C., and 275 ° C.
<高温処理前後の接着性及び絶縁性の評価>
上記で得られた銅板付エポキシ樹脂硬化物を用いて、銅板に対するエポキシ樹脂硬化物の剥離を、インサイト株式会社製「INSIGHT−300」を用いて超音波探傷法により観察した。観察には35MHzのプローブを用いた。これを高温処理前の接着性として評価した。
接着性を評価した後、銅板付エポキシ樹脂硬化物の2mm厚の銅板は全面に残し、もう一方の0.5mm厚の銅板は、直径20mmの円形パターンで残すよう、円形パターンの周囲の銅板を過硫酸ナトリウム溶液によりエッチングで除去し、電極付きのシート状のエポキシ樹脂硬化物(電極付きエポキシ樹脂硬化物)を得た。絶縁破壊試験装置(総研電気株式会社製 絶縁材料試験システム)を用いて、電極付きエポキシ樹脂硬化物の銅板の円形パターンに接するように直径10mmの円筒電極で挟み、昇圧速度500V/s、交流 60Hz、カットオフ電流10mA、25℃、フロリナート中で、絶縁破壊電圧を測定した。これを高温処理前の絶縁性として評価した。
続いて、絶縁破壊電圧を測定した電極付きエポキシ樹脂硬化物を、320℃に加熱したホットプレート上に乗せ、電極付きエポキシ樹脂硬化物の温度が285℃に達してからさらに5分間置いた。その後、電極付きエポキシ樹脂硬化物を、上記に示す方法と同様にして、絶縁破壊電圧を測定した。これを高温処理後の絶縁性として評価した。
その後、上記に示す方法と同様に、超音波探傷法により剥離を観察した。これを高温処理後の接着性として評価した。
<Evaluation of adhesion and insulation before and after high temperature treatment>
Using the epoxy resin cured product with a copper plate obtained above, peeling of the cured epoxy resin product with respect to the copper plate was observed by an ultrasonic flaw detection method using “INSIGHT-300” manufactured by Insight Co., Ltd. A 35 MHz probe was used for observation. This was evaluated as adhesiveness before high temperature treatment.
After evaluating the adhesiveness, the 2 mm thick copper plate of the epoxy resin cured product with a copper plate is left on the entire surface, and the other 0.5 mm thick copper plate is left in a circular pattern with a diameter of 20 mm. It removed by etching with the sodium persulfate solution, and the sheet-like epoxy resin hardened material with an electrode (epoxy resin hardened | cured material with an electrode) was obtained. Using a dielectric breakdown test apparatus (insulating material test system manufactured by Soken Denki Co., Ltd.), the electrode is sandwiched between 10 mm diameter cylindrical electrodes so as to be in contact with the circular pattern of the copper plate of the epoxy resin cured product with electrodes, and the pressure increase rate is 500 V / s, AC 60 Hz. The dielectric breakdown voltage was measured in a cutoff current of 10 mA, 25 ° C. in Fluorinert. This was evaluated as insulation before high temperature treatment.
Subsequently, the cured epoxy resin product with an electrode whose dielectric breakdown voltage was measured was placed on a hot plate heated to 320 ° C., and was further placed for 5 minutes after the temperature of the cured epoxy resin product with an electrode reached 285 ° C. Thereafter, the dielectric breakdown voltage of the cured epoxy resin with electrode was measured in the same manner as described above. This was evaluated as insulation after high-temperature treatment.
Thereafter, in the same manner as described above, peeling was observed by an ultrasonic flaw detection method. This was evaluated as adhesiveness after high temperature treatment.
−接着性の評価基準−
A:剥離の発生が、1サンプル中、10面積%未満
B:剥離の発生が、1サンプル中、10面積%を超える
-Adhesion evaluation criteria-
A: Generation of peeling is less than 10 area% in one sample B: Generation of peeling exceeds 10 area% in one sample
表2に、各エポキシ樹脂組成物の組成及び作製条件、並びに接着性及び絶縁圧の評価結果を示す。 Table 2 shows the composition and production conditions of each epoxy resin composition, and the evaluation results of adhesion and insulation pressure.
表3に、実施例3、実施例4、比較例2及び比較例3のエポキシ樹脂組成物の組成及び作製条件、並びにピール強度の測定結果を示す。 Table 3 shows the compositions and production conditions of the epoxy resin compositions of Example 3, Example 4, Comparative Example 2 and Comparative Example 3, and the measurement results of peel strength.
表2で示されるように、二量体化合物を含むエポキシ樹脂とアミン系硬化剤と窒化物フィラーを含むフィラーとを含有し、窒化物フィラーの含有率が42体積%〜75体積%である実施例1〜6では、柔軟性に優れるAステージシートが得られた。なお、Aステージで柔軟性に劣る場合には、Bステージでも柔軟性に劣る。また、硬化物は、熱伝導性、耐熱性、高温処理前後の接着性及び絶縁性に優れることがわかった。 As shown in Table 2, an epoxy resin containing a dimer compound, an amine-based curing agent, and a filler containing a nitride filler are contained, and the nitride filler content is 42% by volume to 75% by volume. In Examples 1 to 6, A stage sheets excellent in flexibility were obtained. When the A stage is inferior in flexibility, the B stage is also inferior in flexibility. Moreover, it turned out that hardened | cured material is excellent in heat conductivity, heat resistance, the adhesiveness before and behind high temperature processing, and insulation.
窒化物フィラーの含有率が42体積%未満の比較例1は、熱伝導率が著しく低かったため、ガラス転移温度、高温処理前後の接着性及び絶縁性の評価を行わなかった。 In Comparative Example 1 in which the content of the nitride filler was less than 42% by volume, the thermal conductivity was remarkably low, so the glass transition temperature, the adhesiveness before and after the high temperature treatment, and the insulation were not evaluated.
実施例3、実施例4、及び比較例2はいずれも同じエポキシ樹脂を用いており、フィラーの種類及び含有率は同じである。しかし、アミン系硬化剤で硬化した実施例3及び実施例4は、フェノール系硬化剤で硬化した比較例2に比べてガラス転移温度が高くなっており、耐熱性に優れていることがわかる。 Example 3, Example 4, and Comparative Example 2 all use the same epoxy resin, and the type and content of the filler are the same. However, it can be seen that Example 3 and Example 4 cured with an amine curing agent have a higher glass transition temperature and superior heat resistance than Comparative Example 2 cured with a phenol curing agent.
また、表2及び表3に示されるように、高温処理前後の接着性及び絶縁性、並びに金属箔に対するピール強度は、実施例3及び実施例4のほうが比較例2よりも優れていることがわかる。 In addition, as shown in Tables 2 and 3, the adhesiveness and insulating properties before and after the high temperature treatment, and the peel strength with respect to the metal foil are superior to those of Comparative Example 2 in Example 3 and Example 4. Recognize.
比較例3はアミン系硬化剤を用いているが、高温処理後の接着性及び絶縁性が劣っている。したがって、アミン系硬化剤を用いるだけでなく、メソゲン骨格を有するエポキシ樹脂と組み合わせて用いることで、熱伝導性、耐熱性、高温処理前後の接着性及び絶縁性に優れることがわかる。 Comparative Example 3 uses an amine-based curing agent, but is inferior in adhesion and insulation after high-temperature treatment. Therefore, it can be seen that not only the amine-based curing agent but also the epoxy resin having a mesogenic skeleton is used in combination with the thermal conductivity, heat resistance, adhesiveness before and after high temperature treatment, and insulation.
実施例3及び実施例4において、硬化物作製におけるプレス圧力を10MPaに低圧化したときの、高温処理前後の接着性及び絶縁性を評価し、15MPaの場合の評価結果と併せて、表4に示す。 In Example 3 and Example 4, the adhesiveness and insulating properties before and after the high temperature treatment when the press pressure in the cured product was reduced to 10 MPa were evaluated, and together with the evaluation results in the case of 15 MPa, Table 4 Show.
実施例3と実施例4とは、アミン硬化剤の種類が異なる以外は同じ組成である。しかし、実施例4のようにDDM―Etを併用することで、プレス圧力を低くしても高温処理前後の接着性及び耐熱性に優れることがわかる。 Example 3 and Example 4 have the same composition except that the type of amine curing agent is different. However, it can be seen that by using DDM-Et together as in Example 4, the adhesiveness and heat resistance before and after the high temperature treatment are excellent even when the press pressure is lowered.
Claims (17)
[一般式(I)中、R1〜R4はそれぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を示す。] An epoxy resin, an amine curing agent, and a filler are contained, the filler includes a nitride filler, and the epoxy resin has two structural units represented by the following general formula (I) in one molecule. An epoxy resin composition comprising a monomer compound, wherein the content of the nitride filler is 42% by volume to 75% by volume.
[In General Formula (I), R < 1 > -R < 4 > shows a hydrogen atom or a C1-C3 alkyl group each independently. ]
[一般式(IA)及び一般式(IB)中、R1〜R4はそれぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を示し、R5はそれぞれ独立に、炭素数1〜8のアルキル基を示す。nは0〜4の整数を示す。] The dimer compound has at least one structural unit selected from the group consisting of a structural unit represented by the following general formula (IA) and a structural unit represented by the following general formula (IB). Or the epoxy resin composition of Claim 2.
[In General Formula (IA) and General Formula (IB), R 1 to R 4 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R 5 each independently represents 1 to 8 carbon atoms. Represents an alkyl group. n shows the integer of 0-4. ]
[一般式(IA−1)及び一般式(IA−2)中、R1〜R4はそれぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を示し、R5はそれぞれ独立に、炭素数1〜8のアルキル基を示す。nは0〜4の整数を示す。] The structural unit represented by the general formula (IA) is selected from the group consisting of a structural unit represented by the following general formula (IA-1) and a structural unit represented by the following general formula (IA-2). The epoxy resin composition according to claim 3, comprising at least one structural unit.
[In General Formula (IA-1) and General Formula (IA-2), R 1 to R 4 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R 5 each independently represents carbon. The alkyl group of number 1-8 is shown. n shows the integer of 0-4. ]
[一般式(IB−1)及び一般式(IB−2)中、R1〜R4はそれぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を示し、R5はそれぞれ独立に、炭素数1〜8のアルキル基を示す。nは0〜4の整数を示す。] The structural unit represented by the general formula (IB) is selected from the group consisting of a structural unit represented by the following general formula (IB-1) and a structural unit represented by the following general formula (IB-2). The epoxy resin composition according to claim 3 or 4, comprising at least one structural unit.
[In General Formula (IB-1) and General Formula (IB-2), R 1 to R 4 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R 5 each independently represents carbon. The alkyl group of number 1-8 is shown. n shows the integer of 0-4. ]
[一般式(II−A)〜一般式(II−C)中、R1〜R4はそれぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を示し、R5はそれぞれ独立に、炭素数1〜8のアルキル基を示す。nは0〜4の整数を示す。] The dimer compound comprises a compound represented by the following general formula (II-A), a compound represented by the following general formula (II-B), and a compound represented by the following general formula (II-C). The epoxy resin composition according to any one of claims 1 to 5, comprising at least one compound selected from the group.
[In General Formula (II-A) to General Formula (II-C), R 1 to R 4 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R 5 each independently represents carbon. The alkyl group of number 1-8 is shown. n shows the integer of 0-4. ]
[一般式(II−A−1)〜一般式(II−C−1)中、R1〜R4はそれぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を示し、R5はそれぞれ独立に、炭素数1〜8のアルキル基を示す。nは0〜4の整数を示す。] The dimer compound is a compound represented by the following general formula (II-A-1), a compound represented by the following general formula (II-B-1), and the following general formula (II-C-1). The epoxy resin composition according to any one of claims 1 to 6, comprising at least one compound selected from the group consisting of the represented compounds.
[In General Formula (II-A-1) to General Formula (II-C-1), R 1 to R 4 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R 5 represents Independently, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms is shown. n shows the integer of 0-4. ]
[一般式(III)中、R1〜R4はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を示す。] The said epoxy resin is an epoxy resin composition of any one of Claims 1-7 containing the epoxy compound represented by the following general formula (III).
[In General Formula (III), R < 1 > -R < 4 > shows a hydrogen atom or a C1-C3 alkyl group each independently. ]
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