TW201736569A - 放熱構件用組成物、放熱構件、電子機器、放熱構件用組成物的製造方法、放熱構件的製造方法 - Google Patents
放熱構件用組成物、放熱構件、電子機器、放熱構件用組成物的製造方法、放熱構件的製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TW201736569A TW201736569A TW106106746A TW106106746A TW201736569A TW 201736569 A TW201736569 A TW 201736569A TW 106106746 A TW106106746 A TW 106106746A TW 106106746 A TW106106746 A TW 106106746A TW 201736569 A TW201736569 A TW 201736569A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- coupling agent
- inorganic filler
- releasing member
- group
- heat releasing
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G59/00—Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
- C08G59/18—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
- C08G59/40—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the curing agents used
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G79/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing atoms other than silicon, sulfur, nitrogen, oxygen, and carbon with or without the latter elements in the main chain of the macromolecule
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K9/00—Use of pretreated ingredients
- C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
- C08K9/06—Ingredients treated with organic substances with silicon-containing compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
- C09C3/00—Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
- C09C3/12—Treatment with organosilicon compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
- C09K5/08—Materials not undergoing a change of physical state when used
- C09K5/14—Solid materials, e.g. powdery or granular
-
- H10W40/10—
-
- H10W40/251—
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
- C08K2003/2227—Oxides; Hydroxides of metals of aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/28—Nitrogen-containing compounds
- C08K2003/285—Ammonium nitrates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/014—Additives containing two or more different additives of the same subgroup in C08K
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2312/00—Crosslinking
- C08L2312/08—Crosslinking by silane
-
- H10W40/25—
-
- H10W40/254—
-
- H10W40/259—
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Epoxy Resins (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
本發明是一種可形成具有高導熱性且可控制熱膨脹率的放熱構件的組成物及放熱構件。本發明的放熱構件用組成物的特徵在於包含:與第1偶合劑的一端鍵結的導熱性的第1無機填料;及與第2偶合劑的一端鍵結的導熱性的第2無機填料,所述第1偶合劑與所述第2偶合劑的至少一者為液晶矽烷偶合劑,且所述第1偶合劑的另一端與所述第2偶合劑的另一端具有可相互鍵結的官能基,藉由硬化處理,所述第1偶合劑的另一端與所述第2偶合劑的另一端鍵結。
Description
本發明是有關於一種放熱構件用組成物。特別是有關於一種可形成藉由效率良好地傳導、傳遞產生於電子機器內部的熱而放熱,且可控制熱膨脹率並具有耐熱性的放熱構件的放熱構件用組成物。
近年來,對於混合動力車(hybrid vehicle)或電動汽車(electric automobile)等的電力控制用的半導體元件、或高速電腦(high speed computer)用的中央處理單元(central processing unit,CPU)等,為了不使內部的半導體的溫度變得過高,而期望封裝(package)材料的高導熱化。即,使自半導體晶片(semiconductor chip)產生的熱有效地釋出至外部的能力變得重要。另外,由於動作溫度的上昇,因用於封裝內的材料間的熱膨脹率的差而產生熱應變,由配線的剝離等引起的壽命的降低成為問題。
解決此種放熱問題的方法可列舉使高導熱性材料(放熱構件)接觸於發熱部位,將熱導出至外部而進行放熱的方法。導熱性高的材料可列舉金屬或金屬氧化物等無機材料。特別是氮化鋁等的熱膨脹率與矽相近而較佳地使用。然而,此種無機材料在加工性或破損容易度等方面存在問題,不能說作為封裝內的基板材料會具有充分的特性。因此,業界正在進行使該些無機材料與樹脂複合化而高導熱化的放熱構件的開發。
樹脂複合材的高導熱化通常是藉由如下方式而進行:在矽酮樹脂、聚醯胺樹脂、聚苯乙烯樹脂、丙烯酸樹脂、環氧樹脂等通用樹脂中添加大量金屬填充材料或無機填充材料。然而,無機填充材料的導熱率為物質固有的值而上限已確定。因此,廣泛嘗試提高樹脂的導熱率來提昇(bottom up)複合材的導熱率的方法。 專利文獻1中揭示有一種藉由如下方式而獲得的放熱構件,該方式作為提高樹脂的導熱率的方法,藉由配向控制添加劑或摩擦處理法(rubbing treatment method)等對液晶組成物進行配向控制而使其聚合。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2006-265527號公報
[發明所欲解決之課題] 如上所述,隨著電子機器的發展,對放熱構件時常期望效果更高的導熱化與熱膨脹率的控制性。 因此,本發明的課題在於提供一種可形成具有高導熱性且可控制熱膨脹率的放熱構件的組成物及放熱構件。 [解決課題之手段]
本發明者等人發現,在有機材料與無機材料的複合化中,藉由並非將無機材料添加至樹脂中而是使無機材料彼此連接的態樣,即經由骨架中的介晶(mesogen)部位顯示出液晶性的偶合劑而使無機材料彼此直接鍵結,可實現導熱率極高、可控制熱膨脹率、進而具有耐熱性的複合材,從而完成了本發明。
本發明的第1態樣的放熱構件用組成物的特徵在於包含:與第1偶合劑的一端鍵結的導熱性的第1無機填料;及與第2偶合劑的一端鍵結的導熱性的第2無機填料,所述第1偶合劑與所述第2偶合劑的至少一者為液晶矽烷偶合劑,且所述第1偶合劑的另一端與所述第2偶合劑的另一端具有能夠相互鍵結的官能基,藉由硬化處理,所述第1偶合劑的另一端與所述第2偶合劑的另一端鍵結。所謂「液晶矽烷偶合劑」,是指於矽烷偶合劑骨架中具有介晶(mesogen)部位的偶合劑。該介晶部位具有液晶性。所謂「一端」及「另一端」,只要為分子形狀的邊緣或端部即可,可為分子的長邊的兩端亦可不為分子的長邊的兩端。 若如此構成,則可使無機填料彼此藉由液晶矽烷偶合劑直接鍵結而形成放熱構件。因此,可直接傳播作為導熱的主要要素的聲子(phonon),硬化後的放熱構件不僅在水平方向而且在厚度方向亦可具有極高的導熱性。
本發明的第2態樣的放熱構件用組成物是如所述本發明的第1態樣的放熱構件用組成物,其中所述第1無機填料與所述第2無機填料為選自氮化硼、碳化硼、硼碳氮、石墨、碳纖維、碳奈米管、石墨烯、氧化鋁、氧化矽、氮化鋁、碳化矽、氧化鋅、氫氧化鎂、或氧化鐵系材料中的至少一者。 若如此構成,則無機填料的導熱率高、熱膨脹率為正或非常小,或者為負,藉由與該些無機填料複合化,可獲得目標放熱構件用組成物。
本發明的第3態樣的放熱構件用組成物是如所述本發明的第1態樣或第2態樣的放熱構件用組成物,其更包含具有與所述第1無機填料及所述第2無機填料不同的熱膨脹率的導熱性的第3無機填料。 若如此構成,則為如下所述:在所述第1無機填料與所述第2無機填料具有不同的熱膨脹率的情況下,若將該些無機填料複合化,則複合化而成的放熱構件用組成物的熱膨脹率成為僅利用各個填料進行複合化時的中間值,然而,在該狀態下,填料的間隙多,不僅導熱率不會提高,亦會因水分向間隙中的侵入而造成電絕緣性降低,因此,藉由添加導熱率高、粒徑較第1無機填料、第2無機填料小的第3無機填料,有填埋第1無機填料、第2無機填料的間隙從而提高材料的穩定性的優點。進而,與僅使用第1無機填料、第2無機填料的情況相比,藉由添加導熱率更高的第3無機填料,可提高硬化物的導熱率。第3無機填料所使用的無機填料不受制約,在需要高絕緣性的情況下,理想的是氮化硼或氮化鋁、碳化矽、氮化矽,在不需要高絕緣性的情況下,理想的是金剛石(diamond)、碳奈米管、石墨烯、金屬粉等導熱率高者。可利用矽烷偶合劑對第3無機填料進行處理,亦可不進行處理。
本發明的第4態樣的放熱構件用組成物是如所述本發明的第1態樣至第3態樣的任一態樣的放熱構件用組成物,其更包含:所述第1無機填料及所述第2無機填料所未鍵結的有機化合物或高分子化合物。 若如此構成,則為如下所述:於將第1無機填料、第2無機填料直接連接而使其硬化的放熱構件用組成物中,隨著為了提高導熱率而增大填料的粒徑,空隙率將與其相對應地提高,藉由利用未鍵結的化合物來填充其空隙,可使導熱率或水蒸氣阻斷性能等提高。
本發明的第5態樣的放熱構件用組成物是如所述本發明的第1態樣至第4態樣的任一項的放熱構件用組成物,其中所述液晶矽烷偶合劑為在末端具有聚合性基的下述式(1)所表示的矽烷偶合劑。 (R1
-O-)j
R5(3-j)
Si-Rc
-Z-(A-Z)m
-Ra
(1) [式(1)中, Ra
為不含-C=C-或-C≡C-部位的所述聚合性基; Rc
為碳數2~3的伸烷基,所述伸烷基中,除與Si鄰接的-C-C-以外的任意的-CH2
-可被-CO-或-COO-取代,與Si鄰接的-C-C-可被-C-CRd
-取代,Rd
為鹵素(Ha)或CHa3
; A為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、茀-2,7-二基或下述式(3-1)~式(3-7)所表示的2價的基,式(3-1)~式(3-7)中的*為不對稱碳, 該些環上,任意的-CH2
-可被-O-取代,任意的-CH=可被-N=取代,任意的氫可被鹵素、碳數1~10的烷基、碳數1~10的鹵化烷基、或者該烷基或該鹵化烷基中任意的-CH2
-被-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-或-C≡C-取代的基團取代; Z獨立地為單鍵、任意的氫可被鹵素取代的碳數1~20的伸烷基、或者該伸烷基中任意的-CH2
-被-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代的基團; m為1~6的整數; R5
為氫、或碳數1~8的烷基; R1
為氫、或碳數1~5的烷基; j為1~3的整數] [化1]若如此構成,則液晶矽烷偶合劑可在其結構中含有聚合性液晶化合物。該些化合物為熱硬化性且可不受填料的量影響而硬化,進而耐熱性優異。另外,分子結構具有對稱性、直線性,因此可認為對聲子的傳導有利。
本發明的第6態樣的放熱構件用組成物是如所述本發明的第5態樣的放熱構件用組成物,其中所述式(1)的液晶矽烷偶合劑為下述式(1-1)或式(1-2)所表示的矽烷偶合劑。 [化2][式(1-1)中, Rc
為-C-C-、-C-C-C-、-C-C-CO-、-C-C-CO-O-、-C-CF-CO-O-、-C-CCF3
-CO-O-, R1
為甲基或乙基, R2
、R3
、R4
獨立地為單鍵、-(CH2
)a
-、-O-、-O(CH2
)a
-、-(CH2
)a
O-、-O(CH2
)a
O-、-COO-、-OCO-、-CH2
CH2
-COO-、-OCO-CH2
CH2
-,該a為1~6的整數, n為1~6的整數, q為0或1] [化3][式(1-2)中, Rc
為-C-C-、-C-C-C-、-C-C-CO-、-C-C-CO-O-、-C-CF-CO-O-、-C-CCF3
-CO-O-, R1
為甲基或乙基, R2
為單鍵、-(CH2
)a
-、-O-、-O(CH2
)a
-、-(CH2
)a
O-、-O(CH2
)a
O-、-COO-、-OCO-、-CH2
CH2
-COO-、-OCO-CH2
CH2
-,該a為1~6的整數, R3
、R4
獨立地為單鍵、-(CH2
)a
-、-O-、O(CH2
)a
-、-(CH2
)a
O-、-O(CH2
)a
O-、-COO-、-OCO-、-CH2
CH2
-COO-、-OCO-CH2
CH2
-,該a為1~6的整數, n為1~6的整數] 若如此構成,則液晶矽烷偶合劑可在其結構中含有作為聚合性液晶化合物特佳的化合物。該些化合物的分子的直線性更高,可認為對聲子的傳導更有利。進而,該些化合物的物性、製作容易性、或操作容易性優異,故而較佳。
本發明的第7態樣的放熱構件為所述本發明的第1態樣至第6態樣的任一態樣的放熱構件用組成物硬化而成的放熱構件。 若如此構成,則放熱構件於無機填料間具有鍵結且可具有極高的導熱性。
本發明的第8態樣的電子機器包括如所述本發明的第7態樣的放熱構件;及具有發熱部的電子器件,且將所述放熱構件以與所述發熱部接觸的方式配置於所述電子器件。 若如此構成,則可藉由具有高導熱性的放熱構件而效率良好地傳導產生於電子器件的熱。另外,藉由使面方向的熱膨脹率與安裝於放熱構件的銅配線或矽、氮化矽等的半導體元件的熱膨脹率相近,可製作不易因熱循環而剝落的器件。
本發明的第9態樣的放熱構件用組成物的製造方法包括:使導熱性的第1無機填料與第1偶合劑的一端鍵結的步驟;及使導熱性的第2無機填料與第2偶合劑的一端鍵結的步驟,所述第1偶合劑與所述第2偶合劑的至少一者為液晶矽烷偶合劑,且所述第1偶合劑的另一端與所述第2偶合劑的另一端具有能夠相互鍵結的官能基。 若如此構成,則成為可形成無機填料彼此利用液晶矽烷偶合劑直接鍵結而成的放熱構件的放熱構件用組成物的製造方法。
本發明的第10態樣的放熱構件的製造方法包括:如所述本發明的第9態樣的放熱構件用組成物的製造方法;及使所述第1偶合劑的另一端與所述第2偶合劑的另一端鍵結的步驟。 若如此構成,則成為無機填料彼此利用液晶矽烷偶合劑直接間接而成的放熱構件的製造方法。 [發明的效果]
由本發明的放熱構件用組成物形成的放熱構件具有極高的導熱性與熱膨脹率的控制性。進而,亦具有化學穩定性、耐熱性、硬度及機械強度等優異的特性。該放熱構件例如適於熱應變成為問題的放熱基板、放熱板(面狀散熱片)、放熱片(sheet)、放熱塗膜、放熱接著劑等。
本申請案是基於在日本2016年3月2日提出申請的日本專利特願2016-040524號,且使其內容形成為本申請案的內容的一部分。本發明藉由以下的詳細說明而可更完全地理解。本發明的進一步的應用範圍藉由以下的詳細說明而變得明確。然而,詳細的說明及特定的實例為本發明的理想的實施方式,僅為了說明而記載。根據該詳細的說明,在本發明的精神與範圍內,業者明瞭各種變更、改變。申請人並未意圖將所記載的任一實施方式均呈獻給公眾,改變、代替案中語句上可能不包含於申請專利範圍內者亦設為均等論下的發明的一部分。
以下,參照圖式對本發明的實施方式進行說明。此外,在各圖中對相互相同或相當的部分標附相同或類似的符號,且省略重複的說明。另外,本發明並不限制於以下實施方式。
本說明書中的用語的用法如下所述。 「液晶化合物」「液晶性化合物」是表現向列相或層列相等液晶相的化合物。
以下述一例表示「烷基中的任意的-CH2
-可被-O-等取代」或「任意的-CH2
CH2
-可被-CH=CH-等取代」等語句的含義。例如,C4
H9
-中的任意的-CH2
-被-O-或-CH=CH-取代的基團為C3
H7
O-、CH3
-O-(CH2
)2
-、CH3
-O-CH2
-O-等。同樣地,C5
H11
-中的任意的-CH2
CH2
-被-CH=CH-取代的基團為H2
C=CH-(CH2
)3
-、CH3
-CH=CH-(CH2
)2
-等,進而任意的-CH2
-被-O-取代的基團為CH3
-CH=CH-CH2
-O-等。如此「任意的」這一用語意指「未區分而選擇的至少一個」。此外,考慮化合物的穩定性,則相較於氧與氧鄰接的CH3
-O-O-CH2
-,氧與氧不鄰接的CH3
-O-CH2
-O-較佳。
另外,關於環A,「任意的氫可被鹵素、碳數1~10的烷基、或碳數1~10的鹵化烷基取代」這一語句意指例如1,4-伸苯基的2,3,5,6位的至少一個氫被氟或甲基等取代基取代的情況下的態樣,另外,取代基為「碳數1~10的鹵化烷基」的情況下的態樣包含如2-氟乙基或3-氟-5-氯己基的例子。
「化合物(1)」意指後述的下述式(1)所表示的化合物,另外,亦有意指下述式(1)所表示的化合物的至少一種的情況。對於「化合物(1-1)」「化合物(1-2)」而言亦同樣如此。在統稱化合物(1)、化合物(1-1)、化合物(1-2)的情況下表示為「化合物(1)」。 在一個化合物(1)具有多個A時,任意的2個A可相同亦可不同。在多個化合物(1)具有A時,任意的2個A可相同亦可不同。該規則亦適用於Ra
或Z等其他記號、基團等。再者,亦有將鹵素表示為Ha的情況。
[放熱構件用組成物] 放熱構件用組成物為可藉由硬化處理,使無機填料彼此利用偶合劑直接鍵結從而形成放熱構件的組成物。圖1為使用作為無機填料的氮化硼時的例子。若利用偶合劑對氮化硼(h-BN)進行處理,則氮化硼由於在粒子的平面無反應基,故而僅在其周圍鍵結偶合劑。鍵結於氮化硼的偶合劑具有可相互鍵結的官能基,藉此可形成偶合劑彼此的鍵。因此,使鍵結於氮化硼的偶合劑的另一端彼此鍵結(參照圖2),藉此使氮化硼如圖1所示般相互鍵結。 如此,藉由使無機填料彼此利用偶合劑而鍵結,可直接傳播聲子,因此硬化後的放熱構件具有極高的導熱性,從而可製作直接反映無機成分的熱膨脹率的複合材料。此外,本發明的特徵在於:在鍵結於無機填料的偶合劑的至少一者中使用液晶矽烷偶合劑。 以下,將第1偶合劑設為液晶矽烷偶合劑、將第2偶合劑設為液晶矽烷偶合劑以外的偶合劑來進行說明。然而,本發明亦可為第1偶合劑、第2偶合劑兩者均為液晶矽烷偶合劑。
本發明的第1實施方式的放熱構件用組成物例如如圖2所示,包含:與第1偶合劑11的一端鍵結的導熱性的第1無機填料1;及與第2偶合劑12的一端鍵結的導熱性的第2無機填料2。此外,硬化前的組成物中,第1偶合劑11與第2偶合劑12未鍵結。 如圖2所示,若使放熱構件用組成物硬化,則第1無機填料1所鍵結的第1偶合劑11的另一端與第2無機填料2所鍵結的第2偶合劑12的另一端鍵結。如此,形成無機填料間的鍵。
《液晶矽烷偶合劑》 對液晶矽烷偶合劑進行說明。 液晶矽烷偶合劑具有其結構中包含聚合性化合物及具有烷氧基的矽化合物的、下述式(1)所示的結構。 (R1
-O-)j
R5(3-j)
Si-Rc
-Z-(A-Z)m
-Ra
(1) 該化合物(1)在與其他液晶性化合物或聚合性化合物等混合時,容易變得均勻。
藉由適當選擇所述化合物(1)的末端基Ra
、環結構A及鍵結基Z,可任意地調整化合物(1)的物性。以下說明末端基Ra
、環結構A及鍵結基Z的種類對化合物(1)的物性產生的效果、以及該些的較佳例。
<末端基Ra
> 末端基Ra
較佳為不含-C=C-或-C≡C-部位的聚合性基。例如可列舉下述式(2-1)~式(2-2)所表示的聚合性基、氧化環己烯、或琥珀酸酐,但並不限定於該些。
[化4]
[式(2-1)~式(2-2)中,Rb
為氫、鹵素、-CF3
、或碳數1~5的烷基,q為0或1] 末端基Ra
為如下的基團即可:其包含可與作為鍵結對象的有機化合物(圖2中為偶合劑12)所具有的官能基鍵結的官能基。可鍵結的官能基的組合例如可列舉氧雜環丙基與胺基、甲基丙烯醯氧基彼此、羧基或羧酸酐殘基與胺基、咪唑基與氧雜環丙基等組合,但並不限定於該些。更佳為耐熱性高的組合。
<環結構A> 較佳的A可列舉:1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、2,2-二氟-1,4-伸環己基、1,3-二噁烷-2,5-二基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-1,4-伸苯基、2,5-二氟-1,4-伸苯基、2,6-二氟-1,4-伸苯基、2,3,5-三氟-1,4-伸苯基、吡啶-2,5-二基、3-氟吡啶-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、噠嗪-3,6-二基、萘-2,6-二基、四氫萘-2,6-二基、茀-2,7-二基、9-甲基茀-2,7-二基、9,9-二甲基茀-2,7-二基、9-乙基茀-2,7-二基、9-氟茀-2,7-二基、9,9-二氟茀-2,7-二基、上述式(3-1)~式(3-7)所表示的2價的基等。
關於1,4-伸環己基及1,3-二噁烷-2,5-二基的立體配置,相較於順式(cis),反式(trans)較佳。由於2-氟-1,4-伸苯基及3-氟-1,4-伸苯基結構相同,故而未例示後者。該規則亦適用於2,5-二氟-1,4-伸苯基與3,6-二氟-1,4-伸苯基的關係等。
進而較佳的A為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,3-二噁烷-2,5-二基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-1,4-伸苯基、2,5-二氟-1,4-伸苯基、2,6-二氟-1,4-伸苯基等。尤佳的A為1,4-伸環己基及1,4-伸苯基。
<鍵結基Z> 在所述化合物(1)的鍵結基Z為單鍵、-(CH2
)2
-、-CH2
O-、-OCH2
-、-CF2
O-、-OCF2
-、或-(CH2
)4
-的情況下,特別是為單鍵、-(CH2
)2
-、-CF2
O-、-OCF2
-、或-(CH2
)4
-的情況下,黏度變小。另外,在鍵結基Z為-CH=N-、-N=CH-、-N=N-的情況下,液晶相的溫度範圍寬廣。另外,在鍵結基Z為碳數4~10左右的烷基的情況下,熔點降低。
較佳的Z可列舉:單鍵、-(CH2
)2
-、-(CF2
)2
-、-COO-、-OCO-、-CH2
O-、-OCH2
-、-CF2
O-、-OCF2
-、-(CH2
)4
-、-(CH2
)3
O-、-O(CH2
)3
-、-(CH2
)2
COO-、-OCO(CH2
)2
-、-CONR6
-、-NR6
CO-(R6
為氫或碳數1~6的烷基)等。
進而較佳的Z可列舉:單鍵、-(CH2
)2
-、-COO-、-OCO-、-CH2
O-、-OCH2
-、-CF2
O-、-OCF2
-等。尤佳的Z為單鍵、-(CH2
)2
-、-COO-或-OCO-。
在所述化合物(1)具有3個以下的環時,黏度低,在具有3個以上的環時,透明點高。此外,在本說明書中,基本上將六員環及包含六員環的縮合環等視為環,例如單獨的三員環或四員環、五員環並不被視為環。另外,萘環或茀環等縮合環被視為1個環。
所述化合物(1)可為光學活性,亦可為光學惰性。當化合物(1)為光學活性時,該化合物(1)有具有不對稱碳的情況與具有不對稱軸的情況。不對稱碳的立體配置可為R亦可為S。不對稱碳可位於Ra
或A的任一者,若具有不對稱碳,則化合物(1)的相容性良好。在化合物(1)具有不對稱軸的情況下,扭曲誘導力大。另外,旋光性可為任一種。 如上所述,藉由適當選擇末端基Ra
、環結構A及鍵結基Z的種類、環的個數,可獲得具有目標物性的化合物。 此外,所述化合物(1)的m為1~6的整數。
<鍵結基Rc
> 所述化合物(1)的鍵結基Rc
為碳數2~3的伸烷基,該伸烷基中,除與Si鄰接的-C-C-以外的任意的-CH2
-可被-CO-或-COO-取代,與Si鄰接的-C-C-可被-C-CRd
-取代,Rd
為鹵素(Ha)或CHa3
。 較佳的Rc
可列舉-C-C-、-C-C-C-、-C-C-CO-、-C-C-CO-O-、-C-CF-CO-O-、-C-CCF3
-CO-O-等。尤佳為-C-C-。
<(R1
-O-)j
R5(3-j)
Si-> 在所述化合物(1)的(R1
-O-)j
R5(3-j)
Si-中,R1
為氫、或碳數1~5的烷基。較佳的R1
可列舉甲基或乙基。R5
為氫、或碳數1~8的直鏈或分支的烷基。較佳的R5
可列舉甲基。j為1~3的整數。較佳的j為3。
<化合物(1)> 化合物(1)亦可如下述式(1-a)或式(1-b)般表示。 P-Y-(A-Z)m-Ra
・・・(1-a) P-Y-(A-Z)m-Y-Ra
・・・(1-b)
所述式(1-a)及式(1-b)中,A、Z、Ra
與由所述式(1)定義的A、Z、Ra
含義相同,P表示(R1
-O-)j
R5(3-j)
Si-Rc
-。Y表示單鍵或碳數1~20的伸烷基、較佳為碳數1~10的伸烷基,該伸烷基中,任意的-CH2
-可被-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-取代。尤佳的Y為碳數1~10的伸烷基的單末端或兩末端的-CH2
-被-O-取代的伸烷基。m為1~6的整數,較佳為2~6的整數,進而較佳為2~4的整數。
較佳的化合物(1)的例子可列舉以下所示的化合物(a-1)~化合物(g-14)。
[化5]
[化6]
[化7]
[化8]
[化9]
[化10]
[化11]
[化12]
[化13]
[化14]
[化15]
[化16]
[化17]
所述化學式中,Ra
、P及Y如所述式(1-a)及式(1-b)中所定義。 Z1
為單鍵、-(CH2
)2
-、-(CF2
)2
-、-(CH2
)4
-、-CH2
O-、-OCH2
-、-(CH2
)3
O-、-O(CH2
)3
-、-COO-、-OCO-、-(CH2
)2
COO-、-OCO(CH2
)2
-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-OCF2
-或-CF2
O-、-CONR6
-、-NR6
CO-(R6
為氫或碳數1~6的烷基)。此外,多個Z1
可相同亦可不同。
Z2
為-(CH2
)2
-、-(CF2
)2
-、-(CH2
)4
-、-CH2
O-、-OCH2
-、-(CH2
)3
O-、-O(CH2
)3
-、-COO-、-OCO-、-(CH2
)2
COO-、-OCO(CH2
)2
-、-OCF2
-或-CF2
O-、-CONR6
-、-NR6
CO-(R6
為氫或碳數1~6的烷基)。
Z3
為單鍵、碳數1~10的烷基、-(CH2
)a
-、-O(CH2
)a
O-、-CH2
O-、-OCH2
-、-O(CH2
)3
-、-(CH2
)3
O-、-COO-、-OCO-、-(CH2
)2
COO-、-OCO(CH2
)2
-、-OCF2
-或-CF2
O-、-CONR6
-、-NR6
CO-(R6
為氫或碳數1~6的烷基),多個Z3
可相同亦可不同。
X為任意的氫可被鹵素、烷基、氟化烷基取代的1,4-伸苯基及茀-2,7-二基的取代基,表示鹵素、烷基或氟化烷基。 *表示不對稱碳。
對所述化合物(1)的更佳的態樣進行說明。更佳的化合物(1)可以下述式(1-c)或式(1-d)表示。 P-Y-(A-Z)m-Ra
・・・(1-c) P-Y-(A-Z)m-Y-Ra
・・・(1-d) 所述式中,A、Y、Z、P及m如上文所定義,Ra
表示下述式(4-1)~式(4-6)所表示的聚合性基。在所述式(1-d)的情況下,2個Y表示相同的基,2個Y是以成為對稱的方式鍵結。
[化18]
<液晶矽烷偶合劑以外的偶合劑> 液晶矽烷偶合劑以外的偶合劑(以下稱為其他偶合劑)較佳為與液晶矽烷偶合劑所具有的官能基(氧雜環丙基等)反應,故而較佳為在末端具有胺系反應基。例如可列舉捷恩智(JNC)股份有限公司製造的塞拉艾斯(Sila-Ace)(註冊商標)S310、Sila-Ace S320、Sila-Ace S330、Sila-Ace S360、信越化學工業股份有限公司製造的KBM903、KBE903等。 此外,在液晶矽烷偶合劑的末端為胺的情況下,較佳為在末端具有氧雜環丙基等的偶合劑。例如可列舉捷恩智(JNC)股份有限公司製造的Sila-Ace(註冊商標)S510、Sila-Ace S530等。此外,利用偶合劑的無機填料的修飾越多則鍵越增多,故而較佳。
<無機填料> 第1無機填料、第2無機填料可列舉氮化物、碳化物或碳材料等。第1無機填料及第2無機填料可相同亦可不同。 具體而言,在第1無機填料、第2無機填料中可列舉氮化硼、碳化硼、硼碳氮、石墨、碳纖維、碳奈米管、石墨烯作為高導熱性且熱膨脹率非常小或為負的無機填料。進而,可列舉氧化鋁、氧化矽、氮化鋁、碳化矽、氧化鋅、氧化鎂或氧化鐵系材料。或者,亦可在第1無機填料或第2無機填料的任一者中使用下述導熱率高且熱膨脹率為正的無機填料。 第3無機填料可列舉導熱率高、或者尺寸較第1無機填料、第2無機填料小等的氧化鋁、氧化矽、氮化硼、碳化硼、碳化矽、氮化鋁、氮化矽、金剛石、碳奈米管、石墨、石墨烯、矽、氧化鈹(beryllia)、氧化鎂、氧化鋁、氧化鋅、氧化矽、氧化銅、氧化鈦、氧化鈰、氧化釔、氧化錫、氧化鈥、氧化鉍、氧化鈷、氧化鈣、氫氧化鎂、氫氧化鋁、金、銀、銅、鉑、鐵、錫、鉛、鎳、鋁、鎂、鎢、鉬、不鏽鋼(stainless)等無機填充材料及金屬填充材料。
液晶矽烷偶合劑的結構理想的是具有可效率良好地將該些無機填料間直接鍵結的形狀及長度。無機填料的種類、形狀、大小、添加量等可根據目的而適當選擇。在所獲得的放熱構件需要絕緣性的情況下,只要可保持所期望的絕緣性,則亦可為具有導電性的無機填料。無機填料的形狀可列舉板狀、球狀、無定形、纖維狀、棒狀、筒狀等。
較佳為氮化硼、氮化鋁、氮化矽、碳化矽、石墨、碳纖維、碳奈米管。尤佳為六方晶系的氮化硼(h-BN)或氮化鋁。氮化硼由於平面方向的導熱率非常高,平面方向的熱膨脹率為負,且介電常數亦低,絕緣性亦高,故而較佳。例如,若使用板狀結晶的氮化硼,則在成型及硬化時,因原料的流動或壓力,板狀結構容易沿模具配向,故而較佳。氮化鋁的導熱率非常高、熱膨脹率為小的正且為塊狀,因此若與氮化硼併用,則可打亂氮化硼的板狀結構的配向,並可在保持高導熱率的狀態下使導熱率的面方向與厚度方向的各向異性減少,或者將熱膨脹率調整為正的方向,故而較佳。
無機填料的平均粒徑較佳為0.1 μm~200 μm。更佳為1 μm~100 μm。若為0.1 μm以上,則導熱率良好,若為200 μm以下,則可提高填充率。 此外,在本說明書中,平均粒徑是基於利用雷射(laser)繞射·散射法的粒度分佈測定。即,利用基於夫朗和斐(Fraunhofer)繞射理論及米氏(Mie)散射理論的解析,藉由濕式法,將粉體自某粒徑分為兩者時,將大側與小側成為等量(體積基準)的直徑設為中值粒徑。
無機填料與偶合劑的比例依存於與所使用的無機填料鍵結的偶合劑的量。用作第1無機填料、第2無機填料的化合物例如氮化硼如上所述於表面無反應基,僅於側面存在反應基。較佳為使盡可能多的偶合劑鍵結於所述少的反應基,從而使與所述反應基的個數相等或稍多的有機化合物進行鍵結。偶合劑對無機填料的反應量主要根據無機填料的大小或所使用的偶合劑的反應性而變化。例如無機填料越大,則無機填料的側面的面積比越減小,故而修飾量少。雖欲使盡可能多的偶合劑反應,但若減小粒子,則產物的導熱率將變低,因此較佳為取得平衡。 理想的是作為硬化物的放熱構件中的矽烷偶合劑與無機成分的體積比率理想為5:95~30:70的範圍,更理想為10:90~25:75。所謂無機成分,是指進行矽烷偶合劑處理等之前的無機原料。
第1無機填料利用作為第1偶合劑的液晶矽烷偶合劑進行修飾。第2無機填料利用作為第2偶合劑的除液晶矽烷偶合劑以外的矽烷偶合劑進行修飾。如圖2所示,利用偶合劑進行了表面修飾的第1無機填料及第2無機填料可利用液晶矽烷偶合劑與其他矽烷偶合劑而形成鍵,該鍵顯著有助於導熱。 液晶矽烷偶合劑較佳為在其結構中包含聚合性液晶化合物。然而,亦可包含除此以外的聚合性液晶化合物,亦可包含不具有液晶性的聚合性化合物。
<其他構成要素> 放熱構件用組成物可更包含第1無機填料及第2無機填料所未鍵結的、即未有助於鍵結的有機化合物(例如聚合性化合物或高分子化合物),亦可包含聚合起始劑或溶劑等。
<未鍵結的聚合性化合物> 放熱構件用組成物亦可以無機填料所未鍵結的聚合性化合物作為構成要素。此種聚合性化合物較佳為不會使膜形成性及機械強度降低的化合物。該聚合性化合物分類為不具有液晶性的化合物與具有液晶性的化合物。不具有液晶性的聚合性化合物可列舉:乙烯衍生物、苯乙烯衍生物、(甲基)丙烯酸衍生物、山梨酸(sorbic acid)衍生物、富馬酸衍生物、衣康酸衍生物等。關於含量,理想的是首先製作不含未鍵結的聚合性化合物的放熱構件用組成物,測定其空隙率,從而添加可填埋其空隙的量的聚合性化合物。
<未鍵結的高分子化合物> 放熱構件用組成物亦可以無機填料所未鍵結的高分子化合物作為構成要素。此種高分子化合物較佳為不會使膜形成性及機械強度降低的化合物。該高分子化合物只要為不與無機填料及液晶矽烷偶合劑反應的高分子化合物即可,例如可列舉:聚烯烴系樹脂、聚乙烯系樹脂、聚醯胺樹脂、聚衣康酸系樹脂等。關於含量,理想的是首先製成不含未鍵結的高分子化合物的放熱構件用組成物,測定其空隙率,從而添加可填埋其空隙的量的高分子化合物。
<非聚合性的液晶性化合物> 放熱構件用組成物亦可以不具有聚合性基的液晶性化合物作為構成要素。此種非聚合性的液晶性化合物的例子在作為液晶性化合物的資料庫(date base)的液晶資料庫(LiqCryst, LCI 出版社(Publisher GmbH), 漢堡市(Hamburg), 德國(Germany))等中有所記載。可藉由使含有非聚合性的液晶性化合物的該組成物聚合而獲得例如化合物(1)的聚合物與液晶性化合物的複合材料(composite materials)。此種複合材料中,在如高分子分散型液晶的高分子網狀結構中存在非聚合性的液晶性化合物。藉此,理想的是具有如在所使用的溫度範圍中無流動性般的特性的液晶性化合物。可使填料硬化後,以在顯示各向同性相的溫度範圍注入其空隙的方法進行複合化,亦可在填料中混合預先以填埋空隙的方式計算出的分量的液晶性化合物,從而使填料聚合。
<聚合起始劑> 放熱構件用組成物亦可以聚合起始劑作為構成要素。聚合起始劑只要根據該組成物的構成要素及聚合方法使用例如光自由基聚合起始劑、光陽離子聚合起始劑、熱自由基聚合起始劑等即可。 熱自由基聚合用的較佳的起始劑例如可列舉:過氧化苯甲醯、過氧化二碳酸二異丙酯、過氧化-2-乙基己酸第三丁酯、過氧化特戊酸第三丁酯、二-第三丁基過氧化物(DTBPO)、過氧化二異丁酸第三丁酯、過氧化月桂醯、2,2'-偶氮雙異丁酸二甲酯(MAIB)、偶氮雙異丁腈(AIBN)、偶氮雙環己烷碳腈(ACN)等。
<溶劑> 放熱構件用組成物亦可含有溶劑。在該組成物中包含必須聚合的構成要素的情況下,聚合可在溶劑中進行,亦可在無溶劑下進行。可藉由例如旋塗法(spin coat method)等將含有溶劑的該組成物塗佈於基板上後,去除溶劑後使其進行光聚合。或者,亦可在光硬化後加溫至適當的溫度,藉由熱硬化而進行後處理。 較佳的溶劑例如可列舉:苯、甲苯、二甲苯、均三甲苯、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、四氫呋喃、γ-丁內酯、N-甲基吡咯啶酮、二甲基甲醯胺、二甲基亞碸、環己烷、甲基環己烷、環戊酮、環己酮、丙二醇單甲醚乙酸酯(propylene glycol monomethyl ether acetate,PGMEA)等。所述溶劑可單獨使用一種,亦可混合使用兩種以上。 此外,限定聚合時的溶劑的使用比例並無太大意義,只要考慮聚合效率、溶劑成本(cost)、能量(energy)成本等而按各事例(case)分別決定即可。
<其他> 為了使操作變得容易,亦可在放熱構件用組成物中添加穩定劑。此種穩定劑可無限制地使用公知者,例如可列舉對苯二酚(hydroquinone)、4-乙氧基苯酚及3,5-二-第三丁基-4-羥基甲苯(BHT)等。 進而,亦可為了調整放熱構件用組成物的黏度或顏色而添加添加劑(氧化物等)。例如可列舉:用以形成白色的氧化鈦、用以形成黑色的碳黑(carbon black)、用以調整黏度的二氧化矽(silica)的微粉末。另外,亦可為了進一步增加機械強度而添加添加劑。例如可列舉:玻璃、碳纖維(carbon fiber)等無機纖維或布(cloth)、或作為高分子添加劑的聚乙烯甲醛、聚乙烯丁醛、聚酯、聚醯胺、聚醯亞胺等纖維或長分子。
[製造方法] 以下,對製造液晶矽烷偶合劑的方法、製造放熱構件用組成物的方法及根據放熱構件用組成物製造放熱構件的方法進行具體說明。
<液晶矽烷偶合劑的製造方法> 液晶矽烷偶合劑在其結構中包含聚合性化合物及具有烷氧基的矽化合物,其製造方法包括以下的步驟(1)~步驟(3)。
(1)獲得聚合性化合物。 獲得聚合性化合物。聚合性化合物較佳為在兩末端具有官能基。若在聚合性化合物的長邊的兩端具有官能基,則可形成藉由偶合劑的直線性鍵(交聯),故而較佳。 聚合性化合物亦可為2官能以上的聚合性液晶化合物。例如,可列舉在兩末端具有乙烯基的下述式(5-1)。
[化19]
聚合性化合物可合成,亦可購入市售品。 聚合性化合物可藉由組合有機合成化學中公知的方法而合成。將目標末端基、環結構及鍵結基導入至起始物質的方法例如在霍本-維勒(Houben-Wyle, 有機化學方法(Methods of Organic Chemistry), 格奧爾格蒂梅出版社(Georg Thieme Verlag), 斯圖加特(Stuttgart))、有機合成(Organic Syntheses, 約翰威立父子出版社(John Wily & Sons, Inc.))、有機反應(Organic Reactions, 約翰威立父子出版社(John Wily & Sons Inc.))、綜合有機合成(Comprehensive Organic Synthesis,培格曼出版社(Pergamon Press))、新實驗化學講座(丸善)等成書中有所記載。另外,亦可參照日本專利第5084148號公報。
(2)在聚合性化合物的任一末端中導入聚合性基。 對例如作為聚合性基而導入環氧基的情況進行說明。於在所述式(5-1)的兩末端導入環氧基(環氧化)而生成下述式(5-4)的反應中,藉由在中途停止該反應,可獲得在任一末端中具有環氧基的下述式(5-2)、式(5-3)作為中間產物。所生成的下述式(5-2)、式(5-3)可藉由溶解於溶劑中並在使用分離機進行分離之後將溶劑去除而獲得。 如此,藉由抽出中間產物而使所期望的聚合性基導入至任一末端中。
[化20]
用以抽取中間產物的溶劑只要為可溶解所生成的中間產物的溶劑即可。例如可列舉乙酸乙酯、苯、甲苯、二甲苯、均三甲苯、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、四氫呋喃、γ-丁內酯、N-甲基吡咯啶酮、二甲基甲醯胺、二甲基亞碸、環己烷、甲基環己烷、環戊酮、環己酮、丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)等。所述溶劑可單獨使用一種,亦可混合使用兩種以上。 此外,限定溶劑的使用比例並無太大意義,只要考慮溶解度、溶劑成本、能量成本等而按各事例分別決定即可。
此外,關於中間產物,亦可預先合成具有環氧基的化合物及具有乙烯基的化合物,最後加以醚化。若如此般合成,則可獲得下述式(5-5)、式(5-6)的化合物。 [化21]
(3)在聚合性化合物的未反應的末端中導入Si。 使具有烷氧基的矽化合物鍵結於聚合性化合物的未反應的末端。 例如,在所述式(5-2)、式(5-3)、式(5-5)的未反應的官能基(乙烯基)側導入三甲氧基矽烷基。參照下述式(6-1)、式(6-2)、式(6-3)。此外,Si的導入亦可為三乙氧基矽烷基的導入。然而,在甲氧基矽烷與乙氧基矽烷中,較佳為反應性高的甲氧基矽烷。 另外,一部分甲氧基或乙氧基亦可被碳數1~8的直鏈或分支的烷基取代。例如可列舉甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、第三丁基、正辛基等。
[化22]
在所述液晶矽烷偶合劑的製造方法中,作為一例而藉由以下方式製造:對於在兩末端具有乙烯基的聚合性化合物,首先將其中一末端的乙烯基環氧化,其次在另一未反應的乙烯基中導入Si,但本發明的製造方法並不限定於此。聚合性化合物的兩末端只要為可導入聚合性基與Si者,則並不限定於乙烯基。 另外,亦可利用矽氫化反應在如上所述的長鏈的化合物中導入Si,對於長鏈的化合物,首先分別在左半部分與右半部分進行合成,在左半部分中利用矽氫化反應導入Si,在右半部分中導入聚合性基,然後,將左半部分與右半部分連接,藉此亦可合成液晶矽烷偶合劑。
<放熱構件用組成物的製造方法> (1)實施偶合處理。 將對無機填料實施偶合處理而使偶合劑的一端與無機填料鍵結而成者設為第1無機填料、第2無機填料。偶合處理可使用公知的方法。第1無機填料中使用的偶合劑與第2無機填料中使用的偶合劑為各自的有機反應基彼此具有聚合性的相同種類或不同種類的偶合劑。 作為一例,首先,將無機填料與偶合劑添加至溶劑中。使用攪拌器(stirrer)等加以攪拌後進行乾燥。在溶劑乾燥後,使用真空乾燥機等在真空條件下進行加熱處理。向該無機填料中添加溶劑,藉由超音波處理進行粉碎。使用離心分離機對該溶液進行分離精製。捨棄上清液後,添加溶劑進行多次同樣的操作。使用烘箱(oven)使精製後的實施了偶合處理的無機填料乾燥。 (2)進行混合。 例如以僅無機填料的重量成為1:1的方式秤量施加了偶合處理的第1無機填料與第2無機填料,使用瑪瑙研缽等將其混合。然後,使用雙輥等進行混合,獲得放熱構件用組成物。 關於第1無機填料與第2無機填料的混合比例,在形成第1無機填料與第2無機填料的鍵的鍵結基分別為胺:環氧基的情況下,僅無機填料的重量例如較佳為1:1~1:30,更佳為1:3~1:20。混合比例由形成第1無機填料與第2無機填料的鍵的末端的鍵結基的個數決定,例如,若為二級胺,則可與2個氧雜環丙基進行反應,因此與氧雜環丙基側相比可為少量,亦有氧雜環丙基側開環的可能性,從而較佳為增大根據環氧當量所計算的量而使用。
<放熱構件的製造方法> 作為一例,對使用放熱構件用組成物製造作為放熱構件的膜的方法進行說明。使用壓縮成形機將放熱構件用組成物夾於加熱板中,藉由壓縮成形進行配向·硬化成形。進而,使用烘箱等進行後硬化,獲得本發明的放熱構件。此外,壓縮成形時的壓力較佳為50 kgf/cm2
~200 kgf/cm2
,更佳為70 kgf/cm2
~180 kgf/cm2
。硬化時的壓力基本上以高為佳。但是,較佳為根據模具的流動性或目標物性(重視哪一方向的導熱率等)而適當變更,施加適當的壓力。 此外,在放熱構件用組成物中,有在室溫下為固體(例如為粉末狀),但若加熱至40℃~140℃、較佳為70℃~120℃則具有流動性者。在此種放熱構件用組成物軟化的溫度以上且反應基彼此開始反應的溫度以下,放熱構件用組成物可應對轉移成形等成形法,亦可用作半導體的密封材等。若表現出流動性的溫度高於矽烷偶合劑的有機反應基的聚合溫度,則亦會與成型同時地引起硬化反應,但可使用粉末噴射成型或粉末射出成型等,亦可用作高導熱性的絕緣基板、絕緣片、成型零件等。
或者,對使用含有溶劑的放熱構件用組成物製造作為放熱構件的膜的方法進行具體說明。 首先,在基板上塗佈該組成物並將溶劑乾燥去除而形成膜厚均勻的塗膜層。塗佈方法例如可列舉:旋塗、輥塗(roll coat)、簾塗(curtain coat)、流塗(flow coat)、印刷(print)、微凹版塗佈(microgravure coat)、凹版塗佈(gravure coat)、線棒塗佈(wire bar coat)、浸漬塗佈(dip coat)、噴塗(spray coat)、彎月面塗佈法(meniscus coat method)等。 溶劑的乾燥去除例如可藉由在室溫下的風乾、利用加熱板(hot plate)的乾燥、利用乾燥爐的乾燥、溫風或熱風的吹送等進行。溶劑去除的條件並無特別限定,只要乾燥至將溶劑大致去除,塗膜層的流動性消失即可。
所述基板例如可列舉:銅、鋁、鐵等金屬基板;矽、氮化矽、氮化鉀、氧化鋅等無機半導體基板;鹼玻璃(alkali glass)、硼矽酸玻璃、火石玻璃(flint glass)等玻璃基板;氧化鋁、氮化鋁等無機絕緣基板;聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、聚醯胺、聚醚醯亞胺、聚醚醚酮、聚醚酮、聚酮硫醚、聚醚碸、聚碸、聚苯硫醚、聚苯醚、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚縮醛、聚碳酸酯、聚芳酯、丙烯酸樹脂、聚乙烯醇、聚丙烯、纖維素、三乙醯纖維素或其部分皂化物、環氧樹脂、酚樹脂、降冰片烯樹脂等塑膠膜(plastic film)基板等。
所述膜基板可為單軸延伸膜,亦可為雙軸延伸膜。所述膜基板亦可預先實施皂化處理、電暈處理(corona treatment)、電漿處理(plasma treatment)等表面處理。此外,亦可在該些膜基板上形成不會被所述放熱構件用組成物中所含的溶劑侵蝕的保護層。用作保護層的材料可列舉例如聚乙烯醇。進而,亦可形成增黏塗層(anchor coat layer)以提高保護層與基板的密著性。此種增黏塗層只要為提高保護層與基板的密著性者,則可為無機系及有機系的任一種材料。
以上,對無機填料彼此的鍵由經液晶矽烷偶合劑處理的無機填料及經其他偶合劑處理的無機填料構成的情況進行了說明。具體而言,例如利用在末端具有環氧基的液晶矽烷偶合劑對第1無機填料進行偶合處理。利用具有胺基的其他矽烷偶合劑對第2無機填料進行偶合處理。最後,使第1無機填料側的環氧基與第2無機填料側的胺基鍵結(參照圖2)。此外,亦可為第1無機填料側具有胺基、第2無機填料側具有環氧基的組合。 如此,鍵結於第1無機填料的偶合劑與鍵結於第2無機填料的偶合劑分別具有使偶合劑彼此鍵結的官能基。第1無機填料側的官能基與第2無機填料側的官能基只要可形成偶合劑彼此的鍵,則可為不同官能基的組合,亦可為相同官能基的組合。 形成偶合劑彼此的鍵的官能基的組合例如可列舉氧雜環丙基與胺基、乙烯基彼此、甲基丙烯醯氧基彼此、羧基或羧酸酐殘基與胺基、咪唑基與氧雜環丙基等組合,但並不限定於該些。更佳為耐熱性高的組合。
如此,藉由適當選擇第1偶合劑與第2偶合劑,可連接第1無機填料與第2無機填料,可由本發明的放熱構件用組成物獲得具有極高的導熱性與熱膨脹率的控制性、及耐熱性的放熱構件構件。此外,所述官能基為例示,只要可獲得本發明的效果則並不限定於所述官能基。
[放熱構件] 本發明的第2實施方式的放熱構件是根據用途而成形使所述第1實施方式的放熱構件用組成物硬化而成的硬化物所得者。該硬化物具有高導熱性,並且熱膨脹率為負或為非常小的正,化學穩定性、耐熱性、硬度及機械強度等優異。此外,所述機械強度是指楊氏模數(Young's modulus)、拉伸強度、撕裂強度、彎曲強度、彎曲彈性模數、衝擊強度等。
作為藉由熱聚合而使放熱構件用組成物硬化的條件,熱硬化溫度為室溫~350℃、較佳為室溫~250℃、更佳為50℃~200℃的範圍,硬化時間為5秒~10小時、較佳為1分鐘~5小時、更佳為5分鐘~1小時的範圍。聚合後較佳為進行緩冷以抑制應力應變等。另外,亦可進行再加熱處理而緩和應變等。
本發明的放熱構件由所述放熱構件用組成物形成,以板、片、膜、薄膜、纖維、接著劑、成形體等形狀使用。較佳的形狀為板、片、膜及薄膜。此外,本說明書中的片的膜厚為1 mm以上,膜的膜厚為5 μm以上,較佳為10 μm~500 μm,更佳為20 μm~300 μm,薄膜的膜厚小於5 μm。膜厚只要根據用途而適當變更即可。
[電子機器] 本發明的第3實施方式的電子基板等電子機器包括所述第2實施方式的放熱構件、及具有發熱部的電子器件。放熱構件是以與所述發熱部接觸的方式配置於電子器件。 例如電子器件可列舉半導體元件。放熱構件除高導熱性以外亦具有高耐熱性、高絕緣性。因此,半導體元件中,對於因高電力而需要更有效率的放熱機構的絕緣閘雙極電晶體(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)特別有效。IGBT是半導體元件之一,是將金氧半導體場效電晶體(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)組入至閘極(gate)部而成的雙極電晶體(bipolar transistor),可用於電力控制的用途。具備IGBT的電子機器可列舉大電力反相器(inverter)的主轉換元件、無停電電源裝置、交流電動機的可變電壓可變頻率控制裝置、鐵道車輛的控制裝置、混合動力汽車、電車(electric car)等的電動輸送機器、感應加熱(induction heat,IH)調理器等。
放熱構件用組成物亦可僅使用經液晶矽烷偶合劑修飾的無機填料,藉由適當的聚合起始劑等使液晶矽烷偶合劑中的聚合性化合物彼此鍵結,在無機填料間形成鍵。 即,本發明為在無機材料與有機化合物的複合化中,利用有機化合物在無機材料間形成鍵,從而使導熱性顯著提高,進而控制熱膨脹率者。 [實施例]
以下,使用實施例對本發明進行詳細說明。但是,本發明並不限定於以下實施例中所記載的內容。
<液晶矽烷偶合劑> ·具有耐熱性的液晶矽烷偶合劑:下述(6-1)與(6-2)的混合物 ·具有耐熱性的液晶矽烷偶合劑:下述(6-3) 本發明中使用的液晶矽烷偶合劑的合成如下所述,以首先合成聚合性液晶化合物,其次進行矽烷偶合劑化的順序進行。 <液晶矽烷偶合劑的合成> 利用日本專利第5084148號公報中記載的方法合成下述式(5-1)的聚合性液晶化合物,同樣地利用日本專利第5084148號公報中記載的方法將乙烯基環氧化。環氧化的反應中,(5-1)經由(5-2)及(5-3)而成為(5-4)。適當地使用薄層層析法(chromatography)及紫外線(ultraviolet,UV)燈確認產物,同時在開始生成(5-4)之時藉由冰浴使反應停止。進而,使用填充有矽膠的管柱,藉由將甲苯/乙酸乙酯以容量比5:1混合而成的溶劑對(5-2)與(5-3)的混合物進行分離。自含有(5-2)與(5-3)的溶液中,使用旋轉蒸發器(rotary evaporator)使溶劑蒸發,從而獲得(5-2)與(5-3)的混合物。
[化23]
藉由自下述式(5-7)使用表氯醇而導入的(5-8)、與自下述式(5-9)使用烯丙基溴而導入的(5-10)的酯化而獲得(5-5)的化合物。適當使用薄層層析法及螢光燈,在開始生成(5-5)之時使反應停止,進而,使用填充有矽膠的管柱,藉由將甲苯/乙酸乙酯以容量比5:1混合而成的溶劑來分離雜質。使用旋轉蒸發器使溶劑蒸發,從而獲得(5-5)的化合物。
[化24]
於氮氣環境下,在(5-2)與(5-3)的混合物4.0 g中加入三甲氧基矽烷1.5 g,在70℃下進行攪拌。達到規定的溫度後,添加稀釋為1/10的Kalsted’s觸媒2 μL,使聚合性液晶化合物與三甲氧基矽烷反應。每1小時取樣一次,藉由紅外吸收分光器與氣相層析法確認三甲氧基矽烷的濃度,並保持70℃直至所述濃度變得固定。其後,利用旋轉蒸發器使殘留溶劑與低沸點的矽化合物蒸發,從而獲得本發明中使用的矽烷偶合劑(6-1)、矽烷偶合劑(6-2)。最終結構及反應的進行狀態是利用1
H-NMR來確認。 將1
H-NMR圖表示於圖5中。1
H-NMR(CDCl3
): 8.35-8.07 (d, 2H), 7.60-6.74 (m,6H),4.11(m, 4H), 3.58(s, 9H), 3.18(m, 1H), 2.86(m, 1H), 2.76(m, 1H), 2.25-1.60(m, 4H), 1.05(m, 2H), 0.75(m, 2H).
於氮氣環境下,在(5-5)4.0 g中加入三甲氧基矽烷1.5 g,在70℃下進行攪拌。達到規定的溫度後,添加Kalsted’s觸媒2 μL,使聚合性液晶化合物與三甲氧基矽烷在70℃下反應6小時。其後,利用旋轉蒸發器,在80℃、5 mmHg下將溶劑等低沸點成分蒸餾去除,從而獲得本發明中使用的矽烷偶合劑(6-3)。最終結構及反應的進行狀態是利用1
H-NMR來確認。 將1
H-NMR圖表示於圖6中。1
H-NMR(CDCl3
): 8.12(d, 2H), 7.24-6.87(m, 6H), 4.32(d, 1H), 4.00(d, 1H), 3.92(m, 2H), 3.60(s, 9H), 3.38(m, 1H), 2.92(m, 1H), 2.76(m, 1H), 1.89(m, 2H), 0.79(m, 2H).
[化25]
本發明的實施例中使用的構成放熱構件的其他成分材料如下所述。 <無機填料> ·氮化硼:h-BN粒子(邁圖高新材料日本(Momentive Performance Materials Japan)(合)製造,(商品名)帕拉姆(PolarTherm)PTX-25) <其他矽烷偶合劑> ·矽烷偶合劑A:3-胺基丙基三甲氧基矽烷(信越化學股份有限公司製造,(商品名)KBM-903) ·矽烷偶合劑B:3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷(S510,捷恩智(JNC)股份有限公司製造) ·矽烷偶合劑C:3-三乙氧基矽烷基丙基琥珀酸酐(蓋勒世(Gelest)公司製造)
[化26]
以下,表示放熱構件的製備例。 [實施例1] ·經液晶矽烷偶合劑處理的氮化硼粒子的準備 將氮化硼粒子(PTX25,以下簡稱為BN粒子)5.0 g與作為第1偶合劑的所述液晶矽烷偶合劑((6-1)與(6-2)的混合物)1.05 g添加至甲苯(無水)50 mL,使用攪拌器以750 rpm攪拌1小時,將所獲得的混合物在40℃下乾燥5小時,在室溫下乾燥19小時。進而,在溶劑乾燥後使用設定為125℃的真空乾燥機在真空條件下進行5小時加熱處理。 將該經液晶矽烷偶合劑修飾的BN粒子移至樣品(sample)管並添加四氫呋喃(tetrahydrofuran,THF)(那卡萊(Nacalai Tesque)股份有限公司製造)50 mL後,藉由超音波處理(必能信(BRANSON)股份有限公司製造的型號(MODEL)450)進行粉碎。進而,使用離心分離機(日立工機股份有限公司製造的CT6E)以6000 rpm對該溶液進行10分鐘分離精製。捨棄上清液後,添加丙酮50 mL進行兩次同樣的操作。將精製後的經修飾的BN粒子在60℃的烘箱中乾燥24小時。將所獲得的粒子設為經液晶矽烷偶合劑修飾的第1無機填料。 同樣地,使用BN粒子5.0 g與作為第2偶合劑的矽烷偶合劑A(N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷)0.75 g進行相同的處理。將所獲得的粒子設為經矽烷偶合劑A修飾的第2無機填料。
第1無機填料及第2無機填料的液晶性環氧基或矽烷偶合劑對BN粒子的被覆量是使用熱重·差熱測定裝置(精工電子(Seiko Instruments)股份有限公司(現在的日立先端科技(Hitachi High-Technologies)股份有限公司))製造的艾科斯塔(EXSTAR)熱重/差熱分析(Thermogravimetry/Differential Thermal Analysis,TG/DTA)5200),根據其在600℃下的加熱減量而算出。
·放熱構件用組成物的製備 將經修飾的第1無機填料與第2無機填料如以下般混合。 秤量第1無機填料0.564 g與第2無機填料0.166 g,使用瑪瑙研缽進行混合後,使用雙輥在55℃下混合10分鐘。該重量比以第2無機填料的NH(KBM903的反應基為NH2
,因此將矽烷偶合劑每1分子的NH換算成2個)與第1無機填料的環氧環的個數的比例為1:1的方式而算出。
·放熱構件的製備 如以下般進行聚合及成形。 將所獲得的混合物夾於不鏽鋼製板中,使用設定為150℃的壓縮成形機(神藤金屬工業所股份有限公司製造的F-37)加壓至9.8 MPa,持續15分鐘加熱狀態,藉此進行配向處理與預硬化。即,在使混合物在不鏽鋼板之間擴展時,因BN粒子為板狀粒子,故以粒子與不鏽鋼板平行的方式配向。另外,以試樣的厚度成為約200 μm的方式調整試樣的量。進而,使用烘箱在80℃下進行1小時後硬化,在180℃下進行3小時後硬化,製成成為目標的本發明的放熱構件。此外,在該狀態下將液晶矽烷偶合劑與矽烷偶合劑A合計後的成分為約13體積%。 圖2中表示第1無機填料1、第2無機填料2、作為第1矽烷偶合劑11的液晶矽烷偶合劑、作為第2矽烷偶合劑12的矽烷偶合劑A的鍵結狀態。
·導熱率及熱擴散率的評價 關於導熱率,預先求出放熱構件的比熱(利用精工電子股份有限公司(現在的日立先端科技(Hitachi High-Technologies)股份有限公司))製造的示差掃描熱量計(differential scanning calorimetry,DSC)型輸入補償型示差掃描熱量測定裝置艾科斯塔艾科斯塔(EXSTAR)6000而測定)與比重(藉由梅特勒-托利多(Mettler Toledo)製的比重計AG204密度測定套組(kit)而測定),將其值與藉由真空理工(Ulvac Riko)股份有限公司製造的TC7000熱擴散率測定裝置所求出的熱擴散率相乘,藉此求出導熱率。此外,厚度方向的熱擴散率是使用碳噴霧(carbon spray)對試樣進行黑化處理,使用標準的樣品固持器(holder)而測定。另外,平面方向的熱擴散率是製作使照射雷射的光點(spot)與檢測紅外線的光點之間相距5 mm的配接器(adapter),對試樣照射雷射,根據直至出現紅外線的時間與該距離而算出。
·熱膨脹率的評價 自所獲得的試樣切出5 mm×20 mm的試驗片,於室溫~250℃的範圍下求出熱膨脹率(利用現在的日立先端科技(Hitachi High-Technologies)股份有限公司製造的TMA7000型熱機械分析裝置進行測定)。溫度的範圍是根據所測定的試樣的耐熱性適當調整。
[比較例1] 分別秤量經矽烷偶合劑A修飾的第2無機填料2 g及兩末端為環氧基的聚合性液晶化合物(5-4)4 g(BN粒子的調配比為19體積%)置於藥包紙上,使用研缽進行混合後,使用雙輥(日東反應機股份有限公司製造的HR-3)在120℃下混練10分鐘。然後,藉由超音波處理及離心分離進行分離精製,從而獲得去除了未反應成分的經聚合性液晶化合物修飾的BN粒子。將該粒子設為第1比較填料。此時,聚合性液晶化合物的量是使用為與覆蓋第2無機填料的矽烷偶合劑A進行反應所必需的量(如上所述,在相對於NH2
末端的矽烷偶合劑的每一分子,2個環氧基進行反應的條件下計算)的進而約5倍的莫耳數的量。如此般聚合性液晶化合物為過剩的量的原因在於:防止在合成第1比較填料的階段,聚合性液晶化合物的兩末端的環氧基與不同的第2無機填料鍵結而發生硬化。
使用第1比較填料與經矽烷偶合劑A修飾的第2無機填料,與實施例1同樣地製作試樣,並進行導熱率及熱膨脹率的測定。 圖3中表示第2無機填料2、作為第2偶合劑12的矽烷偶合劑A、聚合性液晶化合物21的鍵結狀態。
[實施例2] 代替實施例1中的液晶矽烷偶合劑而使用市售的矽烷偶合劑B,除此以外藉由與實施例1相同的操作而獲得實施例2的試樣。 圖4中表示第1無機填料1、第2無機填料2、作為第1矽烷偶合劑13的矽烷偶合劑B、作為第2矽烷偶合劑的矽烷偶合劑A的鍵結狀態。
[實施例3] 代替實施例1中的液晶矽烷偶合劑而使用市售的矽烷偶合劑C,除此以外藉由與實施例1相同的操作而獲得實施例3的試樣。 圖4中表示第1無機填料1、第2無機填料2、作為第1矽烷偶合劑13的矽烷偶合劑C、作為第2矽烷偶合劑的矽烷偶合劑A的鍵結狀態。
[實施例4] 代替實施例1中的液晶矽烷偶合劑((6-1)與(6-2)的混合物)而使用液晶矽烷偶合劑(6-3),除此以外藉由與實施例1相同的操作而獲得實施例4的試樣。 圖2中表示第1無機填料1、第2無機填料2、作為第1矽烷偶合劑11的液晶矽烷偶合劑、作為第2矽烷偶合劑12的矽烷偶合劑A的鍵結狀態。
將測定實施例1~實施例4、比較例1的熱膨脹率而得的結果示於圖7~圖11中。
根據熱膨脹率的測定結果可知,實施例1與比較例1同樣地亦可製作熱膨脹率為負且高耐熱(至250℃為止未觀察到玻璃轉移點)的試樣。與實施例1相比,比較例1的方法中混合相對於矽烷偶合劑而為近10倍的聚合性液晶化合物(5-4),且需要在反應後對多餘的聚合性液晶化合物(5-4)進行清洗的步驟。因此,實施例1的方法可節約原料,亦可減少製造步驟。進而可知,相較於比較例1,實施例1的溫度循環的再現性高。認為其原因在於,未反應的聚合成分少,從而判斷與比較例1的方法相比,本發明的方法可簡便地形成具有負的熱膨脹率的高耐熱、高導熱片。 另一方面,若與使用具有環氧基的偶合劑的實施例2進行比較,則判斷實施例1藉由將偶合劑的有機鏈液晶化,溫度與試樣收縮的關係成為直線性的,另外重複熱循環時的再現性亦變高。認為其原因在於,使BN粒子鍵結的部位的熱穩定性藉由液晶化而提高。但是認為,並非因成為液晶而耐熱性提高,而是耐熱性良好、聲子傳導性高的分子結構因具有多環且直線性的結構而結果多表現出液晶性。 實施例3中代替實施例2的具有環氧基的市售偶合劑而使用在反應部位具有琥珀酸酐的偶合劑。藉由市售偶合劑C的琥珀酸酐與市售偶合劑A的二胺反應,無機填料間藉由醯亞胺鍵及一部分醯胺鍵而鍵結,因此,與利用環氧基及二胺進行鍵結的情況相比,熱膨脹率測定的結果為直線性的。此表明醯亞胺鍵的耐熱性更高,從而在如實施例1般的液晶偶合劑的情況下,亦顯示出藉由進一步使用耐熱性良好的鍵而使耐熱性提高。 實施例4中,代替實施例1的液晶矽烷偶合劑而使用(6-3)的偶合劑。該結構的情況下,導熱率稍低而維持為負的熱膨脹率,但在190℃下於熱膨脹率中確認到反曲點(圖11)。因此可知,在高溫下使用的用途中,實施例1的結構更優異。需要根據所要求的耐熱性等來決定液晶部分的結構。
將測定實施例1~實施例4、及比較例1的導熱率而得的結果示於表1中。
[表1] 表1:BN複合材料的導熱率
若對實施例1與比較例1進行比較,則關於液晶矽烷偶合劑與聚合性化合物相對於BN粒子的比例,實施例1稍小於比較例1。認為其原因在於,在實施例1的液晶矽烷偶合劑(6-1)、液晶矽烷偶合劑(6-2)中,在1個偶合劑部位鍵結有1個環氧性液晶部位,但比較例1中所使用的矽烷偶合劑A的末端反應基為NH2
的狀態,因此在該部分中亦存在2分子的聚合性液晶化合物(5-4)進行反應的情況,且存在無助於使BN與BN鍵結的環氧分子。另外,關於x-y方向的導熱率,實施例1稍微高於比較例1。認為其原因亦在於,因使BN與BN效率良好地鍵結,故導熱率變高。另一方面,關於厚度方向的導熱率,實施例1稍小。認為其原因在於,當板狀的BN粒子堆積時,比較例1中多餘的液晶性環氧基可將上下的BN粒子鍵結。在實施例1與實施例2的比較中,高配向聚乙烯的導熱率原本便非常高,故預測亞甲基結構的導熱性亦良好,另外認為,偶合劑B的鏈長亦短,故聲子傳導快,結果導熱率得到提高。另外,若對實施例2與實施例3進行比較,則亞甲基結構的長度相等,在環氧基-胺的鍵與醯亞胺鍵間幾乎不存在導熱率的差。因此,偶合劑的長度或反應基只要考慮目標導熱率或耐熱性的平衡來設計即可。
進行實施例1中所製作的試樣的熱重·差熱分析。圖12中表示氮氣環境中的結果,圖13中表示空氣中的結果。 根據測定結果可知,本發明的複合材料在氮氣環境下具有320℃左右的耐熱性,在大氣中具有280℃左右的耐熱性。鑒於該些結果可知,本發明的複合材料可緩和熱膨脹所帶來的物理應力,可用作高耐熱的進而導熱率亦高的材料。
針對本說明書中所引用的刊物、及包含日本專利申請案及日本專利的所有文獻,分別具體地表示各文獻並將其併入本案供參考、與在本說明書中敍述其全部內容均是以相同程度併入本發明中供參考。
關聯於本發明的說明(特別是關聯於以下的申請專利範圍)而使用的名詞及同樣的指示語的使用只要在本說明書中未特別指出或未明顯與文脈矛盾則可理解為涉及單數及複數兩者。語句「包括」、「具有」、「含有」及「包含」只要未特別說明則可理解為開放式術語(open end term)(即,「包含~但不限定」的含義)。本說明書中的數值範圍的詳細說明只要在本說明書中未特別指出,則僅意圖發揮作為用以逐個言及屬於該範圍內的各值的略記法的作用,如將各值在本說明書中逐個列舉般被組入至說明書中。本說明書中所說明的全部方法只要在本說明書中未特別指出或未明顯與文脈矛盾,則可以所有適當的順序進行。本說明書中所使用的所有例子或例示性措辭(例如「等」)只要未特別主張,則僅意圖更好地說明本發明,而並非設置對本發明的範圍的限制。不能將說明書中的任何措辭均理解為表示對實施本發明而言不可或缺的申請專利範圍中未記載的要素者。
在本說明書中,為了實施本發明,包括本發明者所知的最良好的實施方式在內,對本發明的較佳的實施方式進行說明。對於業者而言,在讀過所述說明後,可明確該些較佳的實施方式的變形。本發明者預想熟練者適當應用此種變形,預定利用除本說明書中具體地說明以外的方法實施本發明。因此,如基準法所容許般,本發明包含隨附於本說明書的申請專利範圍中記載的內容的變更及均等物的全部。進而,只要在本說明書中未特別指出或未與文脈矛盾,則全部的變形中的所述要素的任一組合均包含於本發明中。
1‧‧‧第1無機填料
2‧‧‧第2無機填料
11‧‧‧第1矽烷偶合劑、液晶矽烷偶合劑
12‧‧‧第2矽烷偶合劑、偶合劑A
13‧‧‧第1矽烷偶合劑、偶合劑B、偶合劑C
21‧‧‧聚合性液晶化合物
2‧‧‧第2無機填料
11‧‧‧第1矽烷偶合劑、液晶矽烷偶合劑
12‧‧‧第2矽烷偶合劑、偶合劑A
13‧‧‧第1矽烷偶合劑、偶合劑B、偶合劑C
21‧‧‧聚合性液晶化合物
圖1是在本發明的放熱構件中,以氮化硼為例來表示無機填料彼此的鍵結的概念圖。 圖2是表示藉由放熱構件用組成物的硬化,作為第1無機填料1所鍵結的第1偶合劑11的液晶矽烷偶合劑的另一端與第2無機填料2所鍵結的第2偶合劑12的另一端鍵結的狀態的概念圖。 圖3是表示藉由放熱構件用組成物的硬化,第2無機填料2所鍵結的偶合劑12的另一端彼此經由聚合性液晶化合物21而鍵結的狀態的概念圖。 圖4是表示藉由放熱構件用組成物的硬化,第1無機填料1所鍵結的偶合劑13的另一端與第2無機填料2所鍵結的偶合劑12的另一端鍵結的狀態的概念圖。 圖5是表示實施例中所合成的本發明的具有耐熱性的液晶矽烷偶合劑(6-1)、液晶矽烷偶合劑(6-2)的最終結構及反應的進行狀態的1
H-核磁共振(1
H-NMR)圖表。 圖6是表示實施例中所合成的本發明的具有耐熱性的液晶矽烷偶合劑(6-3)的最終結構及反應的進行狀態的1
H-NMR圖表。 圖7是表示實施例1的試樣的熱膨脹率測定結果的曲線圖。 圖8是表示比較例1的試樣的熱膨脹率測定結果的曲線圖。 圖9是表示實施例2的試樣的熱膨脹率測定結果的曲線圖。 圖10是表示實施例3的試樣的熱膨脹率測定結果的曲線圖。 圖11是表示實施例4的試樣的熱膨脹率測定結果的曲線圖。 圖12是氮氣環境中的熱重/示差熱重量法(Thermogravimetry/Differential Thermogravimetry,TG/DTG)的曲線圖。 圖13是空氣中的TG/DTG的曲線圖。
Claims (10)
- 一種放熱構件用組成物,其特徵在於包含: 與第1偶合劑的一端鍵結的導熱性的第1無機填料;及 與第2偶合劑的一端鍵結的導熱性的第2無機填料, 所述第1偶合劑與所述第2偶合劑的至少一者為液晶矽烷偶合劑,且 所述第1偶合劑的另一端與所述第2偶合劑的另一端具有能夠相互鍵結的官能基, 藉由硬化處理,所述第1偶合劑的另一端與所述第2偶合劑的另一端鍵結。
- 如申請專利範圍第1項所述的放熱構件用組成物,其中 所述第1無機填料與所述第2無機填料為選自氮化硼、碳化硼、硼碳氮、石墨、碳纖維、碳奈米管、石墨烯、氧化鋁、氧化矽、氮化鋁、碳化矽、氧化鋅、氫氧化鎂、或氧化鐵系材料中的至少一者。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的放熱構件用組成物,其更包含 具有與所述第1無機填料及所述第2無機填料不同的熱膨脹率的第3無機填料。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的放熱構件用組成物,其更包含 所述第1無機填料及所述第2無機填料所未鍵結的有機化合物或高分子化合物。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的放熱構件用組成物,其中 所述液晶矽烷偶合劑為在末端具有聚合性基的下述式(1)所表示的矽烷偶合劑; (R1 -O-)j R5(3-j) Si-Rc -Z-(A-Z)m -Ra (1) [式(1)中, Ra 為不含-C=C-或-C≡C-部位的所述聚合性基; Rc 為碳數2~3的伸烷基,所述伸烷基中,除與Si鄰接的-C-C-以外的任意的-CH2 -可被-CO-或-COO-取代,與Si鄰接的-C-C-可被-C-CRd -取代,Rd 為鹵素(Ha)或CHa3 ; A為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、茀-2,7-二基或下述式(3-1)~式(3-7)所表示的2價的基,式(3-1)~式(3-7)中的*為不對稱碳, 所述環上,任意的-CH2 -可被-O-取代,任意的-CH=可被-N=取代,任意的氫可被鹵素、碳數1~10的烷基、碳數1~10的鹵化烷基、或者所述烷基或所述鹵化烷基中任意的-CH2 -被-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-或-C≡C-取代的基團取代; Z獨立地為單鍵、任意的氫可被鹵素取代的碳數1~20的伸烷基、或者所述伸烷基中任意的-CH2 -被-O-、-CO-、-COO-或-OCO-取代的基團; m為1~6的整數; R5 為氫、或碳數1~8的烷基; R1 為氫、或碳數1~5的烷基; j為1~3的整數]。
- 如申請專利範圍第5項所述的放熱構件用組成物,其中 所述式(1)的液晶矽烷偶合劑為下述式(1-1)或式(1-2)所表示的矽烷偶合劑;[式(1-1)中, Rc 為-C-C-、-C-C-C-、-C-C-CO-、-C-C-CO-O-、-C-CF-CO-O-、-C-CCF3 -CO-O-, R1 為甲基或乙基, R2 、R3 、R4 獨立地為單鍵、-(CH2 )a -、-O-、-O(CH2 )a -、-(CH2 )a O-、-O(CH2 )a O-、-COO-、-OCO-、-CH2 CH2 -COO-、-OCO-CH2 CH2 -,所述a為1~6的整數, n為1~6的整數, q為0或1][式(1-2)中, Rc 為-C-C-、-C-C-C-、-C-C-CO-、-C-C-CO-O-、-C-CF-CO-O-、-C-CCF3 -CO-O-, R1 為甲基或乙基, R2 為單鍵、-(CH2 )a -、-O-、-O(CH2 )a -、-(CH2 )a O-、-O(CH2 )a O-、-COO-、-OCO-、-CH2 CH2 -COO-、-OCO-CH2 CH2 -,所述a為1~6的整數, R3 、R4 獨立地為單鍵、-(CH2 )a -、-O-、O(CH2 )a -、-(CH2 )a O-、-O(CH2 )a O-、-COO-、-OCO-、-CH2 CH2 -COO-、-OCO-CH2 CH2 -,所述a為1~6的整數, n為1~6的整數]。
- 一種放熱構件,其為如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的放熱構件用組成物硬化而成。
- 一種電子機器,其包括: 如申請專利範圍第7項所述的放熱構件;及 具有發熱部的電子器件;且 所述放熱構件以與所述發熱部接觸的方式配置於所述電子器件。
- 一種放熱構件用組成物的製造方法,其包括: 使導熱性的第1無機填料與第1偶合劑的一端鍵結的步驟;及 使導熱性的第2無機填料與第2偶合劑的一端鍵結的步驟, 所述第1偶合劑與所述第2偶合劑的至少一者為液晶性矽烷偶合劑,且 所述第1偶合劑的另一端與所述第2偶合劑的另一端具有能夠相互鍵結的官能基。
- 一種放熱構件的製造方法,其包括: 如申請專利範圍第9項所述的放熱構件用組成物的製造方法;及 使所述第1偶合劑的另一端與所述第2偶合劑的另一端鍵結的步驟。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016040524 | 2016-03-02 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201736569A true TW201736569A (zh) | 2017-10-16 |
Family
ID=59744112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW106106746A TW201736569A (zh) | 2016-03-02 | 2017-03-02 | 放熱構件用組成物、放熱構件、電子機器、放熱構件用組成物的製造方法、放熱構件的製造方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10679922B2 (zh) |
| EP (1) | EP3425019A4 (zh) |
| JP (1) | JP6902192B2 (zh) |
| KR (1) | KR20180113625A (zh) |
| CN (1) | CN108779386A (zh) |
| TW (1) | TW201736569A (zh) |
| WO (1) | WO2017150588A1 (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102108327B1 (ko) * | 2018-03-23 | 2020-05-12 | 전북대학교 산학협력단 | 유-무기 결합 초분자 매트릭스 조성물, 이를 이용하여 제조된 방열필름 및 이의 제조방법 |
| JP2020037634A (ja) * | 2018-09-03 | 2020-03-12 | トヨタ自動車株式会社 | 熱伝導性材料、その製造方法、及び熱伝導性組成物 |
| JP7502019B2 (ja) * | 2019-12-11 | 2024-06-18 | エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド | 封止材および表示装置 |
| CN111763403A (zh) * | 2020-07-15 | 2020-10-13 | 深圳先进电子材料国际创新研究院 | 一种液体环氧树脂组合物及其制备方法和应用 |
| KR102455478B1 (ko) * | 2022-01-18 | 2022-10-17 | 에스케이씨하이테크앤마케팅(주) | 열전도 아크릴 시트, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 배터리 모듈 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5084148B2 (ja) | 2005-02-25 | 2012-11-28 | Jnc株式会社 | 放熱部材およびその製造方法 |
| JP5352970B2 (ja) * | 2007-07-04 | 2013-11-27 | 住友ベークライト株式会社 | 樹脂組成物および半導体装置 |
| JP2010116543A (ja) * | 2008-10-14 | 2010-05-27 | Panasonic Corp | プリプレグ及びその製造方法とこれを用いたプリント配線板 |
| EP2456815B1 (en) * | 2009-07-24 | 2014-07-16 | Ticona LLC | Thermally conductive polymer compositions and articles made therefrom |
| JP2012153846A (ja) * | 2011-01-28 | 2012-08-16 | Nippon Zeon Co Ltd | 塊状重合成形体 |
| KR20160024917A (ko) * | 2013-06-27 | 2016-03-07 | 히타치가세이가부시끼가이샤 | 수지 조성물, 수지 시트, 수지 시트 경화물, 수지 시트 구조체, 수지 시트 구조체 경화물, 수지 시트 구조체 경화물의 제조 방법, 반도체 장치 및 led 장치 |
| EP3141589A4 (en) * | 2014-05-09 | 2018-05-02 | JNC Corporation | Composition for heat-dissipation members, heat-dissipation member, and electronic device |
| US10202530B2 (en) * | 2014-08-27 | 2019-02-12 | Jnc Corporation | Composition for heat-dissipation members, heat-dissipation member, electronic device, and method of producing heat dissipating member |
| CN104672495B (zh) * | 2015-01-28 | 2017-08-25 | 深圳航天科技创新研究院 | 一种有机‑无机复合导热填料及其制备方法及其应用 |
| KR102107736B1 (ko) * | 2015-08-03 | 2020-05-07 | 주식회사 엘지화학 | 플렉시블 플라스틱 필름용 코팅 조성물 |
-
2017
- 2017-02-28 WO PCT/JP2017/008028 patent/WO2017150588A1/ja not_active Ceased
- 2017-02-28 EP EP17760052.5A patent/EP3425019A4/en not_active Withdrawn
- 2017-02-28 US US16/081,426 patent/US10679922B2/en active Active
- 2017-02-28 CN CN201780015303.2A patent/CN108779386A/zh active Pending
- 2017-02-28 KR KR1020187028319A patent/KR20180113625A/ko not_active Withdrawn
- 2017-02-28 JP JP2018503361A patent/JP6902192B2/ja active Active
- 2017-03-02 TW TW106106746A patent/TW201736569A/zh unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20180113625A (ko) | 2018-10-16 |
| US10679922B2 (en) | 2020-06-09 |
| WO2017150588A1 (ja) | 2017-09-08 |
| JPWO2017150588A1 (ja) | 2019-02-14 |
| EP3425019A1 (en) | 2019-01-09 |
| EP3425019A4 (en) | 2019-08-07 |
| US20190023900A1 (en) | 2019-01-24 |
| JP6902192B2 (ja) | 2021-07-14 |
| CN108779386A (zh) | 2018-11-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6831501B2 (ja) | 放熱部材用組成物、放熱部材、電子機器、放熱部材の製造方法 | |
| TWI658091B (zh) | 放熱部材、電子機器 | |
| JP6959488B2 (ja) | 低熱膨張部材用組成物、低熱膨張部材、電子機器、低熱膨張部材の製造方法 | |
| CN108699340A (zh) | 放热构件用组合物、放热构件、电子机器及放热构件的制造方法 | |
| TW201736569A (zh) | 放熱構件用組成物、放熱構件、電子機器、放熱構件用組成物的製造方法、放熱構件的製造方法 | |
| CN108712965A (zh) | 层叠体、电子机器、层叠体的制造方法 | |
| TW202020004A (zh) | 組成物、硬化物、積層體及電子機器 | |
| US12187012B2 (en) | Laminate, electronic equipment and production method for laminate | |
| JPWO2018181838A1 (ja) | 放熱部材用組成物、放熱部材、電子機器、放熱部材の製造方法 | |
| TW201920591A (zh) | 放熱構件用組成物、放熱構件、電子機器、放熱構件的製造方法 |