CN106459594B - 绝缘导热性树脂组合物 - Google Patents

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Abstract

一种绝缘导热性树脂组合物(10),其具备:基质树脂(1);和分散在基质树脂中且具有电绝缘性的绝缘体(2)。另外,绝缘导热性树脂组合物还具备导热系数比基质树脂高、将绝缘体彼此热连接而且是有机物的导热相(3)。绝缘导热性树脂组合物使用有机物作为将绝缘体彼此热连接的导热相,因此能够提高导热性并且还能够得到电绝缘性。

Description

绝缘导热性树脂组合物
技术领域
本发明涉及绝缘导热性树脂组合物。详细而言,本发明涉及用于冷却电子部件等的导热部件例如散热件的绝缘导热性树脂组合物。
背景技术
计算机(中央处理装置:CPU)、晶体管、发光二极管(LED)等半导体在使用中发热,因该热而导致电子部件的性能有时降低。因此,通常,在要发热的电子部件上安装散热件。
以往,这样的散热件使用了导热系数高的金属。但是,近年来,不断使用形状选择的自由度高、容易轻量化以及小型化的绝缘导热性树脂组合物。这样的绝缘导热性树脂组合物为了使导热系数提高,在粘合剂树脂中必须大量含有导热性无机填料。但是,如果单纯增加导热性无机填料的配合量,则已知产生各种各样的问题。例如,通过使配合量增加,固化前的树脂组合物的粘度上升,成型性以及作业性大幅降低,从而引起成型不良。另外,由于能够填充无机填料的量有限,因此多数情况下所得到的树脂组合物的导热性不充分。
因而,公开了使用多种树脂形成共连续型的相分离结构,通过使导热性微粒集中地存在于一方的树脂相而使导热系数提高的方法(例如,参考专利文献1)。
另外,也公开了在基质树脂中分散导热性填料、并将导热性填料彼此用低熔点合金连结的高导热性树脂组合物(例如,参考专利文献2)。进而也公开了使用热塑性树脂、氧化镁、熔点为500℃以上的金属粉和熔点为500℃以下的低熔点合金的绝缘性导热性树脂组合物(例如,参考专利文献3)。另外,也公开了担载有熔点为240℃以下的金属纳米粒子的导热性填料分散在树脂组合物中的高导热性聚合物纳米复合材料(例如,参考专利文献4)。
另外,也公开了使用热塑性树脂、高导热性无机化合物以及低熔点玻璃的高导热性树脂组合物(例如,参考专利文献5)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2010-65064号公报
专利文献2:国际公开第2003/029352号
专利文献3:日本特开2006-328155号公报
专利文献4:日本特许第4996182号说明书
专利文献5:日本特开2008-169265号公报
发明内容
但是,如专利文献1那样,即使使导热性填料集中地存在,也难以连续地形成导热通路,另外也有时被树脂相切断,因此导热性不充分。另外,如专利文献2至4所述,为了提高导热性而使用了金属的情况下,所得到的树脂组合物的电绝缘性有可能降低。
另外,像专利文献2以及3那样使用了低熔点金属的情况下,需要加热材料直到低熔点金属达到半熔融状态的温度。同样地像专利文献5那样使用了低熔点玻璃的情况下,也需要在低熔点玻璃的软化点以上的温度下成型。因此,由于对使用的树脂要求高温耐久性,因而树脂的种类受到限制。
本发明是鉴于这样的以往技术所具有的课题而完成的。因而,本发明的目的在于提供具有高导热性并且电绝缘性优良的绝缘导热性树脂组合物。
为了解决上述课题,本发明的方案中的绝缘导热性树脂组合物具备:基质树脂;和分散在基质树脂中且具有电绝缘性的绝缘体。绝缘导热性树脂组合物还具备导热系数比基质树脂高、将绝缘体彼此热连接而且是有机物的导热相。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的绝缘导热性树脂组合物的概略图。
图2是表示本发明的第二实施方式的绝缘导热性树脂组合物的概略图。
图3是表示本发明的第三实施方式的绝缘导热性树脂组合物的概略图。
图4是用于说明相分离结构的概略图,(a)表示海岛结构,(b)表示连续球状结构,(c)表示复合分散结构,(d)表示共连续结构。
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式的绝缘导热性树脂组合物进行详细地说明。此外,有时附图的尺寸比率为了方便说明而进行了夸大,与实际的比率不同。
[第一实施方式]
如图1所示,第一实施方式的绝缘导热性树脂组合物10具备:基质树脂1;和分散在基质树脂1中且具有电绝缘性的绝缘体2。另外,绝缘导热性树脂组合物10还具备:导热系数比基质树脂1高、将绝缘体2彼此热连接而且是有机物的导热相3。
对于本实施方式的绝缘导热性树脂组合物10来说,在基质树脂1的内部分散导热性高且作为填料的绝缘体2。因此,与仅仅是基质树脂1的情况比较,绝缘体2形成导热通路,从而能够使树脂组合物整体的导热系数提高。但是,仅仅通过将基质树脂1与绝缘体2简单混炼,使绝缘体2分散在基质树脂1的内部,由于绝缘体2的表面由导热性低的基质树脂1覆盖,因此还不能得到充分的导热性。也就是说,绝缘体的表面通过用导热性低的树脂覆盖,绝缘体与绝缘体之间的导热受到阻碍,因此导热性变得不充分。
因此,如专利文献1所述,具有如下方法:通过相分离结构使绝缘体集中地存在于一方的树脂相,与无相分离时比较,缩小绝缘体-绝缘体间距,由此使导热性提高。通过该方法,绝缘体彼此的接触增加,能够期待导热性的提高,但介于绝缘体间的树脂的导热性依然小,因此成为热电阻,不能得到充分的导热效果。
因此,本实施方式的绝缘导热性树脂组合物10在相邻的绝缘体2之间设置导热系数比基质树脂1高、将绝缘体2彼此热连接的导热相。通过在具有导热性的绝缘体2的粒子间配置这样的导热相3,则如图1所示,将绝缘体2彼此热连接。因此,在绝缘导热性树脂组合物10的内部形成由绝缘体2和导热相3形成且用于传导热能的导热通路。其结果是,在绝缘导热性树脂组合物10的内部导热的经路增加,因此能够进行高导热化。
在此,如专利文献2所述,在用低熔点合金连结绝缘体2彼此的情况下,所得到的树脂组合物的电绝缘性降低,在电子部件内部有可能发生短路。因此,本实施方式中,通过使用有机物作为导热相3,确保绝缘体2之间的电绝缘性。因此,即使使用绝缘导热性树脂组合物10作为电子部件,由于充分的电绝缘性也能够抑制内部短路的发生。
另外,在用低熔点合金连结绝缘体2彼此的情况下,需要加热材料直到低熔点金属达到半熔融状态的温度,因此对基质树脂要求高温耐久性,能够使用的树脂有限。但是,本实施方式中,为了将绝缘体2彼此用高导热性的有机物连结,也可以使用高温耐久性低的基质树脂,从而能够提高树脂的选择性。
本实施方式的绝缘导热性树脂组合物10中,在基质树脂1中的相邻的绝缘体2之间的平均距离优选小于绝缘体2的平均粒径。也就是说,在绝缘体2之间的导热相的厚度优选小于绝缘体2的平均粒径。通过绝缘体2间的平均距离小于绝缘体2的平均粒径,绝缘体2靠近,因此绝缘体间的热电阻进一步降低,从而能够使导热性提高。
此外,如图1所示,绝缘体2之间的距离d是指相邻的绝缘体2的表面间距中最短的间距。另外,相邻的绝缘体2之间的平均距离可以通过使用扫描型电子显微镜(SEM)观察绝缘导热性树脂组合物10的截面而求得。另外,在绝缘导热性树脂组合物10的内部包含的绝缘体2的平均粒径,可以通过将绝缘导热性树脂组合物10烧成并分离绝缘体2来进行测定。此外,本说明书中,“平均粒径”是指中值粒径。另外,中值粒径是指累积(累积)重量百分率达到50%的粒径(d50)。中值粒径可以使用例如激光衍射式粒度分布测定装置“SALD2000”(株式会社岛津制作所制)来测定。
本实施方式的绝缘导热性树脂组合物10中,导热相3优选以与彼此相邻的绝缘体2分别接触的方式来设置。另外,导热相3需要以至少将绝缘体2彼此热连接的方式配置,也可以以覆盖绝缘体2的表面的方式配置。
在绝缘导热性树脂组合物10中,相邻的绝缘体2可以彼此接触。另外,也可以在相邻的绝缘体2的接触面的周围配置导热相3。通过这样的构成,在绝缘体2的接触面与导热相3二者中进行导热,因此能够使绝缘导热性树脂组合物10的导热性进一步提高。
此外,绝缘导热性树脂组合物10优选以基质树脂1和绝缘体2作为主成分。也就是说,绝缘导热性树脂组合物10优选含有合计为50质量%以上的基质树脂1和绝缘体2,更优选含有70质量%以上、特别优选含有90质量%以上的基质树脂1和绝缘体2。通过以基质树脂1和绝缘体2作为主成分,可以得到成型性、导热性以及强度优良的树脂组合物。
<基质树脂>
本实施方式的绝缘导热性树脂组合物10中,构成基质树脂1的树脂材料只要能够分散绝缘体2、并且在绝缘体2之间形成导热相3即可,没有特别限定。但是,作为基质树脂1,优选使用例如热固性树脂以及热塑性树脂中的至少任意一者。
作为热固性树脂,例如可以使用选自环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、马来酰亚胺树脂、氰酸酯树脂、醇酸树脂以及加成固化型聚酰亚胺树脂中的至少一种。其中,环氧树脂的耐热性、电绝缘性以及机械特性优良,因此是优选的。
在使用环氧树脂作为热固性树脂的情况下,可以使用公知的环氧树脂。例如,可以使用双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、联苯型环氧树脂、萘二醇型环氧树脂、酚醛清漆型环氧树脂。另外,也可以使用甲酚酚醛清漆型环氧树脂、双酚A清漆型环氧树脂、环状脂肪族环氧树脂、杂环式环氧树脂(异氰脲酸三缩水甘油酯、二缩水甘油基乙内酰脲等)。另外,也可以使用用各种材料使这些环氧树脂改性后的改性环氧树脂等。此外,也可以使用这些环氧树脂的溴化物、氯化物等卤化物。环氧树脂可以单独使用上述这些中的一种,也可以组合使用二种以上。
作为用于使环氧树脂固化的固化剂,只要是具有能够与环氧基反应的活性基团的化合物,则可以使用任意化合物。可以适当采用公知的环氧固化剂,特别适宜为具有氨基、酸酐基、羟苯基的化合物。例如,可以列举出双氰胺及其衍生物、有机酰肼、胺酰亚胺、脂肪族胺、芳香族胺、叔胺、多胺的盐、微囊型固化剂、咪唑型固化剂、酸酐、酚醛清漆等。固化剂可以单独使用上述这些中的一种,也可以组合使用二种以上。
另外,可以与上述固化剂并用地使用各种固化促进剂。例如在使用环氧树脂作为热固性树脂的情况下,作为固化促进剂,可以列举出叔胺系固化促进剂、脲衍生物系固化促进剂、咪唑系固化促进剂、二氮环十一碳烯(DBU)系固化促进剂。另外,可以列举出有机磷系固化促进剂(例如,膦系固化促进剂等)、鎓盐系固化促进剂(例如,鏻盐系固化促进剂、锍盐系固化促进剂、铵盐系固化促进剂等)。另外,也可以列举出金属螯合物系固化促进剂、酸以及金属盐系固化促进剂等。
热塑性树脂通常在主链上具有选自碳-碳键、酰胺键、酰亚胺键、酯键、醚键中的至少一种键。另外,热塑性树脂也可以在主链上具有选自碳酸酯键、氨酯键、脲键、硫醚键、磺键、咪唑键、羰键中的至少一种键。
作为热塑性树脂,例如,可以使用选自聚烯烃系树脂、聚酰胺系树脂、弹性体系(苯乙烯系、烯烃系、聚氯化乙烯(PVC)系、氨酯系、酯系、酰胺系)树脂、丙烯酸系树脂、聚酯系树脂等、工程塑料、聚乙烯、聚丙烯、尼龙树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂、丙烯酸树脂、丙烯酸乙烯酯树脂、乙烯-乙酸乙烯酯树脂、聚苯乙烯树脂、聚苯硫醚树脂、聚碳酸酯树脂、聚酯弹性体树脂、聚酰胺弹性体树脂、液晶聚合物以及聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂中的至少一种。
其中,从耐热性的观点出发,作为热塑性树脂,优选为聚醚砜、聚砜、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺等工程塑料。另外,更优选为在力学特性、绝缘性、在溶剂中的溶解性等各种方面优良的聚醚砜。
另外,这些热塑性树脂可以具有与环氧树脂能够反应的官能团。作为这样的官能团,例如可以列举出氨基、羟基、氯原子、烷氧基等。
<绝缘体>
本实施方式的绝缘导热性树脂组合物10通过使用显示出电绝缘性的材料,能够提供具有电绝缘性的树脂组合物。另外,绝缘导热性树脂组合物10中,绝缘体2的构成材料优选使用兼具导热性和电绝缘性的无机化合物。
作为具备导热性的无机化合物,可以使用例如导热系数为1W/(m·K)以上的无机化合物。此外,具备导热性的无机化合物的导热系数优选为10W/(m·K)以上,更优选为30W/(m·K)以上。另外,作为具备电绝缘性的无机化合物,可以使用室温(25℃)下的体积电阻率为10Ω·cm以上的无机化合物。此外,具备电绝缘性的无机化合物的体积电阻率优选为105Ω·cm以上,更优选为108Ω·cm以上,特别优选为1013Ω·cm以上。
作为兼具导热性和电绝缘性的无机化合物,例如可以列举出硼化物、碳化物、氮化物、氧化物、硅化物、氢氧化物、碳酸盐等。具体而言,绝缘体2可以包含例如选自氧化镁(MgO)、氧化铝(Al2O3)、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)、氢氧化铝(Al(OH)3)、二氧化硅(SiO2)、碳酸镁(MgCO3)、氢氧化镁(Mg(OH)2)、碳酸钙(CaCO3)、粘土、滑石、云母、氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)中的至少一种。从导热性和充填的容易性等观点出发,绝缘体2优选包含选自MgO、Al2O3、BN以及AlN中的至少一种。另外,绝缘体2特别优选包含选自MgO、Al2O3以及BN中的至少一种。另外,绝缘体2也可以为由选自氧化镁(MgO)、氧化铝(Al2O3)、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)、氢氧化铝(Al(OH)3)、二氧化硅(SiO2)、碳酸镁(MgCO3)、氢氧化镁(Mg(OH)2)、碳酸钙(CaCO3)、粘土、滑石、云母、氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)中的至少一种构成的粒子。
绝缘导热性树脂组合物10中,绝缘体2的平均粒径优选为0.5μm~50μm。通过绝缘体2的平均粒径在该范围内,容易使绝缘体2高分散在基质树脂1中。另外,如后所述,在基质树脂1具有相分离结构的情况下,容易使绝缘体2集中地存在于相分离结构中的连续相中,从而可以得到作业性以及成型性良好的绝缘导热性树脂组合物。也就是说,通过平均粒径为0.5μm以上,能够抑制树脂的粘度过度增高,确保树脂的流动性,因此作业性以及成型性变得良好。另外,通过平均粒径为50μm以下,容易使绝缘体2集中地存在于第1树脂相1A中,因此能够形成导热通路,能够实现高导热化。此外,绝缘体2的平均粒径优选为0.5μm~20μm,更优选为1μm~10μm。
绝缘体2的形状没有特别限定,可以为例如球状或多面体状,另外,也可以为鳞片状、薄片状、片状等具有薄壁形状的板状。但是,绝缘体2优选为球状。通过为这样的形状,容易使绝缘体2高分散在基质树脂1中。另外,在基质树脂1具有相分离结构的情况下,容易使绝缘体2集中地存在于相分离结构中的连续相中。
本实施方式中,绝缘导热性树脂组合物10中的绝缘体2的比例([绝缘体的体积]/[绝缘导热性树脂组合物的体积])优选为10~80体积%。通过绝缘体2的体积比率为10体积%以上,可以充分期待不仅是由绝缘体2间的导热相3、而且由绝缘体2彼此的接触引起的高导热化的效果。另外,通过绝缘体2的体积比率为80体积%以下,可以抑制成型时树脂的粘度过度增高。此外,该体积比率可以通过后述方法来测定。
另外,绝缘导热性树脂组合物10中的绝缘体2的比例更优选为15~80体积%,进一步优选为20~80体积%,特别优选为30~70体积%,最优选为30~60体积%。通过在这样的范围内,能够同时实现高导热系数和成型性。
绝缘体2为了提高与树脂的相容性和粘接性,可以进行偶联处理等表面处理,或添加分散剂等,从而使其向绝缘导热性树脂组合物10中的分散性提高。另外,通过适当选择表面处理剂,可以更有效地使绝缘体2集中地存在于相分离结构中。
表面处理中可以使用脂肪酸、脂肪酸酯、高级醇、固化油等有机系表面处理剂。另外,表面处理中也可以使用硅油、硅烷偶联剂、烷氧基硅烷化合物、甲硅烷基化剂等无机系表面处理剂。通过使用这些表面处理剂,有时耐水性提高,进而有时在树脂中的分散性提高。作为处理方法,没有特别限定,具有(1)干式法、(2)湿式法、(3)整体混合法等。
(1)干式法
干式法是一边通过亨舍尔混合机、Nauta混合机、振动磨这样的机械搅拌对绝缘体进行搅拌一边向其中滴加表面处理剂来进行表面处理的方法。在使用硅烷作为表面处理剂的情况下,可以使用:将硅烷用醇溶剂稀释而成的溶液;将硅烷用醇溶剂稀释、再添加水而成的溶液;或者将硅烷用醇溶剂稀释、再添加水以及酸而成的溶液等。表面处理剂的制备方法被记载在硅烷偶联剂的制造公司的产品目录等中,但根据硅烷的水解速度和绝缘体的种类,适当确定制备方法。
(2)湿式法
湿式法是将绝缘体直接浸渍到表面处理剂中而进行的方法。能够使用的表面处理剂与上述干式法同样。另外,表面处理剂的制备方法也与干式法同样。
(3)整体混合法
整体混合法是在将树脂与填料混合时、将表面处理剂用原液或醇等稀释后直接添加到混合机中、进行搅拌的方法。表面处理剂的制备方法与干式法以及湿式法同样,但是通常来说通过整体混合法进行时的表面处理剂的量与干式法以及湿式法相比增多。
在干式法以及湿式法中,根据需要进行表面处理剂的干燥。在添加使用了醇等的表面处理剂的情况下,需要使醇挥发。如果醇最终在配合物中残留,则醇以气体的形式产生,对聚合物成分产生不良影响。因此,干燥温度优选为所使用的溶剂的沸点以上。另外,在使用了硅烷作为表面处理剂的情况下,为了迅速除去与绝缘体没有反应的硅烷,优选使用装置加热至高温(例如100℃~150℃)。但是,也考虑到硅烷的耐热性,优选保持为小于硅烷的分解点的温度。优选处理温度为约80~150℃、处理时间为0.5~4小时。根据处理量来适当选择干燥温度和时间,由此也能够除去溶剂和未反应硅烷。
在使用硅烷作为表面处理剂的情况下,可以通过下式计算处理绝缘体的表面所需要的硅烷量。
[硅烷量(g)]=[绝缘体的量(g)]×[绝缘体的比表面积(m2/g)]/[硅烷的最小覆盖面积(m2/g)]
“硅烷的最小覆盖面积”可以通过如下计算式求得。
[硅烷的最小覆盖面积(m2/g)]=(6.02×1023)×(13×10-20(m2))/[硅烷的分子量]
式中,“6.02×1023”为阿伏加德罗常数,“13×10-20”为1分子硅烷覆盖的面积(0.13nm2)。
所需要的硅烷量优选为通过该计算式计算出的硅烷量的0.5倍以上且小于1.0倍。即使硅烷量为1.0倍以上也能够发挥本实施方式的效果。但是,硅烷量为1.0倍以上的情况下,未反应成分残留,有可能引起机械物性降低和耐水性降低等物性降低,因此上限优选小于1.0倍。另外,将下限值设定为通过上述计算式计算出的量的0.5倍是因为即使为该量对提高填料向树脂中的充填性也具有充分效果。
<导热相>
本实施方式的绝缘导热性树脂组合物10中,导热相3将绝缘体2彼此热连接。也就是说,导热相3与相邻的2个绝缘体2相互接触,进行2个绝缘体2之间的导热。另外,绝缘导热性树脂组合物10需要具备高的电绝缘性。因此,导热相3由有机物构成。
导热相3中包含的高导热性的有机物只要是导热相3的导热性(导热系数)高于基质树脂1的化合物即可,没有特别限定。作为构成导热相3的有机物,可以列举出例如日本特开平11-323162号公报中记载的使包含具有介基团的单体的树脂组合物聚合而成的液晶性树脂。另外,也可以列举出日本特开2013-227455号公报和日本特开2013-256588号公报中记载的液晶性聚酯。这些液晶性树脂具有电绝缘性并且导热系数为0.4W/(m·K)以上,因此能够有效地进行绝缘体2间的导热。
另外,作为构成导热相3的有机物,例如也可以列举出化学式1所示的乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM)。在此,作为构成化学式1的主链的第3成分X,例如可以列举出二环戊二烯、1,4-己二烯。另外,作为乙烯-丙烯-二烯橡胶,也可以列举出使用乙叉降冰片烯作为化学式2所示的第3成分X而成的橡胶。这些EPDM也具有电绝缘性并且导热系数为0.3W/(m·K)以上,因此能够有效地进行绝缘体2间的导热。此外,化学式2所示的EPDM的导热系数为0.36W/(m·K)。
另外,作为构成导热相3的有机物,例如也可以列举出导热系数为0.3W/(m·K)的聚硫橡胶(-(R-Sx)-)。此外,构成导热相3的有机物不限于这些,例如也可以使用具有高导热性的环氧树脂等。另外,构成导热相3的有机物可以单独使用上述这些中的一种,也可以组合使用二种以上。
构成导热相3的有机物的导热系数优选为0.3W/(m·K)以上,特别优选为0.4W/(m·K)以上。通过导热系数为0.3W/(m·K)以上,能够有效地进行绝缘体2间的导热,从而能够使绝缘导热性树脂组合物10整体的导热性提高。
导热相3优选以上述有机物作为主成分。具体而言,导热相3优选含有50摩尔%以上的上述有机物,更优选含有70摩尔%以上的上述有机物,特别优选含有90摩尔%以上的上述有机物。
<添加剂>
在绝缘导热性树脂组合物10中可以在不阻碍本实施方式的效果的程度内含有着色剂、阻燃剂、阻燃助剂、纤维增强材料、用于调节制造上的粘度的减粘剂、用于提高调色剂(着色剂)的分散性的分散调节剂、脱模剂等。这些添加剂可以使用公知的那些,例如可以列举出以下所示的那些。
作为着色剂,例如可以使用氧化钛等无机系颜料、有机系颜料等或者以这些作为主成分的调色剂。这些可以单独使用一种,也可以组合使用二种以上。
作为阻燃剂,可以列举出有机系阻燃剂、无机系阻燃剂、反应系阻燃剂等。这些可以单独使用一种,也可以组合使用二种以上。此外,在绝缘导热性树脂组合物10中含有阻燃剂的情况下,优选并用阻燃助剂。作为阻燃助剂,可以列举出三氧化二锑、四氧化二锑、五氧化二锑、锑酸钠、酒石酸锑等锑化合物、硼酸锌、偏硼酸钡、水合氧化铝、氧化锆、聚磷酸铵、氧化锡、氧化铁等。这些可以单独使用一种,也可以组合使用二种以上。
<绝缘导热性树脂组合物的制造方法>
接着,对本实施方式的绝缘导热性树脂组合物的制造方法进行说明。本实施方式的制造方法中,首先,在绝缘体2的周围形成导热相3。具体而言,通过将绝缘体2与构成导热相3的有机物混合,使有机物与绝缘体2的表面接触。此时,在使用溶剂将绝缘体与有机物混合而形成浆料状之后,从该浆料中除去溶剂,由此可以使有机物与绝缘体2的表面接触。
作为溶剂,例如可以使用能够溶解有机物的有机溶剂。有机溶剂没有特别限定,例如可以列举出芳香族烃类(甲苯以及二甲苯等)、醇类(甲醇、乙醇以及异丙醇等)、酮类(丙酮、甲乙酮以及甲基异丁酮等)。另外,可以列举出脂肪族烃类(己烷以及庚烷等)、醚类(四氢呋喃等)。这些有机溶剂可以单独使用一种,也可以组合使用二种以上。
接着,将具备有机物的绝缘体2与基质树脂进行混炼,制造未固化状态的树脂组合物。此时,在使用热固性树脂作为基质树脂的情况下,根据需要添加固化剂以及固化促进剂。各成分的混炼可以一步进行,也可以逐次添加各成分分多步进行。在逐次添加各成分的情况下,可以按任意的顺序添加,但从树脂组合物的保存稳定性的观点出发,优选最后添加固化剂。
如上所述,在树脂组合物中可以根据需要添加着色剂、阻燃剂、阻燃助剂、纤维增强材料、减粘剂、分散调节剂、脱模剂等添加剂。另外,这些添加剂的添加顺序也没有特别限定,可以在任意的阶段添加,但是优选如上所述最后添加固化剂。
作为用于制造树脂组合物的混炼机械装置,可以使用以往公知的装置。具体而言,可以列举出辊磨、行星式混合机、捏合机、挤出机、班伯里密炼机、具有搅拌桨的混合容器、卧式混合槽等。
制造树脂组合物时的混炼温度只要能够进行混炼即可,没有特别限定,优选为例如10~150℃的范围。超过150℃时,开始部分的固化反应,所得到的树脂组合物的保存稳定性有时降低。低于10℃时,树脂组合物的粘度高,有时实质上难以进行混炼。优选为20~120℃,进一步优选为30~100℃的范围。
该未固化的树脂组合物的成型方法可以为任意的方法,成型形状可以为任意的形状。例如,作为成型手段,可以使用压缩成型(直压成型)、传递成型、注塑成型、挤出成型、丝网印刷等各种手段。
通过这样的工序,能够得到绝缘体2在基质树脂1的内部分散、进而绝缘体2彼此通过导热相3进行热连接而成的绝缘导热性树脂组合物10。
本实施方式的绝缘导热性树脂组合物10具备:基质树脂1;和分散在基质树脂1中且具有电绝缘性的绝缘体2。另外,绝缘导热性树脂组合物10还具备导热系数比基质树脂1高、将绝缘体2彼此热连接、而且是有机物的导热相3。因此,在绝缘导热性树脂组合物10的内部形成由绝缘体2和导热相3形成的导热通路。其结果是,由于在绝缘导热性树脂组合物10的内部连续的导热通路增加,因此能够发挥高导热性。另外,本实施方式中,通过使用有机物作为导热相3,确保绝缘体2之间的电绝缘性,因此即使作为电子部件使用也能够抑制内部短路的发生。
[第二实施方式]
接着,基于附图对第二实施方式的绝缘导热性树脂组合物详细地进行说明。此外,对与第一实施方式相同的构成标注相同符号,省略重复的说明。
第二实施方式的绝缘导热性树脂组合物10A与第一实施方式同样地具备:基质树脂;和分散在基质树脂中且具有电绝缘性的绝缘体2。另外,绝缘导热性树脂组合物10A还具备导热系数比基质树脂高、将绝缘体2彼此热连接而且是有机物的导热相3。
本实施方式中,如图2所示,基质树脂具有相分离结构,该相分离结构具备:第1树脂三维连续的第1树脂相1A;和与第1树脂相1A不同且由第2树脂形成的第2树脂相1B。另外,绝缘体2以及导热相3集中地存在于第1树脂相1A中。
如图2所示,本实施方式的绝缘导热性树脂组合物10A具备下述结构:具有第1树脂相1A和第2树脂相1B、进而这些树脂相混合、发生相分离。另外,绝缘体2集中地存在于第1树脂相1A中,绝缘体2彼此隔着导热相3进行热连接。因此,在第1树脂相1A的内部形成用于传导热能的导热通路,因而能够使绝缘导热性树脂组合物10A的导热性提高。也就是说,通过绝缘体2集中地存在于第1树脂相1A中,绝缘体彼此变得容易接触。另外,相邻的绝缘体2之间的平均距离小于绝缘体2的平均粒径的比例增加。因此,与没有使用相分离结构的第一实施方式相比,得到下述结构:在绝缘导热性树脂组合物10A的内部容易形成由绝缘体2和导热相3形成的导热通路。
此外,图2中,绝缘体2集中地存在于第1树脂相1A中,但也可以集中地存在于第2树脂相1B中。另外,绝缘体2无需全部配置在第1树脂相1A的内部,也可以一部分配置在第2树脂相1B中。
本实施方式中的相分离结构是指海岛结构、连续球状结构、复合分散结构、共连续结构中的任意一种。如图4(a)所示,海岛结构是指体积小的分散相11B分散在连续相11A中而成的结构,为微粒状或球状的分散相11B散布在连续相11A中而成的结构。如图4(b)所示,连续球状结构是大致球状的分散相11B连结、分散在连续相11A中而成的结构。如图4(c)所示,复合分散结构是分散相11B散布在连续相11A中、进而构成连续相的树脂散布在分散相11B中而成的结构。如图4(d)所示,共连续结构是连续相11A和分散相11B形成复杂的三维网眼状的结构。
本实施方式中,绝缘体2集中地存在的第1树脂相1A需要三维连续。另外,通过在第1树脂相1A的内部配置绝缘体2,能够形成导热通路。因此,在上述海岛结构、连续球状结构以及复合分散结构的情况下,连续相11A需要为第1树脂相1A。但是,在共连续结构的情况下,连续相11A与分散相11B这二者三维地连续,因此任意一者构成第1树脂相1A即可。
此外,海岛结构、连续球状结构、复合分散结构以及共连续结构这样的相分离结构可以通过控制树脂组合物的固化速度和反应温度等固化条件、树脂的相容性、配合比来得到。
如上所述,本实施方式中,绝缘体2集中地存在于第1树脂相1A中,绝缘体彼此接触、或隔着导热相3进行热连接,由此形成导热通路。因此,只要形成导热通路,则绝缘体2可以在第1树脂相1A的内部以大致均匀的密度存在,也可以集中地存在。
另外,绝缘体2可以存在于第1树脂相1A与第2树脂相1B的界面上。也就是说,在第1树脂相1A的内部,与第1树脂相1A的中心部分相比绝缘体2可以更多地存在于第1树脂相1A与第2树脂相1B的界面附近。此时,绝缘体2优选以与第1树脂相1A与第2树脂相1B的界面接触的方式配置。另外,构成绝缘体2的粒子的一部分也可以以跨越第1树脂相1A与第2树脂相1B的界面的方式配置。这样,绝缘体2通过存在于第1树脂相与第2树脂相的界面上,在第1树脂相1A的内部的该界面的附近,绝缘体2彼此容易进行热连接。因此,在第1树脂相与第2树脂相的界面附近能够形成连续的导热通路。
本实施方式中,优选第1树脂相1A由热固性树脂以及热塑性树脂中的任意一者形成,第2树脂相1B由热固性树脂以及热塑性树脂中的另一者形成。也就是说,在第1树脂相1A由热固性树脂形成的情况下,第2树脂相1B优选由热塑性树脂形成。另外,在第1树脂相1A由热塑性树脂形成的情况下,第2树脂相1B优选由热固性树脂形成。由此,容易形成上述相分离结构。热固性树脂以及热塑性树脂可以使用第一实施方式中所说明的那些。
另外,作为热固性树脂,可以使用具有热固性的丙烯酸树脂。作为热固性树脂的丙烯酸树脂由具有1个或2个以上(甲基)丙烯酸基的(甲基)丙烯酸化合物形成。作为这样的化合物,可以使用通过丙烯酸或甲基丙烯酸与各种醇化合物的酯化而得到的(甲基)丙烯酸酯。
作为(甲基)丙烯酸酯,例如可以列举出丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸丙酯以及甲基丙烯酸2-乙基己酯。另外,在使用具有热固性的丙烯酸树脂的情况下,可以使用上述固化剂、固化促进剂、自由基聚合引发剂、阻聚剂。
相分离结构可以为利用树脂混合体系中的失稳分解而成的结构、或利用嵌段共聚物而成的结构。另外,相分离结构优选由热固性树脂和热塑性树脂或弹性体形成,例如可以列举出如下的结构。
在使用了环氧树脂作为热固性树脂的情况下,热塑性树脂或弹性体可以使用选自聚醚砜、聚砜、聚苯硫醚、聚醚酰亚胺、丙烯酸聚合物、丙烯酸橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶以及改性橡胶中的至少一种。另外,从控制相分离结构的观点出发,优选热塑性树脂以及弹性体在末端或分子链中具有与热固性树脂反应的官能团。
接着,对本实施方式的绝缘导热性树脂组合物的制造方法进行说明。首先,与第一实施方式同样地通过将绝缘体与构成导热相3的有机物混合,使有机物与绝缘体2的表面接触。
接着,添加构成第1树脂的热固性树脂、构成第2树脂的热塑性树脂、具备有机物的绝缘体、固化剂进行混炼,制造未固化状态的树脂组合物。各成分的混炼可以一步进行,也可以逐次添加各成分分多步进行。在逐次添加各成分的情况下,能够按任意的顺序添加。
作为各成分的混炼以及添加方法,例如,首先,在热固性树脂中混炼热塑性树脂的一部分或全部来调节粘度。接着,一边逐次地添加剩余的热塑性树脂、具备有机物的绝缘体、固化剂一边进行混炼。添加顺序没有特别限定,从树脂组合物的保存稳定性的观点出发,优选最后添加固化剂。
与第一实施方式同样地,可以在树脂组合物中根据需要添加着色剂、阻燃剂、阻燃助剂、纤维增强材料、减粘剂、分散调节剂、脱模剂等添加剂。另外,这些添加剂的添加顺序也没有特别限定,可以在任意的阶段添加。
制造树脂组合物时的混炼温度没有特别限定,例如优选为10~150℃的范围,更优选为20~120℃,特别优选为30~100℃。另外,未固化的树脂组合物的成型方法与第一实施方式同样地可以为任意的方法,成型形状也可以为任意的形状。
通过这样的工序,能够得到绝缘体2集中地存在于相分离后的基质树脂的连续相中、进而绝缘体2彼此通过导热相3进行热连接而成的绝缘导热性树脂组合物10A。此外,上述制造方法中,对使用了热固性树脂作为第1树脂、使用了热塑性树脂作为第2树脂的例子进行说明。但是,也可以使用热塑性树脂作为第1树脂,使用热固性树脂作为第2树脂。另外,如果可能的话,第1树脂和第2树脂二者可以均为热固性树脂;此外,这二者也可以均为热塑性树脂。
本实施方式的绝缘导热性树脂组合物10A具备具有相分离结构的基质树脂,所述相分离结构具备:第1树脂三维连续的第1树脂相1A;和与第1树脂相1A不同并且由第2树脂形成的第2树脂相1B。另外,绝缘导热性树脂组合物10A还具备:具有电绝缘性的绝缘体2;和导热系数比基质树脂高、将绝缘体2彼此热连接而且是有机物的导热相3。另外,绝缘体2以及导热相3集中地存在于第1树脂相1A中。
通过这样的构成,在第1树脂相1A中,相邻的绝缘体2之间的平均距离小于绝缘体2的平均粒径的比例增加。另外,通过绝缘体2集中地存在于第1树脂相1A中,绝缘体彼此变得容易接触。因此,与没有使用相分离结构的第一实施方式相比,得到下述结构:在绝缘导热性树脂组合物10A的内部容易形成由绝缘体2和导热相3形成的导热通路。其结果是,与第一实施方式的绝缘导热性树脂组合物10相比能够进一步使导热性提高。另外,本实施方式中,通过使用有机物作为导热相3,确保绝缘体2之间的电绝缘性,因此即使作为电子部件使用也能够抑制内部短路的发生。
[第三实施方式]
接着,基于附图对第三实施方式的绝缘导热性树脂组合物详细地进行说明。此外,对与第一以及第二实施方式相同的构成标注相同符号,省略重复的说明。
第三实施方式的绝缘导热性树脂组合物10B与第一以及第二实施方式同样地具备:基质树脂;和分散在基质树脂中且具有电绝缘性的绝缘体2。另外,绝缘导热性树脂组合物10B还具备导热系数比基质树脂高、将绝缘体2彼此热连接而且是有机物的导热相3。另外,基质树脂具有相分离结构,该相分离结构具备:第1树脂三维连续的第1树脂相1C;和与第1树脂相1C不同并且由第2树脂形成的第2树脂相1B。另外,绝缘体2以及导热相3集中地存在于第1树脂相1C中。
另外,本实施方式的绝缘导热性树脂组合物10B中,导热相3为第1树脂相1C。也就是说,第二实施方式的绝缘导热性树脂组合物10A中,在第1树脂相1A的内部存在导热相3,构成第1树脂相1A的树脂和构成导热相3的有机物为不同的化合物。但是,本实施方式的绝缘导热性树脂组合物10B中,构成第1树脂相1C的树脂和构成导热相3的有机物为相同的化合物。也就是说,第1树脂相1A由与导热相3相同的有机物形成,第1树脂相1A发挥与导热相3相同的功能。
如图3所示,本实施方式的绝缘导热性树脂组合物10B与第二实施方式同样地具有下述结构:第1树脂相1C和第2树脂相1B,进而这些树脂相混合、发生相分离。另外,绝缘体2集中地存在于第1树脂相1C中,绝缘体2彼此隔着导热相3进行热连接。但是,本实施方式中,第1树脂相1C和导热相3由相同的化合物形成,第1树脂相1C兼具导热相3的功能。因此,第1树脂相1C成为用于传导热能的导热通路,因而能够使绝缘导热性树脂组合物10B的导热性进一步提高。另外,与第二实施方式的绝缘导热性树脂组合物10A相比导热相3的比例增加,因此相对于绝缘导热性树脂组合物10A能够实现导热性的进一步提高。
本实施方式的绝缘导热性树脂组合物10B也与第二实施方式同样地具有相分离结构,因此绝缘体2集中地存在于第1树脂相1C中,绝缘体彼此变得容易接触。另外,相邻的绝缘体2之间的平均距离小于绝缘体2的平均粒径的比例增加。因此,与没有使用相分离结构的第一实施方式相比,得到在绝缘导热性树脂组合物10B的内部更容易形成由绝缘体2和导热相3(第1树脂相1C)形成的导热通路的结构。
此外,图3中,与第二实施方式同样地绝缘体2无需全部配置在第1树脂相1C的内部,也可以一部分配置在第2树脂相1B中。另外,与第二实施方式同样地,绝缘体2集中地存在的第1树脂相1C需要三维连续。因此,在海岛结构、连续球状结构以及复合分散结构的情况下,连续相11A需要为第1树脂相1C。但是,在共连续结构的情况下,连续相11A与分散相11B这二者三维连续,因此任意一者可以构成第1树脂相1C。
另外,只要能够与第二实施方式同样地形成导热通路,则绝缘体2可以在第1树脂相1C的内部以大致均匀的密度存在,也可以集中地存在。另外,绝缘体2可以存在于第1树脂相1C与第2树脂相1B界面上。另外,构成绝缘体2的粒子的一部分能够以跨越第1树脂相1C与第2树脂相1B的界面的方式配置。
与第二实施方式同样地,优选第1树脂相1C由热固性树脂以及热塑性树脂中的任意一者形成,第2树脂相1B由热固性树脂以及热塑性树脂中的另一者形成。热固性树脂以及热塑性树脂可以使用第一以及第二实施方式中所说明的那些。但是,构成第1树脂相1C的第1树脂优选使用第一实施方式中所说明的构成导热相3的有机物。
接着,对本实施方式的绝缘导热性树脂组合物的制造方法进行说明。首先,添加构成第1树脂的高导热性的热固性树脂、构成第2树脂的热塑性树脂、绝缘体、固化剂来进行混炼,制造未固化状态的树脂组合物。各成分的混炼可以一步进行,也可以逐次添加各成分分多步进行。在逐次添加各成分的情况下,能够按任意的顺序添加。
作为各成分的混炼以及添加方法,与第二实施方式同样地例如首先在热固性树脂中混炼热塑性树脂的一部分或全部后,调节粘度。接着,一边逐次地添加剩余的热塑性树脂、绝缘体、固化剂一边进行混炼。
与第二实施方式同样地,在树脂组合物中可以根据需要添加着色剂、阻燃剂、阻燃助剂、纤维增强材料、减粘剂、分散调节剂、脱模剂等添加剂。另外,这些添加剂的添加顺序也没有特别限定,可以在任意的阶段添加。
制造树脂组合物时的混炼温度也与第二实施方式同样地没有特别限定,例如优选为10~150℃的范围,更优选为20~120℃,特别优选为30~100℃。另外,未固化的树脂组合物的成型方法与第二实施方式同样地可以为任意的方法,成型形状也可以为任意的形状。
通过这样的工序,绝缘体2集中地存在于相分离后的基质树脂的连续相中,进而能够得到连续相为导热相3的绝缘导热性树脂组合物10B。此外,对上述制造方法中使用高导热性作为第1树脂的热固性树脂、使用热塑性树脂作为第2树脂的例子进行说明。但是,也可以使用高导热性的热塑性树脂作为第1树脂,使用热固性树脂作为第2树脂。另外,如果可能的话,则第1树脂和第2树脂这二者可以均为热固性树脂;此外,这二者也可以均为热塑性树脂。
本实施方式的绝缘导热性树脂组合物10B具备具有相分离结构的基质树脂,所述相分离结构具备:第1树脂三维连续的第1树脂相1C;和与第1树脂相1C不同并且由第2树脂形成的第2树脂相1B。另外,绝缘导热性树脂组合物10B具备:具有电绝缘性的绝缘体2;和导热系数比基质树脂高、将绝缘体2彼此热连接而且是有机物的导热相3。另外,绝缘体2集中地存在于第1树脂相1A中。另外,第1树脂相1C为导热相3。
通过这样的构成,第1树脂相1C中,相邻的绝缘体2之间的平均距离小于绝缘体2的平均粒径的比例增加。另外,通过绝缘体2集中地存在于第1树脂相1C中,绝缘体彼此变得容易接触。因此,与没有使用相分离结构的第一实施方式相比,得到在绝缘导热性树脂组合物10B的内部容易形成由绝缘体2和导热相3形成的导热通路的结构。其结果是,与第一实施方式的绝缘导热性树脂组合物10相比能够使导热性进一步提高。另外,本实施方式中,第1树脂相1C为导热相3,因此与第二实施方式相比,能够发挥更高的导热性。另外,通过使用有机物作为导热相3,确保绝缘体2之间的电绝缘性,因此即使作为电子部件使用也能够抑制内部短路的发生。
实施例
以下,通过实施例以及比较例对本实施方式更加详细地进行说明,但本实施方式不限于这些实施例。
制造实施例以及比较例的树脂组合物时,使用以下的树脂、固化剂、固化促进剂以及绝缘体。
[热固性树脂]
(1)环氧树脂A(环氧当量:370克/当量、导热系数:0.3W/(m·K))
(2)环氧树脂B(三菱化学株式会社制“jER(注册商标)828”、环氧当量:189克/当量、导热系数:0.2W/(m·K))
[热塑性树脂]
(1)化学式3所示的液晶聚酯(导热系数:0.5W/(m·K)、数均分子量Mn:2.4×104、分散比(Mw/Mn):2.4)
(2)聚醚砜(住友化学株式会社制、“Sumikaexcel(注册商标)5003P”、导热系数:0.2W/(m·K))
[固化剂]
(1)清漆型酚醛树脂(DIC株式会社“PHENOLITE(注册商标)TD-2131”、羟基当量:104克/当量)
(2)4,4’-亚甲基二苯胺(和光纯药工业株式会社制、活性氢当量:49.5克/当量)
[固化促进剂]
三苯基膦(东京化成工业株式会社制)
[绝缘体]
(1)绝缘体A:MgO、平均粒径(d50):8.0μm
(2)绝缘体B:Al2O3、平均粒径(d50):1.2μm
[实施例1]
首先,以表1所示的配合量向环氧树脂A中添加聚醚砜并使其溶解,由此得到树脂混合物。接着,向该树脂混合物中加入清漆型酚醛树脂以及三苯基膦,进一步混合绝缘体A以使得其体积比率达到30体积%,由此得到配混料。
将该配混料投入加热至150℃的模具中,用干燥烘箱在150℃下保持1小时,再在180℃下加热5小时,由此得到本例的树脂板。此外,本例的树脂板具有图3所示的结构。
[实施例2]
首先,在混合比率(质量比)为3/8的对氯苯酚/甲苯混合溶剂中溶解液晶聚酯,再加入绝缘体B,由此得到浆料分散液。另外,通过使该浆料分散液干燥,得到液晶聚酯处理绝缘体B。
接着,以表1所示的配合量向环氧树脂B中添加聚醚砜并使其溶解,由此得到树脂混合物。然后,向树脂混合物中加入4,4’-亚甲基二苯胺,进一步混合上述液晶聚酯处理绝缘体B,使其体积百分率达到15体积%,由此得到配混料。
将该配混料投入加热至150℃的模具中,用干燥烘箱在150℃下保持2小时,再在180℃下加热2小时,由此得到本例的树脂板。此外,本例的树脂板具有图2所示的结构。
[比较例1]
首先,以表1所示的配合量向环氧树脂B中添加聚醚砜并使其溶解,由此得到树脂混合物。然后,向树脂混合物中加入4,4’-亚甲基二苯胺,进一步混合绝缘体A以使得其体积百分率达到30体积%,由此得到配混料。
将该配混料投入加热至150℃的模具中,用干燥烘箱在150℃下保持2小时,再在180℃下加热2小时,由此得到本例的树脂板。
[比较例2]
首先,以表1所示的配合量向环氧树脂B中添加聚醚砜并使其溶解,由此得到树脂混合物。然后,向树脂混合物中加入4,4’-亚甲基二苯胺,进一步混合绝缘体B以使得其体积百分率达到15体积%,由此得到配混料。
将该配混料投入加热至150℃的模具中,用干燥烘箱在150℃下保持2小时,再在180℃下加热2小时,由此得到本例的树脂板。
通过如下方法测定和评价实施例以及比较例的各试验片中的绝缘体的体积比率、绝缘体间距以及导热系数。测定和评价结果也一起示于表1中。
[绝缘体的体积比率]
首先,通过阿基米德法计算各例的试验片的体积。接着,使用马弗炉将各试验片在625℃下烧成,测定灰分重量。另外,由于灰分为绝缘体,因此由该灰分重量、各密度以及试验片的体积计算出试验片中的绝缘体的体积比率。此外,关于密度,MgO为3.65g/cm3,Al2O3为3.9g/cm3
[绝缘体间距]
使用Cross Section Polisher(注册商标、日本电子株式会社制、SM-09010),制作试验片的截面。另外,通过扫描型电子显微镜(日本电子株式会社制、JSM-7000F),观察试验片的截面。从截面的SEM观察像中随机地选择100个绝缘体粒子,对于所选择的各个粒子,测定与相邻的粒子的粒子间距。将这100个粒子间距的平均值设定为绝缘体间距。
[导热系数]
导热系数由热扩散率、比热与密度之积求得。此时,热扩散率使用NETZSCH公司制Xe闪光灯分析仪LFA447Nanoflash、通过氙闪光灯法测定,密度通过阿基米德法(水中置换法)测定。另外,比热使用精工电子株式会社制DSC6220、通过DSC法来测定。
表1
由表1可知,实施例1以及2与比较例1以及2相比,虽然各绝缘体的体积比率相同,但显示出高导热系数。
此外,实施例1与比较例1相比显示高导热系数的理由推测如下。实施例1和比较例1的绝缘体均是集中地存在于富环氧相中,绝缘体间距也大致相同,因此各个环氧相的导热系数相关。另外,关于由环氧树脂单体固化而成的树脂板的导热系数,环氧树脂A为0.3W/(m·K),环氧树脂B为0.2W/(m·K),因此实施例1显示高导热系数。
另外,作为实施例2与比较例2相比显示高导热系数的理由,推测如下。实施例2和比较例2的绝缘体均是集中地存在于富环氧相中,绝缘体间距也大致相同,因此绝缘体间的导热相的导热系数相关。实施例2的绝缘体间由液晶聚酯(0.5W/(m·K))连接,比较例2的绝缘体间由环氧B(0.2W/(m·K))连接,因此实施例2显示高导热系数。
日本特愿2014-101032号(申请日:2014年5月15日)的全部内容被引用在此。
以上,根据实施例对本发明的内容进行说明,但本发明不限于这些记载,能够进行各种变形以及改良,这对本领域技术人员是显而易见的。
产业上的可利用性
本发明的绝缘导热性树脂组合物具有将分散在基质树脂中的绝缘体彼此热连接的导热相,因此得到高导热性。另外,绝缘体具有电绝缘性,并且导热相为有机物,因此所得到的绝缘导热性树脂组合物具有高电绝缘性。
符号说明
1 基质树脂
1A,1C 第1树脂相
1B 第2树脂相
2 绝缘体
3 导热相
10,10A,10B 绝缘导热性树脂组合物

Claims (6)

1.一种绝缘导热性树脂组合物,其具备:
基质树脂;
分散在所述基质树脂中且具有电绝缘性的绝缘体;和
导热系数比所述基质树脂高、将所述绝缘体彼此热连接而且是有机物的导热相,
构成所述导热相的有机物的导热系数为0.3W/(m·K)以上,
其中,所述基质树脂具有相分离结构,该相分离结构具备第1树脂三维连续的第1树脂相;和与所述第1树脂相不同并且由第2树脂形成的第2树脂相,所述第1树脂相由热固性树脂以及热塑性树脂中的任意一者形成,所述第2树脂相由热固性树脂以及热塑性树脂中的另一者形成,
所述绝缘体以及导热相集中地存在于所述第1树脂相中。
2.根据权利要求1所述的绝缘导热性树脂组合物,其中,所述基质树脂中的相邻的绝缘体之间的平均距离小于所述绝缘体的平均粒径。
3.根据权利要求1或2所述的绝缘导热性树脂组合物,其中,所述绝缘体为球状。
4.根据权利要求1或2所述的绝缘导热性树脂组合物,其中,所述绝缘体的平均粒径为0.5~50μm,所述绝缘导热性树脂组合物中的所述绝缘体的比例为10~80体积%。
5.根据权利要求1或2所述的绝缘导热性树脂组合物,其中,所述绝缘体含有选自MgO、Al2O3、BN以及AlN中的至少一种。
6.根据权利要求1或2所述的绝缘导热性树脂组合物,其中,所述导热相为所述第1树脂相。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017163316A1 (ja) * 2016-03-22 2017-09-28 日立化成株式会社 樹脂部材、ヒートスイッチ、ヒートスイッチ用組成物及び温度調整構造
BR112019002526B1 (pt) 2016-08-08 2022-09-27 Ticona Llc Composição polimérica termicamente condutora para um dissipador de calor
JP6880764B2 (ja) * 2017-01-19 2021-06-02 東亞合成株式会社 有機−無機複合物およびその製造方法
WO2022191238A1 (ja) * 2021-03-09 2022-09-15 パナソニックIpマネジメント株式会社 熱伝導性樹脂組成物及び熱伝導性樹脂材料

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000022289A (ja) * 1998-07-01 2000-01-21 Denki Kagaku Kogyo Kk 回路基板用樹脂組成物とそれを用いた回路基板
JP2010132838A (ja) * 2008-12-08 2010-06-17 Mitsubishi Electric Corp 高熱伝導性熱硬化性樹脂組成物
JP2012122057A (ja) * 2010-11-15 2012-06-28 Nagoya Institute Of Technology 無機有機複合組成物
JP2012255086A (ja) * 2011-06-09 2012-12-27 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology 高熱伝導性複合材料

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11323162A (ja) 1998-03-19 1999-11-26 Hitachi Ltd 絶縁組成物
JP3695501B2 (ja) 1998-07-31 2005-09-14 Nok株式会社 ダイアフラムアクチュエータ
JP2000251598A (ja) 1999-02-24 2000-09-14 Nec Kansai Ltd 保護素子
WO2002094905A1 (fr) * 2001-05-18 2002-11-28 Hitachi, Ltd. Produit durci de resine thermodurcissable
CN1308399C (zh) 2001-09-27 2007-04-04 日本科学冶金株式会社 高导热性树脂组合物及其制备方法
CN101198632B (zh) * 2005-05-10 2010-06-09 新日铁化学株式会社 环氧树脂组合物以及固化物
JP2006328155A (ja) 2005-05-24 2006-12-07 Idemitsu Kosan Co Ltd 絶縁性熱伝導性樹脂組成物及び成形品並びにその製造方法
JP4996182B2 (ja) 2006-09-07 2012-08-08 株式会社日立製作所 ポリマーナノコンポジット材料、その製造方法電子部品装置およびその製造方法
JP2008169265A (ja) 2007-01-10 2008-07-24 Kaneka Corp 電気絶縁性高熱伝導性熱可塑性樹脂組成物及び高熱伝導性成形体
JP2009036930A (ja) 2007-07-31 2009-02-19 Ricoh Co Ltd 定着装置及び画像形成装置
JP2010065064A (ja) 2008-09-08 2010-03-25 Tokyo Institute Of Technology 熱伝導性材料、熱伝導シート、層間絶縁膜及びその製造方法
JP5542513B2 (ja) * 2009-09-16 2014-07-09 株式会社カネカ 押出成形用高熱伝導性熱可塑性樹脂組成物
JP2012244850A (ja) 2011-05-23 2012-12-10 Yuji Suzuki 発電素子
JP5981759B2 (ja) 2012-04-26 2016-08-31 株式会社カネカ 熱可塑性樹脂組成物の製造方法
JP5923392B2 (ja) 2012-06-12 2016-05-24 株式会社カネカ 高熱伝導性熱可塑性樹脂組成物
US9779853B2 (en) * 2013-03-28 2017-10-03 Panasonic Corporation Insulating thermally conductive resin composition

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000022289A (ja) * 1998-07-01 2000-01-21 Denki Kagaku Kogyo Kk 回路基板用樹脂組成物とそれを用いた回路基板
JP2010132838A (ja) * 2008-12-08 2010-06-17 Mitsubishi Electric Corp 高熱伝導性熱硬化性樹脂組成物
JP2012122057A (ja) * 2010-11-15 2012-06-28 Nagoya Institute Of Technology 無機有機複合組成物
JP2012255086A (ja) * 2011-06-09 2012-12-27 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology 高熱伝導性複合材料

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