JP7383971B2 - Resin compositions, cured resin products and composite molded bodies - Google Patents
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Landscapes
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Description
本発明は、樹脂組成物、および樹脂硬化物と、この樹脂組成物の硬化物よりなる硬化物部と金属部とを有する複合成形体に関する。
本発明の樹脂組成物、樹脂硬化物および複合成形体は、例えばパワー半導体デバイス用の放熱シートとして好適に用いることができる。
The present invention relates to a composite molded article having a resin composition, a cured resin product, a cured product portion made of the cured product of the resin composition, and a metal portion.
The resin composition, cured resin product, and composite molded article of the present invention can be suitably used, for example, as a heat dissipation sheet for power semiconductor devices.
近年、鉄道、自動車、一般家電などの様々な分野で使用されているパワー半導体デバイスは、更なる小型・低コスト・高効率化などのために、従来のSiパワー半導体からSiC、AlN、GaNなどを使用したパワー半導体へ移行しつつある。
パワー半導体デバイスは、一般的には、複数の半導体デバイスを共通のヒートシンク上に配してパッケージングしたパワー半導体モジュールとして利用される。
In recent years, power semiconductor devices used in various fields such as railways, automobiles, and general home appliances have changed from conventional Si power semiconductors to SiC, AlN, GaN, etc. in order to become smaller, lower cost, and more efficient. There is a transition to power semiconductors using
A power semiconductor device is generally used as a power semiconductor module in which a plurality of semiconductor devices are arranged on a common heat sink and packaged.
このようなパワー半導体デバイスの実用化に向けて、種々の課題が指摘されているが、その内の一つにデバイスから発する熱の放熱問題がある。この問題は、一般的に、高温で作動させることにより高出力・高密度化が可能なパワー半導体デバイスの信頼性に影響を与える。デバイスのスイッチングに伴う発熱などは、信頼性を低下させることが懸念されている。 Various problems have been pointed out toward the practical use of such power semiconductor devices, and one of them is the problem of heat dissipation from the devices. This problem generally affects the reliability of power semiconductor devices that can be operated at high temperatures to achieve higher output and higher density. There are concerns that heat generation associated with device switching may reduce reliability.
近年、特に電気・電子分野では集積回路の高密度化に伴う発熱が大きな問題となっており、いかに熱を放熱するかが緊急の課題となっている。 In recent years, heat generation due to the increased density of integrated circuits has become a major problem, particularly in the electrical and electronic fields, and how to dissipate heat has become an urgent issue.
この課題を解決する一つの手法として、パワー半導体デバイスを実装する放熱基板に、アルミナ基板や窒化アルミニウム基板などの熱伝導性の高いセラミック基板が使用されている。しかし、セラミックス基板では、衝撃で割れやすい、薄膜化が困難で小型化が難しい、といった欠点がある。 As one method to solve this problem, a highly thermally conductive ceramic substrate such as an alumina substrate or an aluminum nitride substrate is used as a heat dissipation substrate on which a power semiconductor device is mounted. However, ceramic substrates have drawbacks such as being easily broken by impact, difficult to make thin films, and difficult to miniaturize.
そこで、高熱伝導性のエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂と高熱伝導性無機フィラーを用いた放熱シートが提案されている。例えば、特許文献1には、Tgが60℃以下の樹脂と窒化ホウ素フィラーを含有する放熱樹脂シートであって、窒化ホウ素フィラーの含有量が30vоl%以上60vоl%以下である放熱樹脂シートが提案されている。 Therefore, a heat dissipation sheet using a thermosetting resin such as a highly thermally conductive epoxy resin and a highly thermally conductive inorganic filler has been proposed. For example, Patent Document 1 proposes a heat dissipating resin sheet containing a resin having a Tg of 60° C. or less and a boron nitride filler, in which the content of the boron nitride filler is 30 vol% or more and 60 vol% or less. ing.
しかし、従来の無機フィラー含有樹脂組成物よりなる放熱樹脂シートでは、熱伝導性向上のために銅箔等の基板張り合わせ積層放熱シートとした場合、半導体デバイスの製造工程、更には半導体デバイスの実装工程で繰り返し温度変化を受けることで樹脂シートが基板から剥がれてしまう問題があった。
即ち、半導体デバイスは、量産のため通常リフロー工程によりはんだ接合されるが、その際、はんだが流動する温度(290℃)まで昇温した後に冷却する工程が繰り返される。また、半導体デバイスを実装する際にも同様に加熱と冷却が繰り返される。このような繰り返しの温度変化を受けることで、樹脂シートと基板との熱膨張係数の差に起因して、樹脂シートと基板が剥離する。
セラミックス基板の場合は、銅板との焼結により一体化させるため、界面での剥離は起き難いが、放熱樹脂シートでは、硬化膜の加熱圧着により一体化されるため界面剥離を起こし易い。
However, in conventional heat dissipating resin sheets made of inorganic filler-containing resin compositions, when laminated heat dissipating sheets are laminated with substrates such as copper foil in order to improve thermal conductivity, they are used in the manufacturing process of semiconductor devices, and even in the mounting process of semiconductor devices. There was a problem that the resin sheet would peel off from the substrate due to repeated temperature changes.
That is, semiconductor devices are usually soldered together by a reflow process for mass production, and at that time, the process of heating the device to a temperature at which the solder flows (290° C.) and then cooling it is repeated. Heating and cooling are similarly repeated when semiconductor devices are mounted. Due to such repeated temperature changes, the resin sheet and the substrate separate from each other due to the difference in thermal expansion coefficient between the resin sheet and the substrate.
In the case of a ceramic substrate, it is integrated by sintering with a copper plate, so peeling at the interface is unlikely to occur, but with a heat dissipating resin sheet, it is integrated by heating and pressing a cured film, so interfacial peeling is likely to occur.
なお、膨張および収縮による界面剥離を防止するためには、エポキシ樹脂の架橋度を高めて硬化物の強度を高めることが考えられるが、そのためには、エポキシ樹脂のエポキシ当量を高める必要があり、この場合、エポキシ樹脂のエポキシ基と活性水素との付加反応によって水酸基濃度が高まり、その濃度の増加にしたがって吸湿率が高くなる傾向がある。エポキシ樹脂の吸湿率の増加で、硬化物の絶縁性が低下し、高温高湿条件での耐電圧性能も低下するため、このような手法は好ましくないと考えられていた。 In addition, in order to prevent interfacial peeling due to expansion and contraction, it is possible to increase the degree of crosslinking of the epoxy resin to increase the strength of the cured product, but in order to do so, it is necessary to increase the epoxy equivalent of the epoxy resin. In this case, the concentration of hydroxyl groups increases due to the addition reaction between the epoxy groups of the epoxy resin and active hydrogen, and as the concentration increases, the moisture absorption rate tends to increase. Such a method was considered undesirable because an increase in the moisture absorption rate of the epoxy resin reduces the insulation properties of the cured product and also reduces the withstand voltage performance under high temperature and high humidity conditions.
さらにパワー半導体モジュールを組み立てる工程の一つに、半田リフロー工程があるが、半田リフロー工程では急速に部材を昇温することで、半田を溶融させ、金属部材同士を接合する。このリフロー工程で、モジュールに用いられる部材が劣化し、例えば、硬化物と金属の界面剥離や絶縁性能が低下することで、パワー半導体モジュールの信頼性が低下する点も課題である。加えて、リフロー工程の前に部材が保管中に吸湿し、それにより半田リフロー工程での部材劣化が大幅に促進され、得られるパワー半導体モジュールの性能がさらに低下することも課題となっている。 Furthermore, one of the processes for assembling power semiconductor modules is a solder reflow process, in which the temperature of the components is rapidly increased to melt the solder and join the metal components together. Another problem is that the reliability of the power semiconductor module decreases due to deterioration of the members used in the module in this reflow process, such as delamination at the interface between the cured product and the metal and a decrease in insulation performance. In addition, there is another problem in that the components absorb moisture during storage before the reflow process, which significantly accelerates component deterioration in the solder reflow process, further reducing the performance of the resulting power semiconductor module.
本発明は、繰り返しの温度変化に対する耐性、即ち、繰り返しリフロー耐性に優れ、金属板との積層体として用いた場合において、繰り返しの温度変化を受けても金属板から剥がれ難い樹脂組成物および樹脂硬化物と、この樹脂硬化物を用いた複合成形体を提供することを課題とする。 The present invention provides a resin composition and a cured resin that have excellent resistance to repeated temperature changes, that is, repeated reflow resistance, and are difficult to peel off from the metal plate even when subjected to repeated temperature changes when used as a laminate with a metal plate. An object of the present invention is to provide a composite molded article using a resin cured product and a cured resin product.
本発明者は、上記課題を解決すべく検討を重ねた結果、樹脂硬化物の吸水量に応じた貯蔵弾性率(吸水量が増えるとより高い貯蔵弾性率)が必要とされること、従って、樹脂硬化物の吸水量に応じて、樹脂硬化物に用いる樹脂組成物の硬化後の貯蔵弾性率を適正に制御することにより、繰り返しリフロー耐性を高めることができることを見出した。
本発明は、このような知見に基づいて達成されたものであり、以下を要旨とする。
As a result of repeated studies to solve the above problems, the inventor of the present invention found that a storage elastic modulus corresponding to the water absorption amount of the cured resin material (the storage elastic modulus becomes higher as the water absorption amount increases), and therefore, It has been found that repeated reflow resistance can be increased by appropriately controlling the storage modulus of a resin composition used for a cured resin product after curing, depending on the water absorption amount of the cured resin product.
The present invention has been achieved based on such knowledge, and the gist thereof is as follows.
[1] 樹脂及び凝集無機フィラーとを含む樹脂組成物であって、該樹脂組成物の硬化後の85℃、85%RHでの重量増加率をX(重量%)、無機フィラーを除く該樹脂組成物の硬化物の200℃における貯蔵弾性率をY(Pa)とした場合に、下記式(I)を満たす樹脂組成物。
Y>2.01×107X+1.3×106 (I)
[1] A resin composition containing a resin and an agglomerated inorganic filler, where the weight increase rate at 85°C and 85% RH after curing of the resin composition is X (wt%), and the resin excluding the inorganic filler A resin composition that satisfies the following formula (I), where Y (Pa) is the storage modulus at 200°C of a cured product of the composition.
Y>2.01×10 7 X+1.3×10 6 (I)
[2] 前記樹脂組成物がエポキシ樹脂を含むものである、[1]に記載の樹脂組成物。 [2] The resin composition according to [1], wherein the resin composition contains an epoxy resin.
[3] 前記樹脂組成物が、一分子当たりエポキシ基を3つ以上有するエポキシ樹脂を含むものである、[1]又は[2]に記載の樹脂組成物。 [3] The resin composition according to [1] or [2], wherein the resin composition contains an epoxy resin having three or more epoxy groups per molecule.
[4] 前記樹脂組成物が、ビフェニル構造を有する重量平均分子量が10,000以上であるエポキシ樹脂を含むものである、[1]~[3]のいずれかに記載の樹脂組成物。 [4] The resin composition according to any one of [1] to [3], wherein the resin composition contains an epoxy resin having a biphenyl structure and a weight average molecular weight of 10,000 or more.
[5] 前記ビフェニル構造を有する重量平均分子量が10,000以上であるエポキシ樹脂が、更に下記構造式(1)で表される構造および下記構造式(2)で表される構造から選ばれる少なくとも一つの構造を有するものである、[4]に記載の樹脂組成物。 [5] The epoxy resin having a biphenyl structure and a weight average molecular weight of 10,000 or more further has at least one selected from the structure represented by the following structural formula (1) and the following structural formula (2). The resin composition according to [4], which has one structure.
(式(1)中、R1およびR2はそれぞれ有機基を表し、式(2)中、R3は2価の環状有機基を表す。) (In formula (1), R 1 and R 2 each represent an organic group, and in formula (2), R 3 represents a divalent cyclic organic group.)
[6] 前記ビフェニル構造を有する重量平均分子量が10,000以上であるエポキシ樹脂の含有割合が、無機フィラーを除く該樹脂組成物中の固形分100重量%に対して1重量%以上50重量%以下である、[4]又は[5]に記載の樹脂組成物。 [6] The content of the epoxy resin having a biphenyl structure and a weight average molecular weight of 10,000 or more is 1% by weight or more and 50% by weight based on 100% by weight of the solid content in the resin composition excluding inorganic fillers. The resin composition according to [4] or [5] below.
[7] 前記一分子当たりエポキシ基を3つ以上有するエポキシ樹脂の含有割合が、無機フィラーを除く該樹脂組成物中の固形分100重量%に対して10重量%以上50重量%以下である、[3]~[6]のいずれかに記載の樹脂組成物。 [7] The content of the epoxy resin having three or more epoxy groups per molecule is 10% by weight or more and 50% by weight or less based on 100% by weight of solid content in the resin composition excluding inorganic fillers. The resin composition according to any one of [3] to [6].
[8] 前記一分子当たりエポキシ基を3つ以上有するエポキシ樹脂の分子量が800以下である、[3]~[7]のいずれか1項に記載の樹脂組成物。 [8] The resin composition according to any one of [3] to [7], wherein the epoxy resin having three or more epoxy groups per molecule has a molecular weight of 800 or less.
[9] 更に、窒素原子を含有する複素環構造を有する化合物を含む、[1]~[8]のいずれかに記載の樹脂組成物。 [9] The resin composition according to any one of [1] to [8], further comprising a compound having a nitrogen atom-containing heterocyclic structure.
[10] 前記凝集無機フィラーが窒化ホウ素凝集粒子である、[1]~[9]のいずれかに記載の樹脂組成物。 [10] The resin composition according to any one of [1] to [9], wherein the agglomerated inorganic filler is boron nitride agglomerated particles.
[11] 前記窒化ホウ素凝集粒子がカードハウス構造を有するものである、[10]に記載の樹脂組成物。 [11] The resin composition according to [10], wherein the boron nitride aggregated particles have a house of cards structure.
[12] [1]~[11]のいずれかに記載の樹脂組成物の硬化物からなる硬化物部と、金属部とを有する、複合成形体。 [12] A composite molded article comprising a cured product part made of a cured product of the resin composition according to any one of [1] to [11], and a metal part.
[13] [12]に記載の複合成形体を有する、半導体デバイス。 [13] A semiconductor device comprising the composite molded article according to [12].
[14] 樹脂及び凝集無機フィラーとを含む樹脂組成物を用いた樹脂硬化物であって、該樹脂硬化物の85℃、85%RHでの重量増加率をX(重量%)、無機フィラーを除く該樹脂組成物の硬化後の200℃における貯蔵弾性率をY(Pa)とした場合に、下記式(I)を満たす樹脂硬化物。
Y>2.01×107X+1.3×106 (I)
[14] A resin cured product using a resin composition containing a resin and an agglomerated inorganic filler, where the weight increase rate of the cured resin product at 85°C and 85% RH is X (% by weight), and the inorganic filler is A cured resin product that satisfies the following formula (I), where Y (Pa) is the storage modulus at 200°C after curing of the resin composition.
Y>2.01×10 7 X+1.3×10 6 (I)
本発明の樹脂組成物によれば、繰り返しの温度変化に対する耐性、即ち、繰り返しリフロー耐性に優れ、金属板との積層体として用いた場合において、繰り返しの温度変化を受けても金属板から剥がれ難い樹脂硬化物が提供される。
本発明の樹脂硬化物は、繰り返しの温度変化に対する耐性、即ち、繰り返しリフロー耐性に優れ、金属板との積層体として用いた場合において、繰り返しの温度変化を受けても金属板から剥がれ難い。
このような本発明の樹脂組成物および樹脂硬化物と、この樹脂硬化物を用いた複合成形体は、パワー半導体デバイス用の放熱シートとして好適に用いることができ、信頼性の高いパワー半導体モジュールを実現することができる。
According to the resin composition of the present invention, it has excellent resistance to repeated temperature changes, that is, repeated reflow resistance, and when used as a laminate with a metal plate, it is difficult to peel off from the metal plate even when subjected to repeated temperature changes. A cured resin product is provided.
The cured resin of the present invention has excellent resistance to repeated temperature changes, that is, repeated reflow resistance, and when used as a laminate with a metal plate, it is difficult to peel off from the metal plate even when subjected to repeated temperature changes.
The resin composition and cured resin product of the present invention, and a composite molded article using the cured resin product can be suitably used as a heat dissipation sheet for power semiconductor devices, and can be used to produce highly reliable power semiconductor modules. It can be realized.
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変形して実施することができる。 Embodiments of the present invention will be described in detail below, but the present invention is not limited to the following embodiments, and can be implemented with various modifications within the scope of the gist.
〔樹脂組成物〕
本発明の樹脂組成物は、樹脂及び凝集無機フィラーを含み、該樹脂組成物の硬化後の85℃、85%RHでの重量増加率をX(重量%)、無機フィラーを除く該樹脂組成物の硬化物の200℃における貯蔵弾性率をY(Pa)とした場合に、下記式(I)を満たすことを特徴とする。
Y>2.01×107X+1.3×106 (I)
[Resin composition]
The resin composition of the present invention includes a resin and an aggregated inorganic filler, and the weight increase rate at 85° C. and 85% RH after curing of the resin composition is X (% by weight), and the resin composition excluding the inorganic filler It is characterized by satisfying the following formula (I), where Y (Pa) is the storage modulus at 200° C. of the cured product.
Y>2.01×10 7 X+1.3×10 6 (I)
本発明において、「樹脂組成物」とは、未硬化のもの、例えば成形加圧工程等での硬化前の状態の組成物を指す。より具体的には、後述する塗布工程に供するスラリー状の樹脂組成物、塗布工程を経たシート、塗布及び乾燥等の工程を経た硬化前のシート等が挙げられる。 In the present invention, the "resin composition" refers to an uncured composition, for example, a composition in a state before curing in a molding and pressurizing process. More specifically, examples thereof include a slurry-like resin composition to be subjected to the coating process described below, a sheet that has undergone the coating process, and a sheet that has not yet been cured that has undergone processes such as coating and drying.
本発明の「樹脂硬化物」とは、上記の樹脂組成物を用い、これを硬化させた後のものをさし、示差走査熱量計(DSC)で40℃から250℃まで10℃/minで昇温した際に得られる発熱ピークが10J/g以下である硬化状態のものを指す。 The "cured resin" of the present invention refers to a product obtained by curing the resin composition described above, and measuring the temperature from 40°C to 250°C at 10°C/min using a differential scanning calorimeter (DSC). Refers to a cured state in which the exothermic peak obtained when the temperature is raised is 10 J/g or less.
本発明において、無機フィラーを除く樹脂組成物とは、当該樹脂組成物中の無機フィラー以外の成分を指す。無機フィラーについては後述するが、凝集無機フィラーと、凝集していない無機フィラー(非凝集無機フィラー)とを含むものである。 In the present invention, the resin composition excluding the inorganic filler refers to components other than the inorganic filler in the resin composition. The inorganic filler will be described later, but it includes agglomerated inorganic filler and non-agglomerated inorganic filler (non-agglomerated inorganic filler).
本発明において、樹脂組成物中の「固形分」とは、樹脂組成物中の溶剤以外の全成分を指す。 In the present invention, the "solid content" in the resin composition refers to all components in the resin composition other than the solvent.
本発明の樹脂組成物には、本発明の効果を損なうことのない範囲において、樹脂及び凝集無機フィラー以外の「その他の成分」が含まれていてもよい。その他の成分としては、非凝集無機フィラー、硬化剤、硬化触媒、溶剤、シランカップリング剤などの表面処理剤、還元剤等の絶縁性炭素成分、粘度調整剤、分散剤、チキソ性付与剤、難燃剤、着色剤、有機フィラー及び有機溶剤等が挙げられる。特に分散剤を含むことで、均一な樹脂硬化物を形成することが可能となり、得られる樹脂硬化物の熱伝導性および絶縁破壊特性を向上させることができることがある。これら、本発明の樹脂組成物が含んでいても構わない「その他の成分」の具体例については後述する。 The resin composition of the present invention may contain "other components" other than the resin and the agglomerated inorganic filler to the extent that the effects of the present invention are not impaired. Other components include non-agglomerated inorganic fillers, curing agents, curing catalysts, solvents, surface treatment agents such as silane coupling agents, insulating carbon components such as reducing agents, viscosity modifiers, dispersants, thixotropic agents, Examples include flame retardants, colorants, organic fillers, and organic solvents. In particular, by including a dispersant, it becomes possible to form a uniform cured resin product, and it may be possible to improve the thermal conductivity and dielectric breakdown characteristics of the resulting cured resin product. Specific examples of these "other components" that may be included in the resin composition of the present invention will be described later.
[式(I)]
本発明の樹脂組成物は、樹脂及び凝集無機フィラーを含み、該樹脂組成物の硬化後の85℃、85%RHでの重量増加率をX(重量%)、無機フィラーを除く該樹脂組成物の硬化物の200℃における貯蔵弾性率をY(Pa)とした場合に、下記式(I)を満たすものである。
Y>2.01×107X+1.3×106 (I)
[Formula (I)]
The resin composition of the present invention includes a resin and an aggregated inorganic filler, and the weight increase rate at 85° C. and 85% RH after curing of the resin composition is X (% by weight), and the resin composition excluding the inorganic filler The following formula (I) is satisfied when the storage elastic modulus at 200° C. of the cured product is Y (Pa).
Y>2.01×10 7 X+1.3×10 6 (I)
無機フィラーを除く該樹脂組成物の硬化物の200℃における貯蔵弾性率Y(Pa)と、該樹脂組成物の硬化後の85℃、85%RHでの重量増加率X(重量%)が、式(I)を満たすことで、繰り返しリフロー耐性に優れた樹脂硬化物となるメカニズムについては、以下の通り推定される。 The storage modulus Y (Pa) of the cured product of the resin composition excluding inorganic fillers at 200 ° C. and the weight increase rate X (wt%) at 85 ° C. and 85% RH after curing of the resin composition are: The mechanism by which a resin cured product with excellent repeated reflow resistance is achieved by satisfying the formula (I) is estimated as follows.
通常樹脂硬化物は、常温常湿環境に保管することで、空気中の水分を吸収する。リフロー試験においては樹脂硬化物中の水分が急速に蒸発することで、ボイドや欠陥や金属との界面の剥離が生じることがある。よってXはより小さい値の方が好ましい。またリフロー試験で発生した応力に関して、樹脂硬化物の樹脂部の強度が低く、そのためリフロー試験において、内部にボイドが発生することで絶縁性能が低下したり、金属と樹脂硬化物との界面が剥離したりすることがある。よってYはより大きい値の方が好ましい。さらに、例えばXの値が大きくても、Yが充分に大きいとリフロー耐性を維持でき、逆にYの値が小さくても、Xの値が充分に小さいことでリフロー耐性を維持できる。
このようなことから、式(I)を満たす本発明の樹脂組成物の硬化物である本発明の樹脂硬化物と金属板とを積層体とした際に、繰り返しの温度変化を受けても金属板から本発明の樹脂硬化物が剥がれ難く、繰り返しリフロー耐性に優れた金属板との積層体を提供することができる。
Normally, cured resin products absorb moisture from the air when stored at room temperature and humidity. In a reflow test, the moisture in the cured resin material evaporates rapidly, which can cause voids, defects, and peeling at the interface with the metal. Therefore, it is preferable for X to have a smaller value. In addition, regarding the stress generated in the reflow test, the strength of the resin part of the cured resin product is low, so in the reflow test, voids are generated internally, resulting in a decrease in insulation performance, and the interface between the metal and the cured resin product peels off. Sometimes I do something. Therefore, it is preferable for Y to have a larger value. Further, for example, even if the value of X is large, reflow resistance can be maintained if Y is sufficiently large, and conversely, even if the value of Y is small, reflow resistance can be maintained if the value of X is sufficiently small.
For this reason, when a laminate is made of the cured resin of the present invention, which is a cured product of the resin composition of the present invention that satisfies formula (I), and a metal plate, even when subjected to repeated temperature changes, the metal plate is It is possible to provide a laminate with a metal plate in which the cured resin of the present invention is difficult to peel off from the plate and has excellent repeated reflow resistance.
上記の観点から、本発明の樹脂組成物の硬化後の85℃、85%RHでの重量増加率をX(重量%)、無機フィラーを除く該樹脂組成物の硬化物の200℃における貯蔵弾性率をY(Pa)とした場合に、Y値は、2.01×107X+1.3×106より大きい値であることが好ましい。
また、Y値は、2.01×107X+7.0×108未満が好ましく、2.01×107X+7.0×107未満がより好ましい。
Y値が上記上限値未満であることで、繰り返しリフロー試験を経ることで発生する内部応力を抑制でき、得られる樹脂硬化物の割れや、金属と樹脂硬化物との界面剥離を抑制できる傾向にある。
上記の観点から、Y値は特に下記式(Ia)を満たすことが好ましい。
2.01×107X+7.0×107>Y
>2.01×107X+1.3×106 (Ia)
From the above viewpoint, the weight increase rate at 85°C and 85% RH after curing of the resin composition of the present invention is X (weight %), and the storage elasticity at 200°C of the cured product of the resin composition excluding inorganic fillers is When the ratio is Y (Pa), it is preferable that the Y value is larger than 2.01×10 7 X+1.3×10 6 .
Moreover, the Y value is preferably less than 2.01×10 7 X+7.0×10 8 , more preferably less than 2.01×10 7 X+7.0×10 7 .
When the Y value is less than the above upper limit, it is possible to suppress the internal stress that occurs through repeated reflow tests, and tends to suppress cracking of the resulting cured resin and interfacial peeling between the metal and the cured resin. be.
From the above viewpoint, it is particularly preferable that the Y value satisfies the following formula (Ia).
2.01×10 7 X+7.0×10 7 >Y
>2.01×10 7 X+1.3×10 6 (Ia)
なお、ここで、200℃の貯蔵弾性率を測定する硬化物は、本発明の樹脂組成物から無機フィラーを除いた組成物の硬化物であり、その貯蔵弾性率は、従前知られるどのような方法で測定された値であっても構わないが、具体的には後述の実施例の項に記載の方法で測定される値である。 Here, the cured product whose storage modulus at 200°C is measured is a cured product of the resin composition of the present invention excluding the inorganic filler, and its storage modulus is determined by any previously known method. Although the value may be measured by a method, specifically, it is a value measured by a method described in the Examples section below.
また、本発明の樹脂組成物の硬化後の85℃、85%RHでの重量増加率は、後述の実施例の項に記載の方法で測定される。 Further, the weight increase rate at 85° C. and 85% RH after curing of the resin composition of the present invention is measured by the method described in the Examples section below.
本発明の樹脂組成物から無機フィラーを除く樹脂組成物の硬化物の200℃における貯蔵弾性率Y(Pa)は、上記式(I)、好ましくは上記式(Ia)を満たす範囲において1.0×107Pa以上であることが好ましく、特に1.5×107Pa以上であることが好ましい。ただし、貯蔵弾性率が過度に大きいものは繰り返しリフロー試験を経ることで発生する内部応力が大きくなり、樹脂硬化物が割れたり、金属と樹脂硬化物との界面が剥離したりするため、通常、この貯蔵弾性率の上限は1.0×109Paである。
このように、硬化後の貯蔵弾性率を特定の範囲に制御することのできる樹脂組成物は、例えば後述するように、樹脂組成物を構成する成分に芳香族環のような剛直な構造を導入したり、反応基を複数有する多官能成分を導入し、硬化物の架橋密度を高めたりすることで実現することができる。
The storage modulus Y (Pa) at 200°C of the cured product of the resin composition of the present invention excluding the inorganic filler is 1.0 in the range satisfying the above formula (I), preferably the above formula (Ia). It is preferably at least ×10 7 Pa, particularly preferably at least 1.5 × 10 7 Pa. However, if the storage modulus is excessively large, the internal stress generated by repeated reflow tests will increase, causing the cured resin to crack or the interface between the metal and cured resin to separate. The upper limit of this storage modulus is 1.0×10 9 Pa.
In this way, a resin composition whose storage modulus after curing can be controlled within a specific range can be achieved by introducing a rigid structure such as an aromatic ring into the components constituting the resin composition, as described below. Alternatively, this can be achieved by introducing a polyfunctional component having a plurality of reactive groups and increasing the crosslinking density of the cured product.
また、本発明の樹脂組成物の硬化物の85℃、85%RHでの重量増加率X(重量%)は、上記式(I)、好ましくは式(Ia)を満たす範囲において1.5%以下であることが好ましく、1.2%以下であることがより好ましい。この重量増加率が上記上限値以下であることで、吸湿性が低く、高温高湿条件での耐電性能、界面剥離を抑制できる傾向にある。吸湿性の面から、この重量増加率X(重量%)は小さい程好ましい。ただし、硬化物の強度と絶縁性能との両立や製膜性の観点から、通常、その下限は0.20%である。
このように、85℃、85%RHでの重量増加率を特定の範囲とした樹脂組成物の硬化物は、例えば樹脂組成物を構成する成分に脂肪族骨格や芳香族環等の疎水性の高い構造を導入することにより重量増加率を制御することで得ることができる。より具体的には、樹脂硬化物に用いる樹脂組成物として、後述の特定エポキシ樹脂を所定の割合で含む樹脂組成物を用いることで実現することができる。
Further, the weight increase rate X (weight %) of the cured product of the resin composition of the present invention at 85° C. and 85% RH is 1.5% in the range satisfying the above formula (I), preferably formula (Ia). It is preferably at most 1.2%, more preferably at most 1.2%. When this weight increase rate is less than or equal to the above upper limit value, the hygroscopicity is low, and electrical resistance performance under high temperature and high humidity conditions tends to be suppressed and interfacial peeling can be suppressed. From the viewpoint of hygroscopicity, it is preferable that this weight increase rate X (weight %) is as small as possible. However, from the viewpoint of achieving both strength and insulation performance of the cured product and film formability, the lower limit is usually 0.20%.
In this way, a cured product of a resin composition whose weight increase rate at 85° C. and 85% RH is within a specific range can be obtained by, for example, adding hydrophobic components such as aliphatic skeletons and aromatic rings to the components constituting the resin composition. This can be achieved by controlling the weight increase rate by introducing a high structure. More specifically, this can be achieved by using a resin composition containing a specific epoxy resin described below in a predetermined ratio as the resin composition used for the cured resin product.
上記式(I)、好ましくは式(Ia)を満たすと共に、好適な貯蔵弾性率、重量増加率を満たす樹脂組成物の硬化物は、例えば、後述の特定のエポキシ樹脂と多官能エポキシ樹脂を所定の割合で含む樹脂組成物を用いることで実現することができる。 A cured product of a resin composition that satisfies the above formula (I), preferably formula (Ia), and also satisfies a suitable storage modulus and weight increase rate can be obtained by, for example, using a specific epoxy resin and a polyfunctional epoxy resin as described below. This can be achieved by using a resin composition containing a ratio of .
[樹脂組成物]
本発明の樹脂組成物は、該樹脂組成物の硬化物の85℃、85%RHでの重量増加率と無機フィラーを除く該樹脂組成物の硬化物の200℃における貯蔵弾性率の関係で前述の式(I)、好ましくは式(Ia)を満たすものであればよく、特に制限はないが、通常、樹脂成分と、硬化剤、硬化触媒、必要に応じて用いられるその他の成分、塗布スラリーとするための溶剤等で構成される。また、本発明の樹脂組成物は、金属との密着性向上の観点から、窒素原子を含有する複素環構造を有する化合物を含むことが好ましい。
[Resin composition]
The resin composition of the present invention has the above-described relationship between the weight increase rate at 85°C and 85% RH of the cured product of the resin composition and the storage modulus at 200°C of the cured product of the resin composition excluding inorganic fillers. Although there is no particular restriction as long as it satisfies formula (I), preferably formula (Ia), it usually includes a resin component, a curing agent, a curing catalyst, other components used as necessary, and a coating slurry. It consists of a solvent, etc. Further, the resin composition of the present invention preferably contains a compound having a nitrogen atom-containing heterocyclic structure from the viewpoint of improving adhesion to metal.
<樹脂>
本発明の樹脂組成物に含まれる樹脂としては、硬化剤や硬化触媒の存在下で硬化し、上記の貯蔵弾性率や重量増加率を満たす硬化物を得ることができるものであればよく、特に限定されない。特に熱硬化性樹脂であることが製造容易性の点から好ましい。
<Resin>
The resin contained in the resin composition of the present invention may be any resin as long as it can be cured in the presence of a curing agent or a curing catalyst to obtain a cured product that satisfies the above storage modulus and weight increase rate. Not limited. In particular, a thermosetting resin is preferred from the viewpoint of ease of manufacture.
熱硬化性樹脂としては、具体的には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、マレイミド樹脂等が挙げられる。これらの中で、粘度、耐熱性、吸湿性、取扱い性の観点から、エポキシ樹脂が好ましい。エポキシ樹脂としては、例えば、エポキシ基含有ケイ素化合物、脂肪族型エポキシ樹脂、ビスフェノールAまたはF型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、多官能型エポキシ樹脂、高分子型エポキシ樹脂等が挙げられる。 Specific examples of the thermosetting resin include epoxy resin, phenol resin, polycarbonate resin, unsaturated polyester resin, urethane resin, melamine resin, urea resin, and maleimide resin. Among these, epoxy resins are preferred from the viewpoints of viscosity, heat resistance, hygroscopicity, and handleability. Examples of the epoxy resin include epoxy group-containing silicon compounds, aliphatic epoxy resins, bisphenol A or F epoxy resins, novolak epoxy resins, alicyclic epoxy resins, glycidyl ester epoxy resins, polyfunctional epoxy resins, Examples include polymeric epoxy resins.
本発明の樹脂組成物は、樹脂を、無機フィラーを除く樹脂組成物の固形分100重量%中に5重量%以上含有することが好ましく、30重量%以上含有することがより好ましく、50重量%以上含有することがさらに好ましい。本発明の樹脂組成物は、樹脂を、無機フィラーを除く樹脂組成物の固形分100重量%中に、99重量%以下含有することがより好ましい。樹脂の含有量が上記下限値以上であると、成形性が良好となり、上記上限値以下であると他の成分の含有量を確保することができ、熱伝導性を高めることができる傾向にある。 The resin composition of the present invention preferably contains 5% by weight or more of the resin, more preferably 30% by weight or more, and 50% by weight of the resin in 100% by weight of the solid content of the resin composition excluding inorganic fillers. It is more preferable to contain the above amount. The resin composition of the present invention more preferably contains 99% by weight or less of the resin in 100% by weight of the solid content of the resin composition excluding inorganic fillers. When the content of the resin is at least the above lower limit, moldability becomes good, and when it is at or below the above upper limit, the content of other components can be secured, and thermal conductivity tends to be improved. .
(エポキシ樹脂)
エポキシ樹脂とは、分子内に1個以上のオキシラン環(エポキシ基)を有する化合物の総称である。また、エポキシ樹脂に含まれるオキシラン環(エポキシ基)は脂環式エポキシ基、グリシジル基のどちらでも構わないが、反応速度もしくは耐熱性の観点から、グリシジル基であることがより好ましい。
(Epoxy resin)
Epoxy resin is a general term for compounds having one or more oxirane rings (epoxy groups) in the molecule. Further, the oxirane ring (epoxy group) contained in the epoxy resin may be either an alicyclic epoxy group or a glycidyl group, but from the viewpoint of reaction rate or heat resistance, a glycidyl group is more preferable.
本発明で用いるエポキシ樹脂は、芳香族オキシラン環(エポキシ基)含有化合物であってもよい。その具体例としては、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールAD、ビスフェノールS、テトラメチルビスフェノールA、テトラメチルビスフェノールF、テトラメチルビスフェノールAD、テトラメチルビスフェノールS、テトラフルオロビスフェノールAなどのビスフェノール類をグリシジル化したビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型のエポキシ樹脂、ジヒドロキシナフタレン、9,9-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フルオレンなどの2価のフェノール類をグリシジル化したエポキシ樹脂、1,1,1-トリス(4-ヒドロキシフェニル)メタンなどのトリスフェノール類をグリシジル化したエポキシ樹脂、1,1,2,2-テトラキス(4-ヒドロキシフェニル)エタンなどのテトラキスフェノール類をグリシジル化したエポキシ樹脂、フェノールノボラック、クレゾールノボラック、ビスフェノールA、ノボラック、臭素化ビスフェノールAノボラックなどのノボラック類をグリシジル化したノボラック型エポキシ樹脂などが挙げられる。 The epoxy resin used in the present invention may be a compound containing an aromatic oxirane ring (epoxy group). Specific examples include glycidylated bisphenols such as bisphenol A, bisphenol F, bisphenol AD, bisphenol S, tetramethylbisphenol A, tetramethylbisphenol F, tetramethylbisphenol AD, tetramethylbisphenol S, and tetrafluorobisphenol A. Bisphenol type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, dihydroxynaphthalene, epoxy resin glycidylated divalent phenols such as 9,9-bis(4-hydroxyphenyl)fluorene, 1,1,1-tris(4- Epoxy resins glycidylated from trisphenols such as hydroxyphenyl)methane, epoxy resins glycidylated from tetrakisphenols such as 1,1,2,2-tetrakis(4-hydroxyphenyl)ethane, phenol novolak, cresol novolac, Examples include novolak-type epoxy resins obtained by glycidylating novolacs such as bisphenol A, novolak, and brominated bisphenol A novolak.
本発明の樹脂組成物は、本発明の樹脂組成物に含まれる全樹脂成分100重量%中にエポキシ樹脂を20重量%以上含有することが好ましく、45重量%以上含有することがより好ましい。本発明の樹脂組成物中のエポキシ樹脂の含有量の上限は特になく、全樹脂成分100重量%中にエポキシ樹脂を100重量%含有していてもよい。エポキシ樹脂を上記範囲で含むことで、樹脂組成物の硬化物の高弾性化と重量増加率のコントロールが容易となり、貯蔵弾性率と重量増加率が前述の特定範囲となりやすくなる傾向にある。 The resin composition of the present invention preferably contains epoxy resin in an amount of 20% by weight or more, more preferably 45% by weight or more, based on 100% by weight of all resin components contained in the resin composition of the present invention. There is no particular upper limit to the content of the epoxy resin in the resin composition of the present invention, and the epoxy resin may be contained in an amount of 100% by weight in 100% by weight of the total resin components. By including the epoxy resin in the above range, it becomes easy to increase the elasticity of the cured product of the resin composition and control the weight increase rate, and the storage elastic modulus and weight increase rate tend to fall within the above-mentioned specific ranges.
以下に本発明で用いるエポキシ樹脂として好適なエポキシ樹脂について説明する。 Epoxy resins suitable as the epoxy resin used in the present invention will be explained below.
((多官能エポキシ樹脂))
本発明の樹脂組成物は、一分子中に3個以上のオキシラン環(エポキシ基)を有するエポキシ樹脂(以下、「多官能エポキシ樹脂」と称す場合がある。)を含むことが好ましい。
((Polyfunctional epoxy resin))
The resin composition of the present invention preferably contains an epoxy resin having three or more oxirane rings (epoxy groups) in one molecule (hereinafter sometimes referred to as "polyfunctional epoxy resin").
本発明の樹脂組成物が多官能エポキシ樹脂を含むことにより、極性の高いオキシラン環(エポキシ基)を高密度で導入することが可能であり、それにより、ファンデルワールス力や水素結合といった物理的相互作用の効果が増し、複合成形体における金属と樹脂硬化物との密着性を向上させることができる。
また、多官能エポキシ樹脂を含むことにより、熱硬化後の樹脂硬化物の貯蔵弾性率を高くすることができ、それにより被着体である金属の凹凸部分に樹脂組成物の硬化物が入り込んだ後、強固なアンカー効果を発現し、金属と樹脂硬化物との密着性を向上させることができる。
By containing the polyfunctional epoxy resin in the resin composition of the present invention, it is possible to introduce highly polar oxirane rings (epoxy groups) at high density, thereby making it possible to introduce physical forces such as van der Waals forces and hydrogen bonds. The interaction effect increases, and the adhesion between the metal and the cured resin in the composite molded article can be improved.
In addition, by including a polyfunctional epoxy resin, the storage elastic modulus of the cured resin product after thermosetting can be increased, which allows the cured product of the resin composition to penetrate into the uneven parts of the metal that is the adherend. After that, a strong anchor effect can be developed and the adhesion between the metal and the cured resin can be improved.
熱硬化後の硬化物の貯蔵弾性率を高くする、特にパワー半導体など発熱量の多い場合に重要になる高温時の貯蔵弾性率を高くする観点からは、分子内に3個以上のオキシラン環(エポキシ基)を有するエポキシ樹脂が好ましく、さらに分子内に4個以上のグリシジル基を有するエポキシ樹脂がより一層好ましい。分子内に複数のオキシラン環(エポキシ基)、特にグリシジル基を有することで、硬化物の架橋密度が向上し、得られる樹脂硬化物がより高強度となる。それにより、繰り返しリフロー試験において樹脂硬化物に内部応力が発生した際に、樹脂硬化物が変形したり、破壊したりせずに、形態を保持することで、樹脂硬化物内にボイド等の空隙が発生するのを抑制することができる。多官能エポキシ樹脂の一分子中のオキシラン環(エポキシ基)の数の上限は特にないが、10個以下が好ましく、8個以下がより好ましい。 From the viewpoint of increasing the storage modulus of the cured product after thermosetting, especially the storage modulus at high temperatures, which is important in cases such as power semiconductors that generate a large amount of heat, three or more oxirane rings ( Epoxy resins having epoxy groups) are preferred, and epoxy resins having 4 or more glycidyl groups in the molecule are even more preferred. By having a plurality of oxirane rings (epoxy groups), particularly glycidyl groups, in the molecule, the crosslinking density of the cured product is improved, and the resulting cured resin product has higher strength. As a result, when internal stress occurs in the cured resin product during repeated reflow tests, the cured resin product maintains its shape without deforming or breaking, thereby creating voids and other voids within the cured resin product. can be suppressed from occurring. Although there is no particular upper limit to the number of oxirane rings (epoxy groups) in one molecule of the polyfunctional epoxy resin, it is preferably 10 or less, more preferably 8 or less.
また、多官能エポキシ樹脂の分子量は特に限定されないが、1,000以下であることが好ましく、800以下であることがより好ましく、600以下であることがさらに好ましい。また、多官能エポキシ樹脂の分子量は100以上であることが好ましく、150以上であることがより好ましく、特に150~600であることが好ましい。 Further, the molecular weight of the polyfunctional epoxy resin is not particularly limited, but is preferably 1,000 or less, more preferably 800 or less, and even more preferably 600 or less. Further, the molecular weight of the polyfunctional epoxy resin is preferably 100 or more, more preferably 150 or more, and particularly preferably 150 to 600.
多官能エポキシ樹脂の一分子中のオキシラン環(エポキシ基)の数と分子量が上記範囲であることで、本発明の樹脂硬化物内のボイド等の空隙を抑制し、上述した式(I)を満たすことが容易になる傾向がある。
さらに、エポキシ樹脂のオキシラン環(エポキシ基)の反応性を向上させることで、反応途中の水酸基量を減らし、重量増加率(吸湿性)を抑制することができる。特に、後述する特定エポキシ樹脂と多官能エポキシ樹脂を組み合わせて樹脂組成物を製造することにより、樹脂組成物の硬化物の高弾性化と低吸湿化を両立することが可能となる。
By having the number and molecular weight of oxirane rings (epoxy groups) in one molecule of the polyfunctional epoxy resin within the above range, voids such as voids in the cured resin product of the present invention are suppressed, and the formula (I) described above is suppressed. They tend to be easier to meet.
Furthermore, by improving the reactivity of the oxirane ring (epoxy group) of the epoxy resin, the amount of hydroxyl groups during the reaction can be reduced and the weight increase rate (hygroscopicity) can be suppressed. In particular, by manufacturing a resin composition by combining a specific epoxy resin described below and a polyfunctional epoxy resin, it becomes possible to achieve both high elasticity and low moisture absorption of the cured product of the resin composition.
多官能エポキシ樹脂としては、具体的にはエポキシ基を3つ以上有するエポキシ樹脂が好ましく、例えばナガセケムテックス社製の、EX321L、DLC301、DLC402等を用いることができる。 Specifically, as the polyfunctional epoxy resin, an epoxy resin having three or more epoxy groups is preferable, and for example, EX321L, DLC301, DLC402, etc. manufactured by Nagase ChemteX can be used.
これらの多官能エポキシ樹脂は1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 These polyfunctional epoxy resins may be used alone or in combination of two or more.
本発明の樹脂組成物中の多官能エポキシ樹脂樹脂の含有量は特に限定されないが、無機フィラーを除く樹脂組成物の固形分100重量%中に5重量%以上含有することが好ましく、10重量%以上含有することがより好ましい。また、50重量%以下含有することが好ましく、特に10重量%以上、50重量%以下含有することが好ましい。多官能エポキシ樹脂の含有量が上記下限以上であると、多官能エポキシ樹脂を含有することによる前述の効果を有効に得ることができる。一方、多官能エポキシ樹脂の含有量が上記上限以下であることにより、樹脂硬化物の吸湿性を抑制し、且つ樹脂硬化物の強度性能を優れたものにし、それらの性能を両立することが可能となる。 The content of the polyfunctional epoxy resin in the resin composition of the present invention is not particularly limited, but it is preferably contained at 5% by weight or more, and preferably 10% by weight in 100% by weight of the solid content of the resin composition excluding inorganic fillers. It is more preferable to contain the above amount. Further, the content is preferably 50% by weight or less, particularly preferably 10% by weight or more and 50% by weight or less. When the content of the polyfunctional epoxy resin is at least the above lower limit, the above-mentioned effects due to the inclusion of the polyfunctional epoxy resin can be effectively obtained. On the other hand, by setting the content of the polyfunctional epoxy resin at or below the above upper limit, it is possible to suppress the hygroscopicity of the cured resin product and to improve the strength performance of the cured resin product, making it possible to achieve both of these properties. becomes.
((特定エポキシ樹脂))
本発明の樹脂組成物中の樹脂は、ビフェニル構造を有する重量平均分子量が10,000以上であるエポキシ樹脂(以下、「特定エポキシ樹脂」と称す場合がある。)を含むことが好ましい。
((Specified epoxy resin))
The resin in the resin composition of the present invention preferably contains an epoxy resin having a biphenyl structure and a weight average molecular weight of 10,000 or more (hereinafter sometimes referred to as "specific epoxy resin").
なお、以下において、「有機基」とは、炭素原子を含む基であれば如何なる基であってもよい。有機基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アリール基等が挙げられ、それらはハロゲン原子や、ヘテロ原子を有する基や、他の炭化水素基で置換されていても構わない。 In addition, in the following, the "organic group" may be any group as long as it contains a carbon atom. Examples of the organic group include an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, and the like, which may be substituted with a halogen atom, a group having a hetero atom, or another hydrocarbon group.
ビフェニル構造を有する重量平均分子量が10,000以上である特定エポキシ樹脂は、好ましくは下記構造式(1)で表される構造(以下、「構造(1)」と称す場合がある。)および下記構造式(2)で表される構造(以下、「構造(2)」と称す場合がある。)から選ばれる少なくとも一つの構造を更に有することが好ましい。 The specific epoxy resin having a biphenyl structure and a weight average molecular weight of 10,000 or more preferably has a structure represented by the following structural formula (1) (hereinafter sometimes referred to as "structure (1)") and a structure represented by the following structural formula (1). It is preferable to further have at least one structure selected from the structure represented by Structural Formula (2) (hereinafter sometimes referred to as "Structure (2)").
(式(1)中、R1およびR2はそれぞれ有機基を表し、式(2)中、R3は2価の環状有機基を表す。) (In formula (1), R 1 and R 2 each represent an organic group, and in formula (2), R 3 represents a divalent cyclic organic group.)
また、ビフェニル構造を有する重量平均分子量が10,000以上である特定エポキシ樹脂は、下記構造式(3)で表される構造(以下、「構造(3)」と称す場合がある。)を有することが好ましい。 In addition, a specific epoxy resin having a biphenyl structure and a weight average molecular weight of 10,000 or more has a structure represented by the following structural formula (3) (hereinafter sometimes referred to as "Structure (3)"). It is preferable.
(式(3)中、R4、R5、R6、R7は、それぞれ独立に分子量15以上の有機基を表す。) (In formula (3), R 4 , R 5 , R 6 , and R 7 each independently represent an organic group with a molecular weight of 15 or more.)
上記式(1)において、R1およびR2のうちの少なくとも一方は、分子量が16以上、特に分子量16~1000の有機基であることが好ましい。例えば、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基等のアルキル基、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、フルオレニル基等のアリール基が挙げられる。 In the above formula (1), at least one of R 1 and R 2 is preferably an organic group having a molecular weight of 16 or more, particularly a molecular weight of 16 to 1,000. Examples include alkyl groups such as ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, and heptyl group, and aryl groups such as phenyl group, tolyl group, xylyl group, naphthyl group, and fluorenyl group.
R1およびR2は共に分子量16以上の有機基であってもよく、一方が分子量16以上の有機基で、他方が分子量15以下の有機基又は水素原子であってもよい。好ましくは、R1およびR2うちの一方が分子量16以上の有機基で他方が分子量15以下の有機基であり、特にいずれか一方がメチル基で、他方がフェニル基であることが好ましい。これらの基であることで、樹脂粘度等の取扱い性の制御が容易になり、樹脂硬化物の強度が向上する傾向にある。 R 1 and R 2 may both be organic groups with a molecular weight of 16 or more, one of which may be an organic group with a molecular weight of 16 or more, and the other may be an organic group with a molecular weight of 15 or less or a hydrogen atom. Preferably, one of R 1 and R 2 is an organic group with a molecular weight of 16 or more and the other is an organic group with a molecular weight of 15 or less, and it is particularly preferable that one of them is a methyl group and the other is a phenyl group. These groups facilitate control of handling properties such as resin viscosity, and tend to improve the strength of cured resin products.
式(2)において、R3は2価の環状有機基であり、ベンゼン環構造、ナフタレン環構造、フルオレン環構造等の芳香族環構造であってもよいし、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン等の脂肪族環構造であってもよい。また、それらは独立に、炭化水素基、又はハロゲン原子等の置換基を有していても構わない。 In formula (2), R 3 is a divalent cyclic organic group, which may be an aromatic ring structure such as a benzene ring structure, a naphthalene ring structure, or a fluorene ring structure, or an aromatic ring structure such as cyclobutane, cyclopentane, or cyclohexane. It may also be an aliphatic ring structure. Moreover, they may independently have a substituent such as a hydrocarbon group or a halogen atom.
R3の2価の結合部は、単一の炭素原子にある2価基であっても構わないし、異なる炭素原子にある2価基であっても構わない。好ましくは、炭素数6~100の2価の芳香族基、シクロプロパンやシクロヘキサンのような炭素数2~100のシクロアルカンに由来する2価の基が挙げられる。R3は特に下記構造式(4)で表される3,3,5-トリメチル-1,1-シクロヘキシレン基であることが、樹脂粘度等の取扱い性の制御や硬化物の強度の観点から好ましい。 The divalent bonding portion of R 3 may be a divalent group located on a single carbon atom or may be a divalent group located on different carbon atoms. Preferred examples include divalent aromatic groups having 6 to 100 carbon atoms and divalent groups derived from cycloalkanes having 2 to 100 carbon atoms, such as cyclopropane and cyclohexane. In particular, R 3 is a 3,3,5-trimethyl-1,1-cyclohexylene group represented by the following structural formula (4), from the viewpoint of controlling handleability such as resin viscosity and the strength of the cured product. preferable.
式(3)において、R4、R5、R6、R7は、それぞれ独立に分子量15以上の有機基である。好ましくは分子量15~1000のアルキル基であり、特にR4、R5、R6、R7のすべてがメチル基であることが、樹脂粘度等の取扱い性の制御や硬化物の強度の観点から好ましい。 In formula (3), R 4 , R 5 , R 6 , and R 7 are each independently an organic group having a molecular weight of 15 or more. Preferably, it is an alkyl group with a molecular weight of 15 to 1000, and in particular, all of R 4 , R 5 , R 6 , and R 7 are methyl groups, from the viewpoint of controlling handleability such as resin viscosity and the strength of the cured product. preferable.
特定エポキシ樹脂は、構造(1)および構造(2)のいずれか一方とビフェニル構造とを含むエポキシ樹脂であることが好ましく、特に構造(1)および構造(2)のいずれか一方と、構造(3)とを含むエポキシ樹脂であることがより好ましい。特定エポキシ樹脂がこれらの構造を含むことで、硬化物の吸湿性を抑制し、且つ樹脂組成物の強度保持の性能の両立できる傾向にある。 The specific epoxy resin is preferably an epoxy resin containing one of structure (1) and structure (2) and a biphenyl structure, particularly one of structure (1) and structure (2) and structure ( More preferably, it is an epoxy resin containing 3). When the specific epoxy resin contains these structures, it tends to be possible to suppress the hygroscopicity of the cured product and maintain the strength of the resin composition.
このような特定エポキシ樹脂は、一般的なビスフェノールA骨格又はビスフェノールF骨格を有するエポキシ樹脂と比較して、疎水性の炭化水素および芳香族構造を多く含むため、特定エポキシ樹脂を配合することにより、樹脂組成物の硬化物の吸湿量を低減することができる。
また、吸湿量を低減するという観点から、特定エポキシ樹脂は疎水性構造である構造(1)、(2)、(3)を多く含むものが好ましい。
These specific epoxy resins contain more hydrophobic hydrocarbons and aromatic structures than general epoxy resins having a bisphenol A skeleton or bisphenol F skeleton, so by blending the specific epoxy resin, The amount of moisture absorbed by the cured product of the resin composition can be reduced.
Moreover, from the viewpoint of reducing the amount of moisture absorption, it is preferable that the specific epoxy resin contains a large amount of hydrophobic structures (1), (2), and (3).
特定エポキシ樹脂の重量平均分子量は、10,000以上であることが好ましく、20,000以上であることがより好ましく、25,000以上であることがさらに好ましい。また、80,000以下であることが好ましく、70,000以下であることがより好ましく、25,000以上70,000以下であることが特に好ましい。 The weight average molecular weight of the specific epoxy resin is preferably 10,000 or more, more preferably 20,000 or more, and even more preferably 25,000 or more. Further, it is preferably 80,000 or less, more preferably 70,000 or less, and particularly preferably 25,000 or more and 70,000 or less.
また、特定エポキシ樹脂はより疎水性であることが好ましく、エポキシ当量は大きい方がよい。具体的には特定エポキシ樹脂のエポキシ当量は3,000g/当量以上が好ましく、4,000g/当量以上がより好ましく、5,000g/当量以上がさらに好ましい。また、特定エポキシ樹脂のエポキシ当量は20,000g/当量以下が好ましく、5,000g/当量以上20,000g/当量以下であることがより好ましい。 Further, the specific epoxy resin is preferably more hydrophobic, and the epoxy equivalent is preferably larger. Specifically, the epoxy equivalent of the specific epoxy resin is preferably 3,000 g/equivalent or more, more preferably 4,000 g/equivalent or more, and even more preferably 5,000 g/equivalent or more. Further, the epoxy equivalent of the specific epoxy resin is preferably 20,000 g/equivalent or less, and more preferably 5,000 g/equivalent or more and 20,000 g/equivalent or less.
なお、ここで、エポキシ樹脂の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定されたポリスチレン換算の値である。
また、エポキシ当量は、「1当量のエポキシ基を含むエポキシ樹脂の重量」と定義され、JIS K7236に準じて測定することができる。
Here, the weight average molecular weight of the epoxy resin is a polystyrene equivalent value measured by gel permeation chromatography.
Further, the epoxy equivalent is defined as "the weight of the epoxy resin containing 1 equivalent of epoxy group", and can be measured according to JIS K7236.
このような特定エポキシ樹脂は、1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。特定エポキシ樹脂は複数のエポキシ基を有していてもよい。 Only one type of such specific epoxy resin may be used, or two or more types may be used in combination. The specific epoxy resin may have multiple epoxy groups.
本発明の樹脂組成物中の特定エポキシ樹脂の含有量は特に限定されないが、無機フィラーを除く樹脂組成物の固形分100重量%中に5重量%以上が好ましく、10重量%以上がより好ましい。また、50重量%以下が好ましく、40重量%以下がより好ましい。特定エポキシ樹脂の含有量が上記上限値以下であることで、硬化物の貯蔵弾性率が向上又は維持され、リフロー耐性が向上する傾向にある。特定エポキシ樹脂の含有量が上記下限値以上であることで、樹脂組成物の塗布が容易になり、得られる樹脂硬化物の柔軟性が得られる傾向にある。 The content of the specific epoxy resin in the resin composition of the present invention is not particularly limited, but is preferably 5% by weight or more, more preferably 10% by weight or more based on 100% by weight of the solid content of the resin composition excluding inorganic fillers. Further, it is preferably 50% by weight or less, more preferably 40% by weight or less. When the content of the specific epoxy resin is at most the above upper limit, the storage modulus of the cured product tends to be improved or maintained, and the reflow resistance tends to improve. When the content of the specific epoxy resin is at least the above lower limit, the resin composition can be easily applied, and the resulting cured resin product tends to have flexibility.
((特定エポキシ樹脂と多官能エポキシ樹脂の含有量比))
本発明の樹脂組成物は、エポキシ樹脂として、特定エポキシ樹脂と多官能エポキシ樹脂とを共に含有することが、樹脂組成物の硬化物の高弾性化と低吸湿化をバランスさせて、前記式(I)、好ましくは前記式(Ia)を満たす上で好ましい。
((Content ratio of specific epoxy resin and polyfunctional epoxy resin))
In the resin composition of the present invention, containing both a specific epoxy resin and a polyfunctional epoxy resin as the epoxy resin balances high elasticity and low moisture absorption of the cured product of the resin composition, and the formula ( I), preferably satisfying the above formula (Ia).
本発明の樹脂組成物が特定エポキシ樹脂と多官能エポキシ樹脂とを共に含有する場合、特定エポキシ樹脂と多官能エポキシ樹脂との含有量比は特に限定されないが、特定エポキシ樹脂:多官能エポキシ樹脂=10~90:90~10(重量比)であることが好ましく、20~80:80~20(重量比)であることがより好ましく、30~70:70~30(重量比)であることが特に好ましい。 When the resin composition of the present invention contains both a specific epoxy resin and a polyfunctional epoxy resin, the content ratio of the specific epoxy resin and the polyfunctional epoxy resin is not particularly limited, but specific epoxy resin: polyfunctional epoxy resin = The ratio is preferably 10-90:90-10 (weight ratio), more preferably 20-80:80-20 (weight ratio), and 30-70:70-30 (weight ratio). Particularly preferred.
((その他のエポキシ樹脂))
本発明の樹脂組成物は、特定エポキシ樹脂および多官能エポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂を含有していてもよい。本発明の樹脂組成物に含まれる特定エポキシ樹脂および多官能エポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂としては、特に制限はないが、例えばビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂等のビスフェノール類をグリシジル化した各種ビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル類をグリシジル化した各種ビフェニル型のエポキシ樹脂、ジヒドロキシナフタレン、9,9-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フルオレンなどの2つの水酸基を有する芳香族性を有する化合物類をグリシジル化したエポキシ樹脂、1,1,1-トリス(4-ヒドロキシフェニル)メタンなどのトリスフェノール類をグリシジル化したエポキシ樹脂、1,1,2,2-テトラキス(4-ヒドロキシフェニル)エタンなどのテトラキスフェノール類をグリシジル化したエポキシ樹脂、フェノールノボラック、クレゾールノボラック、ビスフェノールAノボラック、臭素化ビスフェノールAノボラックなどのノボラック類をグリシジル化したノボラック型エポキシ樹脂、およびシリコーン含有エポキシ樹脂から選ばれる1種又は2種以上が好ましい。
((Other epoxy resins))
The resin composition of the present invention may contain epoxy resins other than the specific epoxy resin and polyfunctional epoxy resin. The epoxy resin other than the specific epoxy resin and polyfunctional epoxy resin contained in the resin composition of the present invention is not particularly limited, but for example, glycidylated bisphenols such as bisphenol A epoxy resin and bisphenol F epoxy resin are used. Various bisphenol-type epoxy resins, various biphenyl-type epoxy resins obtained by glycidylating biphenyls, aromatic compounds having two hydroxyl groups such as dihydroxynaphthalene, 9,9-bis(4-hydroxyphenyl)fluorene, etc. Epoxy resins prepared by glycidylation of trisphenols such as 1,1,1-tris(4-hydroxyphenyl)methane, and tetrakis-based epoxy resins such as 1,1,2,2-tetrakis(4-hydroxyphenyl)ethane. One or two types selected from epoxy resins in which phenols are glycidylated, novolak-type epoxy resins in which novolacs are glycidylated, such as phenol novolak, cresol novolac, bisphenol A novolac, and brominated bisphenol A novolak, and silicone-containing epoxy resins. The above is preferable.
<無機フィラー>
本発明において、無機フィラーは凝集無機フィラー及び非凝集無機フィラーを含む。
<Inorganic filler>
In the present invention, the inorganic filler includes an agglomerated inorganic filler and a non-agglomerated inorganic filler.
本発明の樹脂組成物は凝集無機フィラーを含む。
本発明の樹脂組成物は、凝集無機フィラーに加え、非凝集無機フィラーを含んでいてもよい。非凝集無機フィラーには、後述する球状フィラーも含まれる。
The resin composition of the present invention contains an aggregated inorganic filler.
The resin composition of the present invention may contain a non-agglomerated inorganic filler in addition to the agglomerated inorganic filler. The non-agglomerated inorganic filler also includes the spherical filler described below.
本発明の樹脂組成物が凝集無機フィラーを含有することで、樹脂硬化物の熱伝導性及び絶縁性の向上と線膨張係数の制御が可能となる。特に、後述する加圧工程において、凝集無機フィラーが互いに接触することで変形し、面で接触することで熱伝導パスがより多く形成されて高熱伝導率の樹脂硬化物を得ることができる。また、凝集無機フィラーが変形することでフィラー間の空隙ないしはボイドを効果的に除去でき、絶縁性が向上する。 By containing the agglomerated inorganic filler in the resin composition of the present invention, it becomes possible to improve the thermal conductivity and insulation properties of the cured resin product and to control the coefficient of linear expansion. In particular, in the pressurization step described below, the aggregated inorganic fillers are deformed by contacting each other, and by contacting on the surface, more heat conduction paths are formed, and a cured resin product with high thermal conductivity can be obtained. Moreover, by deforming the aggregated inorganic filler, gaps or voids between the fillers can be effectively removed, and insulation properties are improved.
本発明の樹脂組成物は樹脂と無機フィラーを含み、特に前述の本発明に好適なエポキシ樹脂と凝集無機フィラーとを組み合わせて用いることで、凝集無機フィラーが後述の加圧工程で変形した後もフィラーの変形状態を維持することができる。さらに、本発明の樹脂組成物の硬化後の重量増加率が前述の特定の範囲であることで、吸湿リフロー工程を経ても、フィラーの変形状態を維持することができる。 The resin composition of the present invention contains a resin and an inorganic filler, and by using the above-mentioned epoxy resin suitable for the present invention in combination with an agglomerated inorganic filler, even after the agglomerated inorganic filler is deformed in the pressurizing step described below, The deformed state of the filler can be maintained. Furthermore, since the weight increase rate after curing of the resin composition of the present invention is within the above-mentioned specific range, the deformed state of the filler can be maintained even after the moisture absorption reflow process.
樹脂組成物及び樹脂硬化物が、シリカやアルミナといった単一のフィラーのみを含有している場合、加圧工程を経ても、フィラー同士の接触は点接触となり、効果的に熱伝導パスを形成することができない。さらに、フィラー間の隙間の空隙ないしはボイドを除去できずに、絶縁性が低下する場合もある。 When the resin composition and cured resin material contain only a single filler such as silica or alumina, the contact between the fillers becomes point contact even after the pressurization process, effectively forming a heat conduction path. I can't. Furthermore, there are cases in which the insulation properties are lowered because voids or gaps between the fillers cannot be removed.
凝集無機フィラーの凝集形態は走査型電子顕微鏡(SEM)により確認することができる。 The aggregation form of the agglomerated inorganic filler can be confirmed using a scanning electron microscope (SEM).
(凝集無機フィラー)
凝集無機フィラーとしては、電気絶縁性のものが使用でき、金属炭化物、金属酸化物及び金属窒化物からなる群から選ばれる少なくとも1種の無機粒子から構成されるものが挙げられる。
(agglomerated inorganic filler)
As the agglomerated inorganic filler, an electrically insulating filler can be used, and examples thereof include those composed of at least one kind of inorganic particles selected from the group consisting of metal carbides, metal oxides, and metal nitrides.
金属炭化物の例としては、炭化ケイ素、炭化チタン、炭化タングステン等が挙げられる。
金属酸化物の例としては、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化カルシウム、酸化亜鉛、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化イッテルビウム、サイアロン(ケイ素、アルミニウム、酸素、窒素からなるセラミックス)等が挙げられる。
金属窒化物の例としては、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等が挙げられる。
Examples of metal carbides include silicon carbide, titanium carbide, tungsten carbide, and the like.
Examples of metal oxides include magnesium oxide, aluminum oxide, silicon oxide, calcium oxide, zinc oxide, yttrium oxide, zirconium oxide, cerium oxide, ytterbium oxide, and sialon (ceramics made of silicon, aluminum, oxygen, and nitrogen). Can be mentioned.
Examples of metal nitrides include boron nitride, aluminum nitride, silicon nitride, and the like.
特にパワー半導体等、絶縁性が要求される用途に用いる場合は、凝集無機フィラーは、体積抵抗率が1×1013Ω・cm以上、特に1×1014Ω・cm以上の絶縁性に優れた無機化合物よりなることが好ましい。中でも、樹脂硬化物の電気絶縁性が十分であることから、凝集無機フィラーを構成する無機粒子は、金属酸化物及び/又は金属窒化物からなることが好ましい。 In particular, when used in applications that require insulation, such as power semiconductors, agglomerated inorganic fillers have excellent insulation properties with a volume resistivity of 1×10 13 Ω・cm or more, especially 1×10 14 Ω・cm or more. Preferably, it is made of an inorganic compound. Among these, the inorganic particles constituting the aggregated inorganic filler are preferably made of metal oxide and/or metal nitride, since the cured resin has sufficient electrical insulation properties.
このような金属酸化物や金属窒化物として、具体的には、アルミナ(Al2O3、体積抵抗率1×1014Ω・cm)、窒化アルミニウム(AlN、体積抵抗率1×1014Ω・cm)、窒化ホウ素(BN、体積抵抗率1×1014Ω・cm)、窒化ケイ素(Si3N4、体積抵抗率1×1014Ω・cm)、シリカ(SiO2、体積抵抗率1×1014Ω・cm)などが挙げられ、なかでも、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、シリカが好ましく、とりわけアルミナ、窒化ホウ素が好ましい。 Examples of such metal oxides and metal nitrides include alumina (Al 2 O 3 , volume resistivity 1×10 14 Ω・cm), aluminum nitride (AlN, volume resistivity 1×10 14 Ω・cm), cm), boron nitride (BN, volume resistivity 1×10 14 Ω・cm), silicon nitride (Si 3 N 4 , volume resistivity 1×10 14 Ω・cm), silica (SiO 2 , volume resistivity 1× 10 14 Ω·cm), among which alumina, aluminum nitride, boron nitride, and silica are preferred, and alumina and boron nitride are particularly preferred.
凝集無機フィラーの凝集の方法や程度に特に制限はない。
凝集無機フィラーは、表面処理剤により表面処理がされていてもよい。表面処理剤は、公知の表面処理剤を用いることができる。
There are no particular limitations on the method or degree of aggregation of the agglomerated inorganic filler.
The agglomerated inorganic filler may be surface-treated with a surface-treating agent. As the surface treatment agent, a known surface treatment agent can be used.
凝集無機フィラーは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせおよび比率で混合して用いてもよい。 One kind of agglomerated inorganic filler may be used alone, or two or more kinds of agglomerated inorganic fillers may be used as a mixture in any combination and ratio.
凝集無機フィラーとしては、以下の窒化ホウ素凝集粒子を用いることが、凝集無機フィラーを用いることによる上述の効果を有効に発揮できる観点から好ましい。窒化ホウ素凝集粒子は、異なる形状・種類の無機フィラーと併用してもよい。 As the agglomerated inorganic filler, it is preferable to use the following boron nitride agglomerated particles from the viewpoint of effectively exhibiting the above-mentioned effects by using the agglomerated inorganic filler. Boron nitride aggregate particles may be used in combination with inorganic fillers of different shapes and types.
(窒化ホウ素凝集粒子)
窒化ホウ素は熱伝導性の高いものであるが、鱗片状であるため、面方向には熱伝導性に優れるが、面に垂直な方向には熱抵抗が大きい。このような鱗片状の粒子を集めて球状に凝集させた凝集粒子は取り扱い性にも優れるため好ましい。
(Boron nitride aggregate particles)
Boron nitride has high thermal conductivity, but since it is scaly, it has excellent thermal conductivity in the plane direction, but has high thermal resistance in the direction perpendicular to the plane. Agglomerated particles obtained by collecting such scale-like particles and agglomerating them into a spherical shape are preferable because they are easy to handle.
窒化ホウ素の粒子がキャベツのように積層されている窒化ホウ素凝集粒子は、凝集粒子の径方向が熱抵抗の大きい方向になってしまう。
窒化ホウ素凝集粒子としては、窒化ホウ素の粒子を面方向に整列させて凝集粒子の径方向が熱伝導のよい方向となるようにしたものが好ましい。
In boron nitride agglomerated particles in which boron nitride particles are stacked like a cabbage, the radial direction of the agglomerated particles is the direction in which the thermal resistance is large.
The boron nitride agglomerated particles are preferably those in which boron nitride particles are aligned in the plane direction so that the radial direction of the agglomerated particles is the direction of good heat conduction.
窒化ホウ素凝集粒子はまた、カードハウス構造を有していることが好ましい。
「カードハウス構造」は、例えばセラミックス 43 No.2(2008年 日本セラミックス協会発行)に記載されており、板状粒子が配向せず複雑に積層した構造である。より具体的には、カードハウス構造を有する窒化ホウ素凝集粒子とは、窒化ホウ素一次粒子の集合体であって、一次粒子の平面部と端面部が接触し、例えばT字型の会合体を形成する構造を有する窒化ホウ素凝集粒子である。
The boron nitride agglomerated particles also preferably have a house of cards structure.
The "card house structure" is, for example, Ceramics 43 No. 2 (published by the Japan Ceramics Association in 2008), and has a structure in which plate-shaped particles are not oriented and are laminated in a complicated manner. More specifically, boron nitride agglomerated particles having a card house structure are aggregates of boron nitride primary particles in which the flat parts and end faces of the primary particles are in contact to form, for example, a T-shaped aggregate. These are boron nitride agglomerated particles with a structure of
本発明で用いる窒化ホウ素凝集粒子としては、特に上記カードハウス構造を有する窒化ホウ素凝集粒子が好ましい。カードハウス構造を有する窒化ホウ素凝集粒子を用いることで、熱伝導率をより一層高めることができる。 As the boron nitride agglomerated particles used in the present invention, boron nitride agglomerated particles having the above-mentioned house of cards structure are particularly preferable. By using boron nitride agglomerated particles having a card house structure, thermal conductivity can be further increased.
窒化ホウ素凝集粒子の新モース硬度は特に限定されないが、5以下が好ましい。窒化ホウ素凝集粒子の新モース硬度の下限は特にないが例えば1以上である。 The new Mohs hardness of the boron nitride agglomerated particles is not particularly limited, but is preferably 5 or less. There is no particular lower limit to the new Mohs hardness of the boron nitride agglomerated particles, but it is, for example, 1 or more.
新モース硬度が5以下であることで、樹脂組成物中に分散した粒子同士の接触が面接触になりやすく、粒子間の熱伝導パスが形成され、樹脂硬化物の熱伝導が向上する傾向にある。 When the new Mohs hardness is 5 or less, the contact between particles dispersed in the resin composition tends to be surface contact, forming heat conduction paths between particles, and the heat conduction of the cured resin tends to improve. be.
窒化ホウ素凝集粒子の体積平均粒子径は特に限定されないが、10μm以上が好ましく、15μm以上がより好ましい。窒化ホウ素凝集粒子の体積平均粒子径は100μm以下が好ましく、90μm以下がより好ましい。体積平均粒子径が上記下限値以上であることで、樹脂組成物及び樹脂硬化物内において、粒子間界面が抑制されることにより熱抵抗が小さくなり、高熱伝導率が得られる傾向にある。体積平均粒子径が上記上限値以下であることで、樹脂硬化物の表面平滑性が得られる傾向にある。 The volume average particle diameter of the boron nitride agglomerated particles is not particularly limited, but is preferably 10 μm or more, more preferably 15 μm or more. The volume average particle diameter of the boron nitride agglomerated particles is preferably 100 μm or less, more preferably 90 μm or less. When the volume average particle diameter is equal to or larger than the above lower limit, interparticle interfaces are suppressed in the resin composition and cured resin, thereby reducing thermal resistance and tending to provide high thermal conductivity. When the volume average particle diameter is equal to or less than the above upper limit, surface smoothness of the cured resin product tends to be obtained.
窒化ホウ素凝集粒子の体積平均粒子径は、測定に供した粉体の体積を100%として累積曲線を描いた際に累積体積が50%となる時の粒子径を意味する。
体積平均粒子径の測定方法は、分散安定剤としてヘキサメタリン酸ナトリウムを含有する純水媒体中に凝集粒子を分散させた試料に対して、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置などを用いて測定する湿式測定法や、Malvern社製「Morphologi」を用いて測定する乾式測定法が挙げられる。
後述の球状無機フィラーの体積平均粒子径についても同様である。
The volume average particle diameter of boron nitride aggregated particles means the particle diameter when the cumulative volume becomes 50% when a cumulative curve is drawn with the volume of the powder subjected to measurement as 100%.
The volume average particle diameter is measured using a laser diffraction/scattering particle size distribution analyzer on a sample in which aggregated particles are dispersed in a pure water medium containing sodium hexametaphosphate as a dispersion stabilizer. Examples include a wet measurement method and a dry measurement method using "Morphologi" manufactured by Malvern.
The same applies to the volume average particle diameter of the spherical inorganic filler described below.
(凝集無機フィラーの含有量)
本発明の樹脂組成物における凝集無機フィラーの含有量は、樹脂組成物の固形分100重量%中に30重量%以上であることが好ましく、40重量%以上であることがより好ましく、45重量%以上であることがさらに好ましい。また、本発明の樹脂組成物における凝集無機フィラーの含有量は、樹脂組成物の固形分100重量%中99重量%以下であることが好ましく、90重量%以下であることがより好ましく、80重量%以下であることがさらに好ましい。凝集無機フィラーの含有量が上記下限値以上であることで、凝集無機フィラーを含有することによる熱伝導性の向上効果や、線膨張係数の制御効果を十分に得ることができる傾向にある。凝集無機フィラーの含有量が上記上限値以下であることで、樹脂組成物及び樹脂硬化物の成形性や複合成形体における界面接着性が向上する傾向にある。
(Content of agglomerated inorganic filler)
The content of the agglomerated inorganic filler in the resin composition of the present invention is preferably 30% by weight or more, more preferably 40% by weight or more, and 45% by weight based on 100% by weight of the solid content of the resin composition. It is more preferable that it is above. Further, the content of the agglomerated inorganic filler in the resin composition of the present invention is preferably 99% by weight or less, more preferably 90% by weight or less, and 80% by weight or less based on 100% by weight of the solid content of the resin composition. % or less is more preferable. When the content of the agglomerated inorganic filler is equal to or higher than the above lower limit, it tends to be possible to sufficiently obtain the effect of improving thermal conductivity and the effect of controlling the coefficient of linear expansion due to the inclusion of the agglomerated inorganic filler. When the content of the aggregated inorganic filler is at most the above upper limit, the moldability of the resin composition and cured resin product and the interfacial adhesion in the composite molded product tend to improve.
(非凝集無機フィラー)
本発明の樹脂組成物は、無機フィラーとして凝集無機フィラーと共に非凝集無機フィラーを含んでいてもよい。
(Non-agglomerated inorganic filler)
The resin composition of the present invention may contain an agglomerated inorganic filler and a non-agglomerated inorganic filler as an inorganic filler.
非凝集無機フィラーとしては、好ましくは、熱伝導率が10W/m・K以上、好ましくは15W/m・K以上、より好ましくは20W/m・K以上、例えば20~30W/m・Kで、新モース硬度が3.1以上、例えば5~10の球状無機フィラーが挙げられる。このような球状無機フィラーを前述の凝集無機フィラーと併用することにより、得られる樹脂硬化物の金属に対する接着力および放熱性を高めることができる。 The non-agglomerated inorganic filler preferably has a thermal conductivity of 10 W/m·K or more, preferably 15 W/m·K or more, more preferably 20 W/m·K or more, for example 20 to 30 W/m·K, Examples include spherical inorganic fillers having a new Mohs hardness of 3.1 or more, for example 5 to 10. By using such a spherical inorganic filler in combination with the above-mentioned agglomerated inorganic filler, it is possible to improve the adhesion to metal and heat dissipation of the resulting cured resin product.
ここで「球状」とは、一般的に球形であると認識されるものであればよく、例えば、平均円形度が0.4以上を球状としてもよく、0.6以上を球形としてもよい。通常平均円形度の上限は1である。円形度の測定はその投影画像を画像処理することによって測定することができ、例えばシスメックス社のFPIAシリーズ等で測定することができる。 Here, "spherical" may be anything that is generally recognized as spherical; for example, an average circularity of 0.4 or more may be considered spherical, or an average circularity of 0.6 or more may be considered spherical. Usually, the upper limit of the average circularity is 1. Circularity can be measured by image processing the projected image, and can be measured using, for example, Sysmex's FPIA series.
球状無機フィラーは、アルミナ、合成マグネサイト、シリカ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化亜鉛および酸化マグネシウムからなる群から選択された少なくとも1種であることが好ましい。これらの好ましい球状無機フィラーの使用により、得られる樹脂硬化物の放熱性をより一層高めることができる。 The spherical inorganic filler is preferably at least one selected from the group consisting of alumina, synthetic magnesite, silica, aluminum nitride, silicon nitride, silicon carbide, zinc oxide, and magnesium oxide. By using these preferred spherical inorganic fillers, the heat dissipation properties of the resulting cured resin product can be further improved.
球状無機フィラーの体積平均粒子径は、0.5μm以上、40μm以下の範囲内にあることが好ましい。体積平均粒子径が0.5μm以上であることで、加熱成形時に樹脂および無機フィラーが容易に流動することが可能となり、本発明の複合成形体における界面接着力を高めることができると考えられる。また平均粒子径が40μm以下であることで、樹脂硬化物の絶縁破壊特性を維持しやすくなる。 The volume average particle diameter of the spherical inorganic filler is preferably in the range of 0.5 μm or more and 40 μm or less. It is thought that by having a volume average particle diameter of 0.5 μm or more, the resin and inorganic filler can easily flow during heat molding, and the interfacial adhesive force in the composite molded article of the present invention can be increased. Moreover, since the average particle diameter is 40 μm or less, it becomes easier to maintain the dielectric breakdown characteristics of the cured resin material.
無機フィラーとして、凝集無機フィラーと非凝集無機フィラーとを併用する場合、樹脂組成物中の凝集無機フィラーと非凝集無機フィラーとの含有量比は特に限定されないが、重量比で90:10~10:90であることが好ましく、80:20~20:80であることがより好ましい。 When an agglomerated inorganic filler and a non-agglomerated inorganic filler are used together as the inorganic filler, the content ratio of the agglomerated inorganic filler and the non-agglomerated inorganic filler in the resin composition is not particularly limited, but the weight ratio is 90:10 to 10. :90 is preferable, and 80:20 to 20:80 is more preferable.
また、本発明の樹脂組成物における凝集無機フィラーと非凝集無機フィラーとの合計の含有量は、樹脂組成物の固形分100重量%中に30重量%以上であることが好ましく、40重量%以上であることがより好ましく、50重量%以上であることがさらに好ましい。また、本発明の樹脂組成物における凝集無機フィラーと非凝集無機フィラーとの合計の含有量は、樹脂組成物の固形分100重量%中99重量%以下であることが好ましく、90重量%以下であることがより好ましく、80重量%以下であることがさらに好ましい。 Further, the total content of the agglomerated inorganic filler and the non-agglomerated inorganic filler in the resin composition of the present invention is preferably 30% by weight or more, and 40% by weight or more in 100% by weight of the solid content of the resin composition. More preferably, it is 50% by weight or more. Further, the total content of the agglomerated inorganic filler and the non-agglomerated inorganic filler in the resin composition of the present invention is preferably 99% by weight or less, and 90% by weight or less based on 100% by weight of the solid content of the resin composition. It is more preferable that the amount is 80% by weight or less.
<その他の成分>
本発明の樹脂組成物には、本発明の効果を損なうことのない範囲において、上記以外のその他の成分が含まれていてもよい。その他の成分としては、窒素原子を含有する複素環構造を有する化合物、硬化剤、硬化触媒、無機フィラーと樹脂との界面接着強度を改善するシランカップリング剤などの表面処理剤、還元剤等の絶縁性炭素成分、粘度調整剤、分散剤、チキソ性付与剤、難燃剤、着色剤、有機フィラー、有機溶剤、熱可塑性樹脂等が挙げられる。
本発明の樹脂組成物のその他の成分の含有の有無及び含有割合は、本発明の効果を著しく損なわない範囲であれば特に限定されない。
<Other ingredients>
The resin composition of the present invention may contain other components other than those mentioned above, within a range that does not impair the effects of the present invention. Other components include a compound having a heterocyclic structure containing a nitrogen atom, a curing agent, a curing catalyst, a surface treatment agent such as a silane coupling agent that improves the interfacial adhesive strength between the inorganic filler and the resin, and a reducing agent. Examples include an insulating carbon component, a viscosity modifier, a dispersant, a thixotropic agent, a flame retardant, a coloring agent, an organic filler, an organic solvent, and a thermoplastic resin.
The presence or absence and content ratio of other components in the resin composition of the present invention are not particularly limited as long as they do not significantly impair the effects of the present invention.
(窒素原子を含有する複素環構造を有する化合物)
本発明の樹脂組成物は、窒素原子を含有する複素環構造を有する化合物(以下、「窒素含有複素環化合物」と称す場合がある。)を含有していてもよい。
(Compound having a heterocyclic structure containing a nitrogen atom)
The resin composition of the present invention may contain a compound having a nitrogen atom-containing heterocyclic structure (hereinafter sometimes referred to as a "nitrogen-containing heterocyclic compound").
窒素含有複素環化合物を含有することにより、本発明の樹脂組成物から得られる樹脂硬化物と金属との密着性を向上させる作用効果が奏される傾向にある。即ち、窒素含有複素環化合物は、樹脂組成物又は樹脂硬化物を金属と複合化する際に、それらの界面に位置することで、樹脂組成物又は樹脂硬化物と金属との密着性を向上させる。この観点から、窒素含有複素環化合物を樹脂組成物又は樹脂硬化物と金属の界面に滞在しやすくするために、窒素含有複素環化合物は低分子量であることがより好ましい。
窒素含有複素環化合物の分子量は1,000以下であることが好ましく、500以下であることがより好ましい。窒素含有複素環化合物の分子量の下限は特に限定されないが、60以上が好ましく、70以上がより好ましい。
By containing the nitrogen-containing heterocyclic compound, the effect of improving the adhesiveness between the cured resin material obtained from the resin composition of the present invention and metal tends to be exhibited. That is, the nitrogen-containing heterocyclic compound improves the adhesion between the resin composition or cured resin and the metal by being located at the interface when the resin composition or cured resin is composited with a metal. . From this point of view, the nitrogen-containing heterocyclic compound preferably has a low molecular weight in order to make it easier for the nitrogen-containing heterocyclic compound to stay at the interface between the resin composition or cured resin and the metal.
The molecular weight of the nitrogen-containing heterocyclic compound is preferably 1,000 or less, more preferably 500 or less. The lower limit of the molecular weight of the nitrogen-containing heterocyclic compound is not particularly limited, but is preferably 60 or more, more preferably 70 or more.
窒素含有複素環化合物の有する複素環構造としては、例えば、イミダゾール、トリアジン、トリアゾール、ピリミジン、ピラジン、ピリジン、アゾールから誘導される構造がある。
窒素含有複素環化合物は、1分子中に複数の復素環構造を同時に有していても構わない。
樹脂組成物の絶縁性、金属との密着性の向上の観点から、窒素含有複素環化合物としてはイミダゾール系化合物やトリアジン系化合物が好ましい。
Examples of the heterocyclic structure of the nitrogen-containing heterocyclic compound include structures derived from imidazole, triazine, triazole, pyrimidine, pyrazine, pyridine, and azole.
The nitrogen-containing heterocyclic compound may have a plurality of heterocyclic structures in one molecule at the same time.
From the viewpoint of improving the insulation properties of the resin composition and the adhesion to metals, imidazole compounds and triazine compounds are preferable as the nitrogen-containing heterocyclic compound.
窒素含有複素環化合物として好ましいイミダゾール系化合物、トリアジン系化合物としては、例えば2-エチル-4-メチルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、1-ベンジル-2-メチルイミダゾール、1-ベンジル-2-フェニルイミダゾール、1-シアノエチル-2-ウンデシルイミダゾール、1-シアノエチル-2-エチル-4-メチルイミダゾール、2-フェニル-4-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、2,4-ジアミノ-6-[2’-メチルイミダゾリル-(1’)]-エチル-s-トリアジン、2,4-ジアミノ-6-[2’-ウンデシルイミダゾリル-(1’)]-エチル-s-トリアジン、2,4-ジアミノ-6-[2’-エチル-4’メチルイミダゾリル-(1’)]-エチル-s-トリアジン、2,4-ジアミノ-6-[2’-メチルイミダゾリル-(1’)]-エチル-s-トリアジンイソシアヌル酸付加物、2-フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、2-フェニル-4,5-ジヒドロキシメチルイミダゾール、2-フェニル-4-メチル-5-ヒドロキシメチルイミダゾール、2,4-ジアミノ-6-ビニル-s-トリアジン、2,4-ジアミノ-6-ビニル-s-トリアジンイソシアヌル酸付加物、2,4-ジアミノ-6-メタクリロイルオキシエチル-s-トリアジン、2,4-ジアミノ-6-メタクリロイルオキシエチル-s-トリアジンイソシアヌル酸付加物等が挙げられる。 Preferred imidazole compounds and triazine compounds as nitrogen-containing heterocyclic compounds include, for example, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 1-benzyl-2-methylimidazole, 1-benzyl-2-phenylimidazole, 1-cyanoethyl-2-undecylimidazole, 1-cyanoethyl-2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-phenylimidazolium trimellitate, 2,4-diamino -6-[2'-methylimidazolyl-(1')]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6-[2'-undecylimidazolyl-(1')]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6-[2'-ethyl-4'methylimidazolyl-(1')]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6-[2'-methylimidazolyl-(1') ]-ethyl-s-triazine isocyanuric acid adduct, 2-phenylimidazole isocyanuric acid adduct, 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole, 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole, 2,4 -Diamino-6-vinyl-s-triazine, 2,4-diamino-6-vinyl-s-triazine isocyanuric acid adduct, 2,4-diamino-6-methacryloyloxyethyl-s-triazine, 2,4-diamino Examples include -6-methacryloyloxyethyl-s-triazine isocyanuric acid adduct.
これらの中でも、樹脂相溶性が高く、かつ反応活性化温度が高いことで、硬化速度や硬化後の物性を容易に調整することができ、これにより、樹脂組成物の保存安定性向上や加熱成形後の接着強度の更なる向上を実現できることから、特にイミダゾールから誘導される構造を有するもの、トリアジンから誘導される構造を有するものが好ましく、とりわけトリアジンから誘導される構造を有するものが好ましい。窒素含有複素環化合物の有する複素環構造としては、1,3,5-トリアジンから誘導される構造が特に好ましい。また、これらの例示された構造部分を複数有するものであっても構わない。 Among these, the high resin compatibility and high reaction activation temperature make it possible to easily adjust the curing speed and physical properties after curing, which improves the storage stability of resin compositions and facilitates thermoforming. In particular, those having a structure derived from imidazole and those having a structure derived from triazine are particularly preferable, and those having a structure derived from triazine are particularly preferable, since the adhesive strength can be further improved afterwards. The heterocyclic structure of the nitrogen-containing heterocyclic compound is particularly preferably a structure derived from 1,3,5-triazine. Further, it is also possible to have a plurality of these illustrated structural parts.
なお、窒素含有複素環化合物には、構造によっては後述する硬化触媒が含まれる場合があり、従って、本発明の樹脂組成物は硬化触媒として窒素含有複素環化合物を含むことができる。 Note that the nitrogen-containing heterocyclic compound may contain a curing catalyst, which will be described later, depending on the structure. Therefore, the resin composition of the present invention can contain the nitrogen-containing heterocyclic compound as a curing catalyst.
窒素含有複素環化合物は1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 Only one type of nitrogen-containing heterocyclic compound may be used, or two or more types may be used in combination.
窒素含有複素環化合物の含有量は、無機フィラーを除く本発明の樹脂組成物の固形分100重量%中に0.001重量%以上であることが好ましく、0.01重量%以上であることがより好ましく、0.1重量%以上であることがさらに好ましく、0.5重量%以上であることが特に好ましい。また、窒素含有複素環化合物の含有量は、無機フィラーを除く本発明の樹脂組成物の固形分100重量%中に10重量%以下であることが好ましく、7重量%以下であることがより好ましく、5重量%以下であることがさらに好ましい。特に0.5~5重量%含まれることが好ましい。後述する硬化触媒がその分子構造からして窒素含有複素環化合物に含まれる場合は、それらの含有量も含めた全量が上記範囲に含まれることが好ましい。窒素含有複素環化合物の含有量が上記下限以上であると、この化合物を含むことによる上記効果を十分に得ることができ、上記上限以下であると反応が効果的に進行し、架橋密度を向上させ、強度を増すことができ、さらに保管安定性が向上する。 The content of the nitrogen-containing heterocyclic compound is preferably 0.001% by weight or more, and preferably 0.01% by weight or more in 100% by weight of the solid content of the resin composition of the present invention excluding inorganic fillers. The content is more preferably 0.1% by weight or more, even more preferably 0.5% by weight or more. Further, the content of the nitrogen-containing heterocyclic compound is preferably 10% by weight or less, more preferably 7% by weight or less in 100% by weight of the solid content of the resin composition of the present invention excluding inorganic fillers. , more preferably 5% by weight or less. In particular, it is preferably contained in an amount of 0.5 to 5% by weight. When the curing catalyst described below is included in the nitrogen-containing heterocyclic compound due to its molecular structure, the total amount including the content thereof is preferably included in the above range. When the content of the nitrogen-containing heterocyclic compound is at least the above-mentioned lower limit, the above-mentioned effects due to the inclusion of this compound can be sufficiently obtained, and when it is below the above-mentioned upper limit, the reaction proceeds effectively and the crosslinking density is improved. This can increase strength and improve storage stability.
(硬化剤)
本発明の樹脂組成物は硬化剤を含んでいてもよい。
(hardening agent)
The resin composition of the present invention may contain a curing agent.
硬化剤としては特に限定されないが、好ましい硬化剤は、フェノール樹脂、芳香族骨格もしくは脂環式骨格を有する酸無水物、又は該酸無水物の水添加物もしくは該酸無水物の変性物である。これらの好ましい硬化剤の使用により、耐熱性、耐湿性および電気物性のバランスに優れた樹脂硬化物を得ることができる。硬化剤は、1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 The curing agent is not particularly limited, but preferred curing agents are phenolic resins, acid anhydrides having an aromatic skeleton or alicyclic skeleton, or water additives of the acid anhydrides or modified products of the acid anhydrides. . By using these preferred curing agents, it is possible to obtain a cured resin product with an excellent balance of heat resistance, moisture resistance, and electrical properties. Only one type of curing agent may be used, or two or more types may be used in combination.
フェノール樹脂は、特に限定されない。フェノール樹脂の具体例としては、フェノールノボラック、o-クレゾールノボラック、p-クレゾールノボラック、t-ブチルフェノールノボラック、ジシクロペンタジエンクレゾール、ポリパラビニルフェノール、ビスフェノールA型ノボラック、キシリレン変性ノボラック、デカリン変性ノボラック、ポリ(ジ-o-ヒドロキシフェニル)メタン、ポリ(ジ-m-ヒドロキシフェニル)メタン、又はポリ(ジ-p-ヒドロキシフェニル)メタン等が挙げられる。なかでも、樹脂組成物の柔軟性および難燃性をより一層の向上、樹脂硬化物の力学物性および耐熱性向上のためには剛直な主鎖骨格を持つノボラック型フェノール樹脂やトリアジン骨格を有するフェノール樹脂が好ましい。また、未硬化の樹脂組成物の柔軟性および樹脂硬化物の靭性向上のためにはアリル基を有するフェノール樹脂が好ましい。 The phenol resin is not particularly limited. Specific examples of phenolic resins include phenol novolak, o-cresol novolak, p-cresol novolak, t-butylphenol novolak, dicyclopentadiene cresol, polyparavinylphenol, bisphenol A type novolak, xylylene-modified novolak, decalin-modified novolak, poly Examples include (di-o-hydroxyphenyl)methane, poly(di-m-hydroxyphenyl)methane, and poly(di-p-hydroxyphenyl)methane. Among these, novolak-type phenolic resins with a rigid main chain skeleton and phenols with a triazine skeleton are used to further improve the flexibility and flame retardancy of resin compositions, and to improve the mechanical properties and heat resistance of cured resin products. Resins are preferred. Further, in order to improve the flexibility of an uncured resin composition and the toughness of a cured resin product, a phenol resin having an allyl group is preferable.
フェノール樹脂の市販品としては、MEH-8005、MEH-8000HおよびNEH-8015(以上いずれも明和化成社製)、YLH903(三菱ケミカル社製)、LA―7052、LA-7054、LA-7751、LA-1356およびLA-3018-50P(以上いずれも大日本インキ社製)、並びにPSM6200、PS6313およびPS6492(群栄化学工業社製)等が挙げられる。 Commercially available phenolic resins include MEH-8005, MEH-8000H, and NEH-8015 (all manufactured by Meiwa Kasei), YLH903 (manufactured by Mitsubishi Chemical), LA-7052, LA-7054, LA-7751, and LA. -1356 and LA-3018-50P (both manufactured by Dainippon Ink Co., Ltd.), as well as PSM6200, PS6313 and PS6492 (manufactured by Gunei Chemical Industry Co., Ltd.).
芳香族骨格を有する酸無水物、該酸無水物の水添加物又は該酸無水物の変性物は、特に限定されない。具体的な例としては、SMAレジンEF30およびSMAレジンEF60(以上いずれもサートマー・ジャパン社製)、ODPA-MおよびPEPA(以上いずれもマナック社製)、リカジットMTA-10、リカジットTMTA、リカジットTMEG-200、リカジットTMEG-500、リカジットTMEG-S、リカジットTH、リカジットMH-700、リカジットMT-500、リカジットDSDAおよびリカジットTDA-100(以上いずれも新日本理化社製)、EPICLON B4400、およびEPICLON B570(以上いずれも大日本インキ化学社製)などが挙げられる。 The acid anhydride having an aromatic skeleton, the water additive of the acid anhydride, or the modified product of the acid anhydride are not particularly limited. Specific examples include SMA Resin EF30 and SMA Resin EF60 (all manufactured by Sartomer Japan), ODPA-M and PEPA (all manufactured by Manac), Rikagit MTA-10, Rikagit TMTA, and Rikagit TMEG-. 200, Rikajit TMEG-500, Rikajit TMEG-S, Rikajit TH, Rikajit MH-700, Rikajit MT-500, Rikajit DSDA and Rikajit TDA-100 (all manufactured by Shinnihon Rika Co., Ltd.), EPICLON B4400, and EPICLON B570 ( All of the above are manufactured by Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.).
脂環式骨格を有する酸無水物、該酸無水物の水添加物又は該酸無水物の変性物は、多脂環式骨格を有する酸無水物、該酸無水物の水添加物もしくは該酸無水物の変性物、又はテルペン系化合物と無水マレイン酸との付加反応により得られる脂環式骨格を有する酸無水物、該酸無水物の水添加物又は該酸無水物の変性物であることが好ましい。具体的な例としては、リカジットHNAおよびリカジットHNA-100(以上いずれも新日本理化社製)、並びにエピキュアYH306およびエピキュアYH309(以上いずれも三菱ケミカル社製)等が挙げられる。 An acid anhydride having an alicyclic skeleton, a water additive of the acid anhydride, or a modified product of the acid anhydride is an acid anhydride having a polyalicyclic skeleton, a water additive of the acid anhydride, or a modified product of the acid anhydride. It is a modified anhydride, an acid anhydride with an alicyclic skeleton obtained by addition reaction of a terpene compound and maleic anhydride, a water additive of the acid anhydride, or a modified product of the acid anhydride. is preferred. Specific examples include Licasit HNA and Licasit HNA-100 (all manufactured by Shin Nippon Chemical Co., Ltd.), Epicure YH306 and Epicure YH309 (both manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), and the like.
本発明の樹脂組成物の硬化剤の含有の有無は特に限定されない。また、本発明の樹脂組成物が硬化剤を含有する場合、硬化剤の含有量は特に限定されない。 The presence or absence of a curing agent in the resin composition of the present invention is not particularly limited. Moreover, when the resin composition of the present invention contains a curing agent, the content of the curing agent is not particularly limited.
本発明の樹脂組成物が硬化剤を含む場合、無機フィラーを除く樹脂組成物の固形分100重量%中に70重量%以下、特に55重量%以下含まれることが好ましい。
また、本発明の樹脂組成物の硬化剤の含有量は、樹脂組成物中の全エポキシ当量に対して70%当量以下であることが好ましく、55%当量以下がより好ましく、45%当量以下がさらに好ましい。
硬化剤の含有量が上記上限以下であれば反応が効果的に進行し、架橋密度を向上させ、強度を増すことができ、さらに製膜性が向上する。
When the resin composition of the present invention contains a curing agent, it is preferably contained in 70% by weight or less, especially 55% by weight or less in 100% by weight of the solid content of the resin composition excluding inorganic fillers.
Further, the content of the curing agent in the resin composition of the present invention is preferably 70% equivalent or less, more preferably 55% equivalent or less, and 45% equivalent or less based on the total epoxy equivalent in the resin composition. More preferred.
When the content of the curing agent is below the above upper limit, the reaction proceeds effectively, the crosslinking density can be improved, the strength can be increased, and the film formability is further improved.
(硬化触媒)
本発明の樹脂組成物は、硬化触媒を含んでいてもよい。硬化速度や硬化物の物性などを調整するために、上記硬化剤と共に硬化触媒を含有することは好ましい。
(curing catalyst)
The resin composition of the present invention may contain a curing catalyst. In order to adjust the curing speed and physical properties of the cured product, it is preferable to contain a curing catalyst together with the curing agent.
硬化触媒は特に限定されないが、用いる樹脂や硬化剤の種類に応じて適宜に選ばれる。硬化触媒の具体例としては、鎖状または環状の3級アミン、有機リン系化合物、4級ホスホニウム塩類又は有機酸塩等のジアザビシクロアルケン類等が挙げられる。また、有機金属化合物類、4級アンモニウム塩類又は金属ハロゲン化物等を用いることもできる。
有機金属化合物類としては、オクチル酸亜鉛、オクチル酸錫又はアルミニウムアセチルアセトン錯体等が挙げられる。
これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
The curing catalyst is not particularly limited, but is appropriately selected depending on the type of resin and curing agent used. Specific examples of the curing catalyst include diazabicycloalkenes such as chain or cyclic tertiary amines, organic phosphorus compounds, quaternary phosphonium salts, and organic acid salts. Furthermore, organic metal compounds, quaternary ammonium salts, metal halides, and the like can also be used.
Examples of the organometallic compounds include zinc octylate, tin octylate, and aluminum acetylacetone complex.
These may be used alone or in combination of two or more.
本発明の樹脂組成物が硬化触媒を含有する場合、硬化触媒は、無機フィラーを除く樹脂組成物の固形分100重量%中に0.1~10重量%、特に0.1~5重量%含まれることが好ましい。硬化触媒の含有量が上記下限値以上であると、硬化反応の進行を十分に促進して良好に硬化させることができる。硬化触媒の含有量が上記上限値以下であると、硬化速度が速すぎることがなく、従って、本発明の樹脂組成物の保存安定性を良好なものとすることができる。 When the resin composition of the present invention contains a curing catalyst, the curing catalyst is contained in an amount of 0.1 to 10% by weight, particularly 0.1 to 5% by weight in 100% by weight of the solid content of the resin composition excluding inorganic fillers. It is preferable that When the content of the curing catalyst is at least the above lower limit, the progress of the curing reaction can be sufficiently promoted to achieve good curing. When the content of the curing catalyst is below the above upper limit, the curing speed will not be too fast, and therefore the storage stability of the resin composition of the present invention can be made good.
(溶剤)
本発明の樹脂組成物は、例えば、塗布工程を経てシート状の樹脂硬化物を成形する際の塗布性の向上のために、有機溶剤を含有していてもよい。
(solvent)
The resin composition of the present invention may contain an organic solvent, for example, in order to improve coating properties when molding a sheet-like cured resin material through a coating process.
本発明の樹脂組成物が含有し得る有機溶剤の例としては、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルなどが挙げられる。
これらの有機溶剤は、1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Examples of organic solvents that may be contained in the resin composition of the present invention include methyl ethyl ketone, cyclohexanone, propylene glycol monomethyl ether acetate, butyl acetate, isobutyl acetate, propylene glycol monomethyl ether, and the like.
These organic solvents may be used alone or in combination of two or more.
本発明の樹脂組成物が有機溶剤を含有する場合、その含有量は、樹脂硬化物作製時の樹脂組成物の取り扱い性、硬化前の形状、乾燥条件等に応じて適宜決定される。
本発明の樹脂組成物が、後述する塗布工程に供するスラリー状である場合、有機溶剤は本発明の樹脂組成物の固形分濃度が10~90重量%、特に40~80重量%となるように用いることが好ましい。
本発明の樹脂組成物が、塗布及び乾燥等の工程を経たシート状の場合、本発明の樹脂組成物の固形分濃度は95重量%以上であることが好ましく、特に98重量%以上であることがより好ましい。
When the resin composition of the present invention contains an organic solvent, the content is appropriately determined depending on the handleability of the resin composition when producing a cured resin product, the shape before curing, drying conditions, etc.
When the resin composition of the present invention is in the form of a slurry to be subjected to the coating process described below, the organic solvent should be used such that the solid content concentration of the resin composition of the present invention is 10 to 90% by weight, particularly 40 to 80% by weight. It is preferable to use
When the resin composition of the present invention is in the form of a sheet that has undergone processes such as coating and drying, the solid content concentration of the resin composition of the present invention is preferably 95% by weight or more, particularly 98% by weight or more. is more preferable.
(分散剤)
本発明の樹脂組成物は、分散剤を含んでいてもよい。本発明の樹脂組成物に分散剤が含まれていることで、均一な樹脂硬化物を形成することが可能となり、得られる樹脂硬化物の熱伝導性および絶縁破壊特性を向上させることができる場合がある。
(dispersant)
The resin composition of the present invention may contain a dispersant. When the resin composition of the present invention contains a dispersant, it becomes possible to form a uniform cured resin product, and the thermal conductivity and dielectric breakdown characteristics of the resulting cured resin product can be improved. There is.
分散剤は、水素結合性を有する水素原子を含む官能基を有することが好ましい。分散剤が水素結合性を有する水素原子を含む官能基を有することで、得られる樹脂硬化物の熱伝導性および絶縁破壊特性をより一層高めることができる。上記水素結合性を有する水素原子を含む官能基としては、例えば、カルボキシル基(pKa=4)、リン酸基(pKa=7)、又はフェノール基(pKa=10)等が挙げられる。 The dispersant preferably has a functional group containing a hydrogen atom having hydrogen bonding properties. When the dispersant has a functional group containing a hydrogen atom having hydrogen bonding properties, the thermal conductivity and dielectric breakdown characteristics of the resulting cured resin product can be further improved. Examples of the functional group containing a hydrogen atom having hydrogen bonding properties include a carboxyl group (pKa=4), a phosphoric acid group (pKa=7), and a phenol group (pKa=10).
水素結合性を有する水素原子を含む官能基のpKaは、2~10の範囲内にあることが好ましく、3~9の範囲内にあることがより好ましい。pKaが2以上であることで、分散剤の酸性度が適当な範囲となり、樹脂成分中のエポキシ樹脂の反応が抑制されやすくなる場合がある。従って、未硬化状態の成形物が貯蔵された場合に、貯蔵安定性が向上する傾向にある。pKaが10以下であることで、分散剤としての機能が充分に果たされ、樹脂硬化物の熱伝導性および絶縁破壊特性が充分に高められる傾向にある。 The pKa of the functional group containing a hydrogen atom having hydrogen bonding properties is preferably within the range of 2 to 10, more preferably within the range of 3 to 9. When the pKa is 2 or more, the acidity of the dispersant falls within an appropriate range, and the reaction of the epoxy resin in the resin component may be easily suppressed. Therefore, when an uncured molded product is stored, storage stability tends to be improved. When the pKa is 10 or less, the function as a dispersant is sufficiently fulfilled, and the thermal conductivity and dielectric breakdown characteristics of the cured resin material tend to be sufficiently improved.
水素結合性を有する水素原子を含む官能基は、カルボキシル基又はリン酸基であることが好ましい。この場合には、樹脂硬化物の熱伝導性および絶縁破壊特性をより一層高めることができる。 The functional group containing a hydrogen atom having hydrogen bonding properties is preferably a carboxyl group or a phosphoric acid group. In this case, the thermal conductivity and dielectric breakdown characteristics of the cured resin material can be further improved.
分散剤としては、具体的には、ポリエステル系カルボン酸、ポリエーテル系カルボン酸、ポリアクリル系カルボン酸、脂肪族系カルボン酸、ポリシロキサン系カルボン酸、ポリエステル系リン酸、ポリエーテル系リン酸、ポリアクリル系リン酸、脂肪族系リン酸、ポリシロキサン系リン酸、ポリエステル系フェノール、ポリエーテル系フェノール、ポリアクリル系フェノール、又はポリシロキサン系フェノール等が挙げられる。
分散剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
Examples of dispersants include polyester carboxylic acids, polyether carboxylic acids, polyacrylic carboxylic acids, aliphatic carboxylic acids, polysiloxane carboxylic acids, polyester phosphoric acids, polyether phosphoric acids, Examples include polyacrylic phosphoric acid, aliphatic phosphoric acid, polysiloxane phosphoric acid, polyester phenol, polyether phenol, polyacrylic phenol, and polysiloxane phenol.
Only one type of dispersant may be used, or two or more types may be used in combination.
(有機フィラー・熱可塑性樹脂)
本発明の樹脂組成物は、有機フィラー及び/又は熱可塑性樹脂を含んでいてもよい。本発明の樹脂組成物が有機フィラーや熱可塑性樹脂を含むことで、樹脂組成物に適度な伸び性が付与され、発生する応力が緩和され、温度サイクル試験でのクラックの発生を抑制することができる場合がある。
(Organic filler/thermoplastic resin)
The resin composition of the present invention may contain an organic filler and/or a thermoplastic resin. By including the organic filler and thermoplastic resin in the resin composition of the present invention, appropriate elongation is imparted to the resin composition, the stress generated is alleviated, and the occurrence of cracks in the temperature cycle test can be suppressed. There are cases where it is possible.
熱可塑性樹脂としては、一般的に知られる如何なる熱可塑性樹脂も使用することが可能である。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、(メタ)アクリル樹脂、エチレン-酢酸ビニル共重合体、エチレン-ビニルアルコール共重合体などビニル系ポリマー、ポリ乳酸樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル、ナイロン、ポリアミドアミンなどのポリアミド、ポリビニルアセトアセタール、ポリビニルベンザール、ポリビニルブチラール樹脂などのポリビニルアセタール樹脂、アイオノマー樹脂、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアセタール、ABS樹脂、LCP(液晶ポリマー)、フッ素樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、各種エラストマー、またはこれらの樹脂の変性品等が挙げられる。 As the thermoplastic resin, any generally known thermoplastic resin can be used. Examples of thermoplastic resins include vinyl polymers such as polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride, (meth)acrylic resin, ethylene-vinyl acetate copolymer, and ethylene-vinyl alcohol copolymer, polylactic acid resin, and polyethylene terephthalate. , polyester such as polybutylene terephthalate, nylon, polyamide such as polyamide amine, polyvinyl acetal resin such as polyvinyl acetoacetal, polyvinyl benzal, polyvinyl butyral resin, ionomer resin, polyphenylene ether, polyphenylene sulfide, polycarbonate, polyether ether ketone, polyacetal , ABS resin, LCP (liquid crystal polymer), fluororesin, urethane resin, silicone resin, various elastomers, and modified products of these resins.
熱可塑性樹脂は、樹脂硬化物の樹脂相中で、均一になるものであってもよいし、相分離してその形状が認識されるものであっても構わない。相分離するものである場合、樹脂硬化物における熱可塑性樹脂の形状は、粒子状であっても構わないし、繊維状であっても構わない。このように、樹脂硬化物において熱可塑性樹脂の形状が認識される場合、熱可塑性樹脂が有機フィラーと認識されることもありえるが、本発明において有機フィラーとは、木粉等の天然物、変性されていてもよいセルロース、デンプン、各種有機顔料などを指し、熱可塑性樹脂は有機フィラーには含まれない。 The thermoplastic resin may be uniform in the resin phase of the cured resin product, or may be phase-separated and its shape can be recognized. In the case where the thermoplastic resin undergoes phase separation, the shape of the thermoplastic resin in the cured resin product may be particulate or fibrous. In this way, when the shape of a thermoplastic resin is recognized in a cured resin product, the thermoplastic resin may be recognized as an organic filler. Thermoplastic resins are not included in organic fillers.
熱可塑性樹脂や有機フィラーが前述の樹脂に不溶である場合、樹脂組成物の粘度が上がることを防ぎ、例えば後述のようにシート状に成形する場合に、シート表面の平滑性を向上させることができる。この場合、前述の樹脂に不溶な熱可塑性樹脂、有機フィラーを、大量の無機フィラーと同時に混合することで、熱可塑性で伸びのよくなる成分相を効率よく樹脂硬化物中に分散させることができ、応力を緩和しやすい。従って、樹脂硬化物の弾性率を下げることなく、樹脂硬化物にクラックが発生することを抑制することができる。
これらの観点から、熱可塑性樹脂としては、ナイロンなどのポリアミド樹脂やセルロース樹脂などが好ましく、特にナイロンなどのポリアミド樹脂が好ましい
When the thermoplastic resin or organic filler is insoluble in the above-mentioned resin, it is possible to prevent the viscosity of the resin composition from increasing and, for example, to improve the smoothness of the sheet surface when molded into a sheet as described below. can. In this case, by mixing the thermoplastic resin and organic filler that are insoluble in the aforementioned resin at the same time as a large amount of inorganic filler, the component phase that is thermoplastic and has good elongation can be efficiently dispersed in the cured resin. Easy to relieve stress. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the cured resin material without lowering the elastic modulus of the cured resin material.
From these viewpoints, as the thermoplastic resin, polyamide resins such as nylon, cellulose resins, etc. are preferable, and polyamide resins such as nylon are particularly preferable.
樹脂硬化物において観察することができる熱可塑性樹脂の形状が粒子状である場合、その平均粒子径の上限は、好ましくは100μm以下であり、より好ましくは50μm以下であり、さらに好ましくは30μm以下である。樹脂硬化物中の粒子状の熱可塑性樹脂の平均粒子径を上記上限値以下にすることで、熱伝導率の低下を引き起こすことなく様々な厚さのシート状硬化物を作成することができる。
粒子状の熱可塑性樹脂の平均粒子径は、樹脂硬化物の断面を観察し、任意の20個の粒子の最長径の平均値により定める。
When the shape of the thermoplastic resin that can be observed in the cured resin product is particulate, the upper limit of the average particle size is preferably 100 μm or less, more preferably 50 μm or less, and even more preferably 30 μm or less. be. By controlling the average particle diameter of the particulate thermoplastic resin in the resin cured product to be equal to or less than the above upper limit, sheet-shaped cured products of various thicknesses can be created without causing a decrease in thermal conductivity.
The average particle diameter of the particulate thermoplastic resin is determined by observing the cross section of the cured resin material and determining the average value of the longest diameters of 20 arbitrary particles.
[樹脂硬化物]
本発明の樹脂硬化物は、樹脂及び凝集無機フィラーを含む樹脂組成物を用いた樹脂硬化物であって、該樹脂硬化物の85℃、85%RHでの重量増加率をX(重量%)、無機フィラーを除く該樹脂組成物の硬化後の200℃における貯蔵弾性率をY(Pa)とした場合に、下記式(I)を満たすことを特徴とする。
Y>2.01×107X+1.3×106 (I)
[Cured resin product]
The cured resin product of the present invention is a cured resin product using a resin composition containing a resin and an agglomerated inorganic filler, and the weight increase rate of the cured resin product at 85° C. and 85% RH is expressed as X (wt%). is characterized in that it satisfies the following formula (I), where Y (Pa) is the storage modulus at 200° C. after curing of the resin composition excluding inorganic fillers.
Y>2.01×10 7 X+1.3×10 6 (I)
本発明において、「樹脂組成物」とは、凝集無機フィラー及び樹脂を含む樹脂組成物であって未硬化のものを指す。特に限定されないが、凝集無機フィラー及びエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂成分と、それを硬化させる硬化剤、硬化助剤となる硬化触媒等との混合物であることが好ましく、窒素原子を含有する複素環構造を有する化合物を含有することがより好ましい。
また、無機フィラーを除く樹脂組成物とは、樹脂組成物中の無機フィラー以外の成分を指す。樹脂、硬化剤、硬化触媒、窒素原子を含有する複素環構造を有する化合物、無機フィラー、無機凝集フィラー、その他成分については前述の樹脂組成物と同義であり、好ましい範囲なども同義である。
In the present invention, the term "resin composition" refers to an uncured resin composition containing an aggregated inorganic filler and a resin. Although not particularly limited, it is preferably a mixture of a thermosetting resin component such as an agglomerated inorganic filler and an epoxy resin, a curing agent for curing it, a curing catalyst serving as a curing aid, etc. It is more preferable to contain a compound having a ring structure.
Moreover, the resin composition excluding inorganic filler refers to components other than the inorganic filler in the resin composition. The resin, curing agent, curing catalyst, compound having a heterocyclic structure containing a nitrogen atom, inorganic filler, inorganic agglomerated filler, and other components are the same as those for the resin composition described above, and the preferred ranges are also the same.
本発明の「樹脂硬化物」は樹脂組成物を用い、これを硬化させた後のものをさす。また、本発明の樹脂硬化物は、DSCで40℃から250℃まで10℃/minで昇温した際に得られる発熱ピークが10J/g以下である状態とする。 The "cured resin product" of the present invention refers to a product obtained by curing a resin composition. Furthermore, the cured resin of the present invention has an exothermic peak of 10 J/g or less when heated by DSC from 40° C. to 250° C. at a rate of 10° C./min.
本発明の樹脂硬化物を得る方法は特に限定されない。例えば、上述した樹脂組成物を硬化させて得る方法が挙げられる。 The method for obtaining the cured resin of the present invention is not particularly limited. For example, there is a method of curing the resin composition described above.
本発明の樹脂硬化物は、好ましくは、前述の本発明の樹脂組成物を硬化して得られるものであり、その重量増加率、及び本発明の樹脂硬化物を構成する無機フィラーを除く樹脂組成物の硬化後の貯蔵弾性率については、前述の本発明の樹脂組成物における説明の通りである。 The cured resin product of the present invention is preferably obtained by curing the resin composition of the present invention described above, and the weight increase rate and the resin composition excluding the inorganic filler constituting the cured resin product of the present invention are The storage modulus of the material after curing is as explained in the resin composition of the present invention described above.
<貯蔵弾性率及び重量増加率>
本発明の樹脂硬化物は、樹脂硬化物の85℃、85%RHでの重量増加率をX(重量%)、樹脂硬化物に用いられる樹脂及び凝集無機フィラーとを含む樹脂組成物から無機フィラーを除いた該樹脂組成物の硬化物の200℃における貯蔵弾性率をY(Pa)とした場合に、下記式(I)を満たす。
Y>2.01×107X+1.3×106 (I)
上記式(I)において、Y値は、2.01×107X+7.0×108未満であることが好ましく、2.01×107X+7.0×107未満であることがより好ましく、下記式(Ia)を満たすものが特に好ましい。
2.01×107X+7.0×107>Y
>2.01×107X+1.3×106 (Ia)
<Storage modulus and weight increase rate>
The cured resin product of the present invention has a weight increase rate of X (% by weight) at 85° C. and 85% RH, and an inorganic filler from a resin composition containing a resin used for the cured resin product and an agglomerated inorganic filler. The following formula (I) is satisfied when the storage elastic modulus at 200° C. of the cured product of the resin composition excluding the above is defined as Y (Pa).
Y>2.01×10 7 X+1.3×10 6 (I)
In the above formula (I), the Y value is preferably less than 2.01×10 7 X+7.0×10 8 , more preferably less than 2.01×10 7 X+7.0×10 7 , Particularly preferred are those that satisfy the following formula (Ia).
2.01×10 7 X+7.0×10 7 >Y
>2.01×10 7 X+1.3×10 6 (Ia)
上記範囲であることで、繰り返しリフロー試験を経ることで発生する内部応力が過剰となることを抑制でき、得られる樹脂硬化物の割れや、金属と樹脂硬化物との界面剥離を抑制できる傾向にある。また、上記範囲であることで、後述する被着体である金属の凹凸部に樹脂硬化物が入り易くなり、凹凸に入り込んだ樹脂硬化物が強固なアンカー効果を発現し、金属と樹脂硬化物との密着性が向上する傾向にある。 By being within the above range, it is possible to suppress the internal stress generated by repeated reflow tests from becoming excessive, and it tends to suppress cracking of the obtained cured resin product and interfacial peeling between the metal and the cured resin product. be. In addition, within the above range, the cured resin can easily enter the uneven parts of the metal, which is the adherend, which will be described later. There is a tendency for adhesion to improve.
このように、X,Yが上記式を満たす方法は特に限定されない。Y(樹脂硬化物の樹脂の貯蔵弾性率)を特定の範囲に制御するためには、樹脂硬化物を得る際に用いる樹脂組成物を構成する成分に芳香族環のような剛直な構造体を導入したり、反応基を複数有する多官能成分を導入し、硬化物の架橋密度を高めたりすることで実現することができる。また、上述の樹脂組成物を用いて樹脂硬化物を得ることでも実現することができる。
X(85℃、85%RHでの重量増加率)を特定の範囲に制御するためには、例えば、構成する成分に脂肪族骨格や芳香族環等の疎水性の高い構造を導入することにより重量増加率を制御すること方法等が挙げられる。重量増加の要因は様々考えられるが、吸湿による重量増加をコントロールすることが重要である。
また、上述の樹脂組成物を用いて樹脂硬化物を得ることでも実現することができる。
なお、貯蔵弾性率の測定方法は、従前知られるどのような方法で測定された値であっても構わないが、具体的には後述の実施例の項に記載の方法が挙げられる。また、樹脂硬化物の85℃、85%RHでの重量増加率は、後述の実施例の項に記載の方法で測定される。
In this way, the method by which X and Y satisfy the above formula is not particularly limited. In order to control Y (the storage modulus of the resin in the cured resin) within a specific range, it is necessary to add a rigid structure such as an aromatic ring to the components constituting the resin composition used to obtain the cured resin. This can be achieved by introducing a polyfunctional component having a plurality of reactive groups to increase the crosslinking density of the cured product. Moreover, it can also be realized by obtaining a cured resin product using the above-mentioned resin composition.
In order to control X (weight increase rate at 85°C and 85% RH) within a specific range, for example, by introducing highly hydrophobic structures such as aliphatic skeletons and aromatic rings into the constituent components. Examples include a method of controlling the weight increase rate. Although various factors can be considered for weight increase, it is important to control weight increase due to moisture absorption.
Moreover, it can also be realized by obtaining a cured resin product using the above-mentioned resin composition.
Note that the storage modulus may be measured by any conventionally known method, but specific examples include the method described in the Examples section below. Further, the weight increase rate of the cured resin product at 85° C. and 85% RH is measured by the method described in the Examples section below.
[樹脂組成物及び樹脂硬化物の製造]
本発明の樹脂組成物及び本発明の樹脂硬化物を製造する方法を、本発明の樹脂組成物よりなるシート状の樹脂硬化物の製造方法を例示して説明する。
[Manufacture of resin composition and cured resin product]
The method for producing the resin composition of the present invention and the cured resin product of the present invention will be explained by exemplifying the method for producing a sheet-like cured resin product made of the resin composition of the present invention.
シート状の樹脂硬化物は通常用いられる方法により製造することができる。例えば、本発明の樹脂組成物を調製した後、該樹脂組成物をシート状に成形して硬化させることにより得ることができる。 A sheet-shaped cured resin product can be produced by a commonly used method. For example, it can be obtained by preparing the resin composition of the present invention, then molding the resin composition into a sheet shape and curing it.
本発明の樹脂組成物は、無機凝集フィラー、樹脂、および必要に応じて添加されるその他の成分を撹拌や混練によって均一に混合することによって得ることができる。混合には、例えば、ミキサー、ニーダー、単軸又は二軸混練機等の一般的な混練装置を用いることができる。混合に際しては、必要に応じて加熱してもよい。 The resin composition of the present invention can be obtained by uniformly mixing the inorganic coagulated filler, the resin, and other components added as necessary by stirring or kneading. For mixing, common kneading devices such as mixers, kneaders, single-screw or twin-screw kneaders, etc. can be used. During mixing, heating may be performed if necessary.
各配合成分の混合順序も、反応や沈殿物が発生するなど特段の問題がない限り任意であるが、例えば以下の方法が挙げられる。
樹脂を有機溶剤(例えば、メチルエチルケトン)に混合、溶解させて樹脂液を作成し、得られた樹脂液に、無機凝集フィラー、その他の成分を十分混合したものを加えて混合し、その後、粘度調整用として更に有機溶剤を加えて混合した後に、更に、硬化剤や硬化促進剤、或いは、分散剤等の添加剤を加えて混合する。
The mixing order of each component may be arbitrary as long as there is no particular problem such as reaction or precipitation, and examples include the following method.
A resin liquid is created by mixing and dissolving the resin in an organic solvent (for example, methyl ethyl ketone), and a sufficiently mixed inorganic coagulated filler and other components are added to the resulting resin liquid, and then the viscosity is adjusted. After further adding and mixing an organic solvent for use, additives such as a curing agent, a curing accelerator, or a dispersant are further added and mixed.
調製した樹脂組成物を、シート状に成形する方法は一般に用いられる方法を用いることができる。
例えば、樹脂組成物が可塑性や流動性を有する場合、該樹脂組成物を所望の形状で、例えば型へ収容した状態で硬化させることによって成形することができる。この場合、射出成形、射出圧縮成形、押出成形、圧縮成形、真空圧縮成形を利用することができる。
樹脂組成物中の溶剤は、ホットプレート、熱風炉、IR加熱炉、真空乾燥機、高周波加熱機など公知の加熱方法で除去することができる。
A commonly used method can be used to mold the prepared resin composition into a sheet.
For example, when the resin composition has plasticity or fluidity, the resin composition can be molded into a desired shape, for example, by curing the resin composition while being accommodated in a mold. In this case, injection molding, injection compression molding, extrusion molding, compression molding, and vacuum compression molding can be used.
The solvent in the resin composition can be removed by a known heating method such as a hot plate, hot air oven, IR heating furnace, vacuum dryer, or high frequency heater.
また、シート状の樹脂硬化物は、樹脂組成物の硬化物を所望の形状に削り出すことによっても得ることができる。 Further, a sheet-like cured resin product can also be obtained by cutting out a cured product of the resin composition into a desired shape.
シート状の樹脂硬化物はまた、スラリー状の樹脂組成物をドクターブレード法、溶剤キャスト法又は押し出し成膜法等の方法でシート状に成形することにより得ることもできる。 A sheet-like cured resin product can also be obtained by forming a slurry-like resin composition into a sheet form by a method such as a doctor blade method, a solvent casting method, or an extrusion film forming method.
以下に、このスラリー状の樹脂組成物を用いたシート状硬化物の製造方法の一例について説明する。 An example of a method for producing a sheet-like cured product using this slurry-like resin composition will be described below.
<塗布工程>
まず基材の表面に、スラリー状の樹脂組成物を塗布して塗膜(シート状の樹脂組成物)を形成する。
<Coating process>
First, a slurry-like resin composition is applied to the surface of a base material to form a coating film (sheet-like resin composition).
即ち、スラリー状の樹脂組成物を用いて、ディップ法、スピンコート法、スプレーコート法、ブレード法、その他の任意の方法で基材上に塗膜を形成する。スラリー状の樹脂組成物の塗布には、スピンコーター、スリットコーター、ダイコーター、ブレードコーターなどの塗布装置を用いることができる。このような塗布装置により、基材上に所定の膜厚の塗膜を均一に形成することが可能である。 That is, a coating film is formed on a substrate using a slurry-like resin composition by a dipping method, a spin coating method, a spray coating method, a blade method, or any other method. A coating device such as a spin coater, slit coater, die coater, blade coater, etc. can be used to coat the slurry-like resin composition. With such a coating device, it is possible to uniformly form a coating film of a predetermined thickness on a substrate.
なお、基材としては、後述の銅板ないし銅箔やPETフィルムが一般的に用いられるが、何ら限定されるものではない。 Note that as the base material, a copper plate or copper foil or a PET film, which will be described later, is generally used, but the base material is not limited in any way.
<乾燥工程>
スラリー状の樹脂組成物を塗布することにより形成された塗膜を、溶剤や低分子成分の除去のために、通常10~150℃、好ましくは25~120℃、より好ましくは30~110℃の温度で乾燥する。
乾燥温度が上記上限値以下であることで、スラリー状の樹脂組成物中の樹脂の硬化が抑制され、その後の加圧工程でシート状の樹脂組成物中の樹脂が流動ししボイドを除去しやすくなる傾向にある。乾燥温度が上記下限値以上であることで、効果的に溶剤を取り除くことができ生産性が向上する傾向にある。
<Drying process>
The coating film formed by applying the slurry-like resin composition is heated to usually 10 to 150°C, preferably 25 to 120°C, more preferably 30 to 110°C, in order to remove the solvent and low molecular components. Dry at temperature.
By setting the drying temperature at or below the above upper limit, curing of the resin in the slurry-like resin composition is suppressed, and the resin in the sheet-like resin composition flows in the subsequent pressurizing process to remove voids. It tends to become easier. When the drying temperature is equal to or higher than the above lower limit, the solvent can be effectively removed and productivity tends to improve.
乾燥時間は、特に限定されず、スラリー状の樹脂組成物の状態、乾燥環境等によって適宜調整することができる。乾燥時間は、好ましくは1分以上であり、より好ましくは2分以上、さらに好ましくは5分以上、よりさらに好ましくは10分以上、特に好ましくは20分以上である。乾燥時間は、好ましくは24時間以下であり、より好ましくは10時間以下であり、さらに好ましくは4時間以下であり、特に好ましくは2時間以下である。
乾燥時間が上記下限値以上であることで、十分に溶剤が除去でき、残留溶剤が樹脂硬化物内のボイドとなることを抑制できる傾向にある。乾燥時間が上記上限値以下であることで、生産性が向上し、製造コストを抑制できる傾向にある。
The drying time is not particularly limited, and can be adjusted as appropriate depending on the state of the slurry-like resin composition, the drying environment, and the like. The drying time is preferably 1 minute or more, more preferably 2 minutes or more, even more preferably 5 minutes or more, even more preferably 10 minutes or more, particularly preferably 20 minutes or more. The drying time is preferably 24 hours or less, more preferably 10 hours or less, even more preferably 4 hours or less, particularly preferably 2 hours or less.
When the drying time is at least the above lower limit, the solvent can be sufficiently removed, and the residual solvent tends to be prevented from forming voids in the cured resin material. When the drying time is equal to or less than the above upper limit, productivity tends to improve and manufacturing costs can be suppressed.
<加圧工程>
乾燥工程の後には、凝集無機フィラー同士を接合させ熱伝導パスを形成する目的、シート内のボイドや空隙をなくす目的、基材との密着性を向上させる目的等から、得られたシート状の樹脂組成物に加圧工程を行うことが望ましい。
<Pressure process>
After the drying process, the obtained sheet-like material is It is desirable to subject the resin composition to a pressurizing process.
加圧工程は、基材上のシート状の樹脂組成物に2MPa以上の加重をかけて実施することが望ましい。加重は、好ましくは5MPa以上であり、より好ましくは7MPa以上であり、さらに好ましくは9MPa以上である。また、加重は、好ましくは1500MPa以下であり、より好ましくは1000MPa以下であり、さらに好ましくは800MPa以下である。
加圧時の加重を上記上限値以下とすることにより、凝集無機フィラーの二次粒子が破壊することなく、シート状の樹脂硬化物中に空隙などがない高い熱伝導性を有するシートを得ることができる。加重を上記下限値以上とすることにより、凝集無機フィラー間の接触が良好となり、熱伝導パスを形成しやすくなるため、高い熱伝導性を有する樹脂硬化物を得ることができる。
The pressurizing step is preferably carried out by applying a load of 2 MPa or more to the sheet-like resin composition on the base material. The load is preferably 5 MPa or more, more preferably 7 MPa or more, and still more preferably 9 MPa or more. Further, the load is preferably 1500 MPa or less, more preferably 1000 MPa or less, and still more preferably 800 MPa or less.
By controlling the load during pressurization to be less than or equal to the above upper limit value, the secondary particles of the agglomerated inorganic filler are not destroyed, and a sheet having high thermal conductivity without voids in the sheet-like cured resin product can be obtained. Can be done. By setting the load to the above lower limit value or more, the contact between the aggregated inorganic fillers becomes good and it becomes easier to form a heat conduction path, so it is possible to obtain a cured resin material having high heat conductivity.
加圧工程における基板上のシート状の樹脂組成物の加熱温度は特に限定されない。加熱温度は、好ましくは10℃以上であり、より好ましくは20℃以上、さらに好ましくは30℃以上である。加熱温度は、好ましくは300℃以下であり、より好ましくは250℃以下、さらに好ましくは200℃以下、よりさらに好ましくは100℃以下、特に好ましくは90℃以下である。
この温度範囲で加圧工程を行うことにより、シート状の樹脂組成物中の樹脂の溶融粘度を低下させることができ、樹脂硬化物内のボイドや空隙をより低減することができる。また、上記上限値以下で加熱することで、シート状の樹脂組成物及び樹脂硬化物中の有機成分の分解、残留溶剤により発生するボイドを抑制できる傾向にある。
The heating temperature of the sheet-like resin composition on the substrate in the pressurizing step is not particularly limited. The heating temperature is preferably 10°C or higher, more preferably 20°C or higher, even more preferably 30°C or higher. The heating temperature is preferably 300°C or lower, more preferably 250°C or lower, even more preferably 200°C or lower, even more preferably 100°C or lower, particularly preferably 90°C or lower.
By performing the pressurizing step in this temperature range, the melt viscosity of the resin in the sheet-like resin composition can be lowered, and voids and voids in the cured resin product can be further reduced. In addition, by heating at a temperature below the above upper limit, it tends to be possible to suppress the decomposition of organic components in the sheet-shaped resin composition and cured resin product, and to suppress voids generated by residual solvent.
加圧工程の時間は、特に限定されない。加圧工程の時間は、好ましくは30秒以上であり、より好ましくは1分以上、さらに好ましくは3分以上、特に好ましくは5分以上である。加圧工程の時間は、好ましくは1時間以下であり、より好ましくは30分以下、さらに好ましくは20分以下である。
加圧時間が上記上限値以下であることで、樹脂硬化物の製造時間が抑制でき、生産コストを短縮できる傾向にある。加圧時間が上記下限値以上であることで、樹脂硬化物内の空隙やボイドを十分に取り除くことができ、熱伝達性能や耐電圧特性を向上できる傾向にある。
The time for the pressurizing step is not particularly limited. The time of the pressurizing step is preferably 30 seconds or more, more preferably 1 minute or more, still more preferably 3 minutes or more, particularly preferably 5 minutes or more. The time of the pressurizing step is preferably 1 hour or less, more preferably 30 minutes or less, even more preferably 20 minutes or less.
When the pressurization time is equal to or less than the above upper limit value, the production time of the cured resin product can be suppressed, and production costs tend to be reduced. When the pressurization time is equal to or greater than the above lower limit, voids and voids in the cured resin material can be sufficiently removed, and heat transfer performance and voltage resistance characteristics tend to be improved.
<硬化工程>
本発明の樹脂組成物を完全に硬化反応を行わせる硬化工程は、加圧下で行ってもよく、無加圧で行ってもよいが、加圧する場合は、上記と同様の理由から、上記の加圧工程と同様の条件で行うことが望ましい。なお、加圧工程と硬化工程を同時に行っても構わない。
特に加圧工程と硬化工程を経るシート化工程においては、上記の範囲の加重をかけて、加圧、硬化を行うことが好ましい。
<Curing process>
The curing step in which the resin composition of the present invention undergoes a complete curing reaction may be performed under pressure or without pressure, but when pressurized, for the same reason as above, It is desirable to perform this under the same conditions as the pressurizing step. Note that the pressurizing step and the curing step may be performed at the same time.
In particular, in the sheet-forming process that includes a pressing process and a curing process, it is preferable to perform the pressing and curing by applying a load within the above range.
加圧工程と硬化工程を同時に行う場合の加重は特に限定されない。この場合、基材上のシート状の樹脂組成物に5MPa以上の加重をかけて実施することが好ましく、加重はより好ましくは7Pa以上であり、さらに好ましくは9MPa以上であり、特に好ましくは20MPa以上である。また、加重は好ましくは2000MPa以下であり、より好ましくは1500MPa以下である。
加圧工程と硬化工程を同時に行う場合の加重を上記上限値以下とすることにより、凝集無機フィラーの二次粒子が破壊することなく、シート状の樹脂硬化物中に空隙などがない高い熱伝導性を有するシート状硬化物を得ることができる。また、加重を上記下限値以上とすることにより、凝集無機フィラー間の接触が良好となり、熱伝導パスを形成しやすくなるため、高い熱伝導性を有する樹脂硬化物を得ることができる。
The load when performing the pressurizing step and the curing step at the same time is not particularly limited. In this case, it is preferable to apply a load of 5 MPa or more to the sheet-shaped resin composition on the base material, more preferably 7 Pa or more, still more preferably 9 MPa or more, particularly preferably 20 MPa or more. It is. Further, the load is preferably 2000 MPa or less, more preferably 1500 MPa or less.
By keeping the load below the above upper limit when performing the pressurizing process and curing process simultaneously, the secondary particles of the agglomerated inorganic filler will not be destroyed, and high thermal conductivity will be achieved with no voids in the cured resin sheet. A sheet-like cured product having properties can be obtained. Moreover, by setting the load to the above lower limit value or more, the contact between the aggregated inorganic fillers becomes good and it becomes easier to form a heat conduction path, so it is possible to obtain a cured resin material having high heat conductivity.
加圧工程と硬化工程を同時に行う場合の加圧時間は特に限定されない。加圧時間は好ましくは30秒以上であり、より好ましくは1分以上、さらに好ましくは3分以上、特に好ましくは5分以上である。また、加圧時間は好ましくは1時間以下であり、より好ましくは30分以下、さらに好ましくは20分以下である。
加圧時間が上記上限値以下であることで、シート状の樹脂硬化物の製造時間が抑制でき、生産コストを短縮できる傾向にある。加圧時間が上記下限値以上であることで、シート状の樹脂硬化物内の空隙やボイドを十分に取り除くことができ、熱伝達性能や耐電圧特性を向上できる傾向にある。
When the pressing step and the curing step are performed simultaneously, the pressing time is not particularly limited. The pressurizing time is preferably 30 seconds or more, more preferably 1 minute or more, even more preferably 3 minutes or more, and particularly preferably 5 minutes or more. Moreover, the pressurization time is preferably 1 hour or less, more preferably 30 minutes or less, and still more preferably 20 minutes or less.
When the pressurization time is equal to or less than the above upper limit, the production time of a sheet-like cured resin product can be suppressed, and production costs tend to be reduced. When the pressurization time is equal to or longer than the above lower limit, voids and voids in the sheet-like cured resin material can be sufficiently removed, and heat transfer performance and voltage resistance characteristics tend to be improved.
加圧工程と硬化工程を同時に行う場合の基板上のシート状の樹脂組成物の加熱温度は特に限定されない。加熱温度は好ましくは10℃以上であり、より好ましくは20℃以上、さらに好ましくは30℃以上である。加熱温度は好ましくは300℃以下であり、より好ましくは250℃以下、さらに好ましくは200℃以下、よりさらに好ましくは100℃以下、特に好ましくは90℃以下である。
加熱温度を上記下限値以上とすることにより、シート状の樹脂組成物中の樹脂の溶融粘度を低下させることができ、樹脂硬化物内のボイドや空隙をなくすことができる。加熱温度を上記上限値以下とすることで、シート状の樹脂組成物及びシート状の樹脂硬化物中の有機成分の分解、残留溶剤により発生するボイドを抑制できる傾向にある。
The heating temperature of the sheet-like resin composition on the substrate in the case of performing the pressing step and the curing step at the same time is not particularly limited. The heating temperature is preferably 10°C or higher, more preferably 20°C or higher, even more preferably 30°C or higher. The heating temperature is preferably 300°C or lower, more preferably 250°C or lower, even more preferably 200°C or lower, even more preferably 100°C or lower, particularly preferably 90°C or lower.
By setting the heating temperature to the above lower limit or higher, the melt viscosity of the resin in the sheet-like resin composition can be lowered, and voids and voids in the cured resin can be eliminated. By setting the heating temperature to the above upper limit value or less, it tends to be possible to suppress the decomposition of organic components in the sheet-shaped resin composition and the sheet-shaped cured resin product, and to suppress voids generated by residual solvent.
硬化工程のみを行う場合の基板上のシート状の樹脂組成物の加熱温度は特に限定されない。加熱温度は好ましくは10℃以上であり、より好ましくは50℃以上、さらに好ましくは100℃以上である。また、加熱温度は好ましくは500℃以下であり、より好ましくは300℃以下、さらに好ましくは200℃以下、よりさらに好ましくは180℃以下、特に好ましくは175℃以下である。
加熱温度をこの温度範囲とすることにより、樹脂の硬化反応を効果的に進行させる。加熱温度が上記上限値以下であることで樹脂の熱劣化を防止する。加熱温度が上記下限値以上であることで、樹脂の硬化反応をより効果的に進行させる。
The heating temperature of the sheet-like resin composition on the substrate when performing only the curing step is not particularly limited. The heating temperature is preferably 10°C or higher, more preferably 50°C or higher, still more preferably 100°C or higher. Further, the heating temperature is preferably 500°C or lower, more preferably 300°C or lower, even more preferably 200°C or lower, even more preferably 180°C or lower, particularly preferably 175°C or lower.
By setting the heating temperature within this temperature range, the curing reaction of the resin proceeds effectively. Heat deterioration of the resin is prevented by the heating temperature being below the above upper limit. When the heating temperature is equal to or higher than the above lower limit, the curing reaction of the resin proceeds more effectively.
このようにして形成されるシート状の樹脂硬化物の厚さについては特に制限はないが、好ましくは50μm以上であり、より好ましくは80μm以上であり、さらに好ましくは100μm以上である。また、樹脂硬化物の厚さは好ましくは400μm以下であり、より好ましくは300μm以下である。
樹脂硬化物の厚さが上記下限値以上であることで、耐電圧特性が得られ、絶縁破壊電圧が向上する傾向にある。樹脂硬化物の厚さが上記上限値以下であることで、デバイスの小型化や薄型化が達成でき、得られる樹脂硬化物(放熱シート)の熱抵抗を抑制できる傾向にある。
The thickness of the sheet-like cured resin product thus formed is not particularly limited, but is preferably 50 μm or more, more preferably 80 μm or more, and still more preferably 100 μm or more. Further, the thickness of the cured resin product is preferably 400 μm or less, more preferably 300 μm or less.
When the thickness of the cured resin is equal to or greater than the above lower limit, voltage resistance characteristics are obtained and dielectric breakdown voltage tends to improve. When the thickness of the cured resin product is less than or equal to the above upper limit value, the device can be made smaller and thinner, and the thermal resistance of the resulting cured resin product (heat dissipation sheet) tends to be suppressed.
[複合成形体]
本発明の複合成形体は、本発明の樹脂組成物の硬化物からなる硬化物部と金属部とを有し、通常これらが積層一体化されてなるものである。
[Composite molded body]
The composite molded article of the present invention has a cured product part made of a cured product of the resin composition of the present invention and a metal part, and is usually formed by laminating and integrating these parts.
金属部は、本発明の樹脂硬化物よりなる硬化物部の一つの面にのみ設けられていてもよく、2以上の面に設けられてもよい。例えば、シート状の本発明の樹脂硬化物の一方の面にのみ金属部を有するものであってもよく、両面に金属部を有するものであってもよい。また、金属部は、パターニングされていてもよい。 The metal portion may be provided on only one surface of the cured product portion made of the cured resin product of the present invention, or may be provided on two or more surfaces. For example, the sheet-shaped cured resin of the present invention may have metal parts only on one side, or may have metal parts on both sides. Moreover, the metal part may be patterned.
このような本発明の複合成形体は、金属部を上記基材として用い、この基材上に、上記の方法に従って、本発明の樹脂硬化物よりなるシート状物を形成することで製造することができる。
また、本発明の複合成形体は、金属部とは別の基材上に形成したシート状の樹脂組成物又は樹脂硬化物を基材から剥した後、金属部となる金属部材上に加熱圧着することにより製造することもできる。
Such a composite molded article of the present invention can be produced by using the metal part as the base material and forming a sheet-like article made of the cured resin of the present invention on this base material according to the method described above. Can be done.
In addition, the composite molded article of the present invention is produced by peeling a sheet-like resin composition or cured resin product formed on a base material other than the metal part from the base material, and then heat-pressing it onto the metal member that will become the metal part. It can also be manufactured by
この場合は、剥離剤により処理されていてもよいPET(ポリエチレンテレフタレート)等の基材上にスラリー状の本発明の樹脂組成物を塗布すること以外は上記と同様にして本発明のシート状の樹脂組成物又は樹脂硬化物を形成した後、基材から剥し取り、このシート状の樹脂組成物又は樹脂硬化物を別の金属板上に載置し、或いは2枚の金属板間に挟んだ状態で、加圧することにより一体化すればよい。 In this case, the sheet-like composition of the present invention is prepared in the same manner as above except that the slurry-like resin composition of the present invention is applied onto a base material such as PET (polyethylene terephthalate), which may be treated with a release agent. After forming the resin composition or cured resin, it is peeled off from the base material, and this sheet-like resin composition or cured resin is placed on another metal plate or sandwiched between two metal plates. In this state, they may be integrated by applying pressure.
金属板としては、銅、アルミニウム、ニッケルメッキされた金属等よりなる厚さ10μm~10cm程度の金属板を用いることができる。
金属板の表面は物理的に粗化処理がなされていてもよいし、化学的に表面処理剤等で処理されていてもよい。樹脂組成物と金属板の密着の観点から、これらの処理がなされていることがより好ましい
As the metal plate, a metal plate having a thickness of about 10 μm to 10 cm and made of copper, aluminum, nickel-plated metal, etc. can be used.
The surface of the metal plate may be physically roughened or chemically treated with a surface treatment agent or the like. From the viewpoint of adhesion between the resin composition and the metal plate, it is more preferable that these treatments are carried out.
[半導体デバイス]
本発明の複合成形体は半導体デバイスとして用いることができる。特に、高温で作動させることにより高出力かつ高密度化が可能なパワー半導体デバイスにおいて好適に用いることができる。
[Semiconductor device]
The composite molded article of the present invention can be used as a semiconductor device. In particular, it can be suitably used in power semiconductor devices that can achieve high output and high density by operating at high temperatures.
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。
下記の実施例における各種の条件や評価結果の値は、本発明の実施態様における好ましい範囲と同様に、本発明の好ましい範囲を示すものであり、本発明の好ましい範囲は前記した実施態様における好ましい範囲と下記実施例の値または実施例同士の値の組合せにより示される範囲を勘案して決めることができる。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist thereof.
The values of various conditions and evaluation results in the following examples indicate the preferred range of the present invention, as well as the preferred range of the embodiments of the present invention, and the preferred range of the present invention is the preferred range of the embodiments described above. It can be determined by taking into consideration the range and the range shown by the values of the following examples or the combination of values of the examples.
[原材料]
実施例および比較例で用いた原材料は以下の通りである。
[raw materials]
The raw materials used in the examples and comparative examples are as follows.
<樹脂成分>
樹脂成分1:特開2006-176658号公報の実施例に開示されるエポキシ樹脂の製造方法に準拠して製造した、構造(2)(R3=構造(4))および構造(3)(R4,R5,R6,R7=メチル基)を有する特定エポキシ樹脂
ポリスチレン換算の重量平均分子量:30,000
エポキシ当量:9,000g/当量
樹脂成分2:特開2003-342350号公報の実施例に開示されるエポキシ樹脂の製造方法に準拠して製造した、構造(1)(R1=メチル基、R2=フェニル基)および構造(3)(R4,R5,R6,R7=メチル基)を有する特定エポキシ樹脂
ポリスチレン換算の重量平均分子量:39,000
エポキシ当量:13,000g/当量
樹脂成分3:三菱ケミカル社製 一分子当たりエポキシ基を2個有する構造を含むビスフェノールF型固形エポキシ樹脂
ポリスチレン換算の重量平均分子量:60,000
樹脂成分4:三菱ケミカル社製 一分子当たりエポキシ基を2個有する構造を含むビスフェノールA型液状エポキシ樹脂
分子量:約370
樹脂成分5:ナガセケムテックス社製 一分子当たりグリシジル基を4個以上有する構造を含む多官能エポキシ樹脂
分子量:約400
樹脂成分6:三菱ケミカル社製 一分子当たりエポキシ基を2個有する構造を含む水添ビスフェノールA型液状エポキシ樹脂
分子量:約410
樹脂成分7:三菱ケミカル社製 一分子当たりエポキシ基を3個以上有する構造を含むp-アミノフェノール型液状多官能エポキシ樹脂
分子量:約290
樹脂成分8:三菱ケミカル社製 一分子あたりエポキシ基を2個有する構造を含む脂肪族骨格液状エポキシ樹脂
分子量:約900
<Resin component>
Resin component 1: Structure (2) (R 3 = structure (4)) and structure (3) (R 4 , R 5 , R 6 , R 7 = methyl group)
Weight average molecular weight in terms of polystyrene: 30,000
Epoxy equivalent: 9,000 g/equivalent Resin component 2: Structure (1) (R 1 = methyl group, R 2 = phenyl group) and structure (3) (R 4 , R 5 , R 6 , R 7 = methyl group)
Weight average molecular weight in terms of polystyrene: 39,000
Epoxy equivalent: 13,000 g/equivalent Resin component 3: Manufactured by Mitsubishi Chemical Bisphenol F type solid epoxy resin containing a structure with two epoxy groups per molecule
Weight average molecular weight in terms of polystyrene: 60,000
Resin component 4: Bisphenol A liquid epoxy resin containing a structure with two epoxy groups per molecule, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation
Molecular weight: about 370
Resin component 5: Manufactured by Nagase ChemteX Co., Ltd. Multifunctional epoxy resin containing a structure having 4 or more glycidyl groups per molecule
Molecular weight: about 400
Resin component 6: Manufactured by Mitsubishi Chemical Hydrogenated bisphenol A type liquid epoxy resin containing a structure with two epoxy groups per molecule
Molecular weight: about 410
Resin component 7: Mitsubishi Chemical Corporation p-aminophenol type liquid multifunctional epoxy resin containing a structure having three or more epoxy groups per molecule
Molecular weight: approx. 290
Resin component 8: Manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation Aliphatic skeleton liquid epoxy resin containing a structure with two epoxy groups per molecule
Molecular weight: about 900
<無機フィラー>
無機フィラー1:国際公開第2015/561028号の実施例に開示される窒化ホウ素凝集粒子の製造方法に準拠して製造した、カードハウス構造を有する窒化ホウ素凝集粒子
新モース硬度:2
体積平均粒子径:45μm
無機フィラー2:アドマテックス社製、球状アルミナ粒子
新モース硬度:9
体積平均粒子径:6.5μm
熱伝導率:20~30W/m・K
<Inorganic filler>
Inorganic filler 1: Boron nitride aggregate particles having a house of cards structure, manufactured according to the method for producing boron nitride aggregate particles disclosed in the Examples of International Publication No. 2015/561028.
New Mohs hardness: 2
Volume average particle diameter: 45μm
Inorganic filler 2: Admatex, spherical alumina particles
New Mohs hardness: 9
Volume average particle diameter: 6.5μm
Thermal conductivity: 20-30W/m・K
<硬化剤>
硬化剤1:明和化成社製「MEH-8000H」
フェノール樹脂系硬化剤
<Curing agent>
Curing agent 1: “MEH-8000H” manufactured by Meiwa Kasei Co., Ltd.
Phenolic resin curing agent
<硬化触媒>
硬化触媒1:四国化成社製「2E4MZ-A」
2,4-ジアミノ-6-[2’-エチル-4’-メチルイミダゾリル-(17’)]-エチル-s-トリアジン
(窒素原子を含有する複素環構造としてトリアジン環を有する化合物)
分子量:247
<Curing catalyst>
Curing catalyst 1: "2E4MZ-A" manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd.
2,4-diamino-6-[2'-ethyl-4'-methylimidazolyl-(17')]-ethyl-s-triazine
(Compound having a triazine ring as a nitrogen atom-containing heterocyclic structure)
Molecular weight: 247
[試料の作成および測定・評価]
実施例と比較例における成形体の作成方法、および測定条件・評価方法は以下の通りである。
[Sample preparation, measurement and evaluation]
The methods for producing molded bodies, measurement conditions, and evaluation methods in Examples and Comparative Examples are as follows.
<実施例1>
自転公転式撹拌装置を用いて、固形分中の無機フィラー1:51重量%、無機フィラー2:20重量%、無機フィラー以外の成分:29重量%になるように混合物を調製した。このとき、固形分中の無機フィラー以外の成分の内訳は重量比で表1の実施例1の欄に記載の比率となるように調整した。また上記混合物を調製する際、上記混合物が塗布スラリーのうち63重量%(固形分濃度)となるように、メチルエチルケトンとシクロヘキサノンを等量ずつ用いた。
<Example 1>
A mixture was prepared using a rotation-revolution stirring device so that the solid content contained 1:51% by weight of inorganic filler, 2:20% by weight of inorganic filler, and 29% by weight of components other than the inorganic filler. At this time, the content of components other than the inorganic filler in the solid content was adjusted so that the weight ratio was as described in the column of Example 1 in Table 1. Further, when preparing the above mixture, equal amounts of methyl ethyl ketone and cyclohexanone were used so that the above mixture accounted for 63% by weight (solid content concentration) of the coating slurry.
得られたスラリー状の樹脂組成物(シート用スラリー)をドクターブレード法でPET製基材に塗布し、60℃で120分間加熱乾燥を行った後に、42℃、147MPaで10分間プレスを行い、厚さ150μmのシート状の樹脂組成物を得た。シート状の樹脂組成物中のメチルエチルケトンおよびシクロヘキサノンの合計の含有量は1重量%以下であった。 The resulting slurry-like resin composition (slurry for sheets) was applied to a PET base material using a doctor blade method, heated and dried at 60°C for 120 minutes, and then pressed at 42°C and 147 MPa for 10 minutes. A sheet-like resin composition with a thickness of 150 μm was obtained. The total content of methyl ethyl ketone and cyclohexanone in the sheet-like resin composition was 1% by weight or less.
次に、事前に#120ヤスリにより100回ずつ表面を粗化処理した厚さ500μmと2,000μmの銅板各1枚ずつに上記シート状の樹脂組成物を挟み、120℃、9.8MPaで30分間プレスを行い、続いて昇温し、175℃、9.8MPaで30分間プレスを行った。 Next, the sheet-like resin composition was sandwiched between one copper plate each having a thickness of 500 μm and 2,000 μm, the surfaces of which had been roughened 100 times with a #120 file in advance, and heated at 120° C. and 9.8 MPa for 30 minutes. Pressing was performed for 30 minutes, then the temperature was raised, and pressing was performed at 175° C. and 9.8 MPa for 30 minutes.
上記で得られた銅板及び樹脂硬化物を含む複合成形体を所定の手法にてエッチング処理することで、厚さ500μmの銅板をパターニングした。パターンはφ25mmの円状パターンが2カ所残存するようにした。 The composite molded body containing the copper plate and cured resin obtained above was etched by a predetermined method to pattern a copper plate with a thickness of 500 μm. The pattern was such that two circular patterns with a diameter of 25 mm remained.
<実施例2~3、比較例1~4>
実施例1の方法に準拠し、固形分中の無機フィラー1:51重量%、無機フィラー2:20重量%、無機フィラー以外の成分:29重量%になるように混合物を調製した。このとき、固形分中の無機フィラー以外の成分の内訳が表1に示す重量比となるようにしたこと以外は、実施例1と同様にして、それぞれシート状の樹脂組成物と、銅板及び樹脂硬化物を含む複合成形体を得た。
<Examples 2-3, Comparative Examples 1-4>
Based on the method of Example 1, a mixture was prepared such that the solid content was 1:51% by weight of inorganic filler, 2:20% by weight of inorganic filler, and 29% by weight of components other than the inorganic filler. At this time, the sheet-shaped resin composition, the copper plate and the resin were prepared in the same manner as in Example 1, except that the weight ratio of the components other than the inorganic filler in the solid content was as shown in Table 1. A composite molded body containing a cured product was obtained.
<初期の絶縁破壊電圧(BDV)>
実施例および比較例で作成した銅板及び樹脂硬化物を含む複合成形体をフロリナートFC-40(3M社製)に浸し、超高電圧耐圧試験器7470(計測技術研究所社製)を用いて、パターニングしたφ25mmの銅上に電極を置いて、0.5kV電圧を印加し、60秒おきに0.5kVずつ昇圧していき、絶縁破壊に到るまで測定を実施した。BDVが5kV以上である場合に「〇」、5kV未満を「×」と表記した。
<Initial breakdown voltage (BDV)>
The composite molded body containing the copper plate and cured resin prepared in Examples and Comparative Examples was immersed in Fluorinert FC-40 (manufactured by 3M), and tested using an ultra-high voltage withstand tester 7470 (manufactured by Keizoku Gijutsu Kenkyusho). An electrode was placed on the patterned copper having a diameter of 25 mm, a voltage of 0.5 kV was applied, and the voltage was increased by 0.5 kV every 60 seconds, and measurement was performed until dielectric breakdown occurred. When the BDV was 5 kV or more, it was written as "〇", and when it was less than 5 kV, it was written as "x".
<繰り返しリフロー試験後剥離>
実施例および比較例で作成した銅板及び樹脂硬化物を含む複合成形体のうち、上記の初期絶縁破壊電圧の評価が「○」であったものについて、窒素雰囲気下において室温から290℃まで12分で昇温し、290℃で10分保持した後、室温まで冷却した(リフロー試験)。その後、超音波映像装置FinSAT(FS300III)(日立パワーソリューションズ製)により、銅板とシート状の樹脂硬化物の界面を観察した。測定には周波数50MHzのプローブを用い、ゲイン30dB、ピッチ0.2mmとし、試料を水中に置いて実施した。
界面に剥離が発生するまで、リフロー試験と界面剥離観察を繰り返して行った。
リフロー試験を2回以上繰り返しても界面剥離が発生しない場合を「○」、リフロー試験2回未満で界面剥離が発生した場合を「×」と表記した。
<Peeling after repeated reflow test>
Among the composite molded bodies containing copper plates and cured resin products prepared in Examples and Comparative Examples, those whose initial breakdown voltage was evaluated as "○" were heated from room temperature to 290°C for 12 minutes in a nitrogen atmosphere. The temperature was raised at 290° C., maintained at 290° C. for 10 minutes, and then cooled to room temperature (reflow test). Thereafter, the interface between the copper plate and the cured resin sheet was observed using an ultrasonic imaging device FinSAT (FS300III) (manufactured by Hitachi Power Solutions). The measurement was carried out using a probe with a frequency of 50 MHz, a gain of 30 dB, and a pitch of 0.2 mm, with the sample placed in water.
Reflow tests and interfacial peeling observations were repeated until peeling occurred at the interface.
A case where interfacial peeling did not occur even after repeating the reflow test twice or more was written as "○", and a case where interfacial peeling occurred after the reflow test was repeated less than twice was written as "x".
<樹脂硬化物の重量増加率>
実施例および比較例で作成したシート状の樹脂硬化物を6cm×7cmの試験片に切り出し、150℃で1時間で乾燥し、重量aを測定した。さらにそれらのシート状の樹脂硬化物を恒温恒湿機SH-221(エスペック社製)を用いて85℃、85%RHの環境に一定時間保管し、経時で重量を測定し、一定の重量(恒量)bになるまで保管した。下記式で重量増加率を算出した。
重量増加率(%)=(b-a)/a ×100
<Weight increase rate of cured resin>
The sheet-like cured resin products prepared in Examples and Comparative Examples were cut into test pieces of 6 cm x 7 cm, dried at 150° C. for 1 hour, and the weight a was measured. Furthermore, these sheet-shaped cured resin products were stored for a certain period of time in an environment of 85°C and 85% RH using a constant temperature and humidity machine SH-221 (manufactured by ESPEC), and the weight was measured over time. It was stored until it reached constant weight) b. The weight increase rate was calculated using the following formula.
Weight increase rate (%) = (ba)/a × 100
<樹脂組成物の貯蔵弾性率>
無機フィラーを用いないこと以外は、それぞれ各実施例および比較例と同様に、自転公転式撹拌装置を用いて樹脂組成物を調製し、加熱乾燥を行った後にアントンパール社製のレオメーター「MCR302」を用いて、未硬化の樹脂組成物を加熱硬化させ、200℃での貯蔵弾性率を測定した。
測定にはアルミニウム製のパラレルプレートを使用し、測定条件は歪を0.3%、周波数を1Hz、ギャップを0.5mmとした。
加熱硬化時の温度プロファイルは25℃から開始し、毎分14℃で120℃まで昇温し、120℃に到達後30分間保持、続けて毎分7℃で175℃まで昇温し、175℃に到達後30分間保持、さらに毎分7℃で200℃まで昇温し、200℃に到達後10分間保持した。この200℃で10分間保持時に測定した貯蔵弾性率を評価に用いた。
<Storage modulus of resin composition>
Except for not using an inorganic filler, a resin composition was prepared using an autorotation-revolution stirring device in the same manner as in each example and comparative example, and after drying by heating, a rheometer "MCR302" manufactured by Anton Paar was used. The uncured resin composition was heated and cured using the following method, and the storage modulus at 200°C was measured.
An aluminum parallel plate was used for the measurement, and the measurement conditions were a strain of 0.3%, a frequency of 1 Hz, and a gap of 0.5 mm.
The temperature profile during heat curing starts at 25°C, increases the temperature to 120°C at 14°C per minute, holds for 30 minutes after reaching 120°C, then increases the temperature to 175°C at 7°C per minute, and then 175°C. After reaching 200°C, the temperature was held for 30 minutes, and the temperature was further increased to 200°C at 7°C per minute, and after reaching 200°C, it was held for 10 minutes. The storage elastic modulus measured when the sample was held at 200° C. for 10 minutes was used for evaluation.
上記の重量増加率と貯蔵弾性率の測定結果から、前述の式(I)を満たすものを「○」、満たさないものを「×」と表記した。 From the measurement results of the weight increase rate and storage modulus, those that satisfy the above formula (I) are marked as "○", and those that do not meet are marked as "x".
上記の測定・評価結果を表1に示す。 The above measurement and evaluation results are shown in Table 1.
表1より、本発明の樹脂硬化物は、繰り返しリフロー耐性に優れることが分かる。
即ち、重量増加率が多少大きくても、対応して貯蔵弾性率も大きいことで式(I)を満たすものは繰り返しリフロー耐性に優れる。一方、重量増加率が小さくても、式(I)を満たさないと繰り返しリフロー耐性に劣る。
Table 1 shows that the cured resin of the present invention has excellent repeated reflow resistance.
That is, even if the weight increase rate is somewhat large, the storage elastic modulus is correspondingly large, so that a material that satisfies the formula (I) has excellent repeated reflow resistance. On the other hand, even if the weight increase rate is small, unless formula (I) is satisfied, the repeated reflow resistance is poor.
Claims (14)
Y>2.01×107X+1.3×106 (I) A resin composition comprising an epoxy resin having three or more epoxy groups per molecule, an epoxy resin having a biphenyl structure and a weight average molecular weight of 10,000 or more, and an agglomerated inorganic filler, the resin composition comprising: When the weight increase rate at 85 ° C. and 85% RH after curing is X (weight %), and the storage elastic modulus at 200 ° C. of the cured product of the resin composition excluding inorganic filler is Y (Pa), the following A resin composition satisfying formula (I).
Y>2.01×10 7 X+1.3×10 6 (I)
Y>2.01×107X+1.3×106 (I) A cured resin product using a resin composition comprising an epoxy resin having three or more epoxy groups per molecule, an epoxy resin having a biphenyl structure and a weight average molecular weight of 10,000 or more, and an agglomerated inorganic filler. , where the weight increase rate at 85°C and 85% RH of the cured resin is X (weight%), and the storage modulus at 200°C after curing of the resin composition excluding inorganic fillers is Y (Pa). A cured resin material satisfying the following formula (I).
Y>2.01×10 7 X+1.3×10 6 (I)
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