DE112020006048T5

DE112020006048T5 - Wärmehärtbare harzzusammensetzung, harzplatte und metallgrundsubstrat

Info

Publication number: DE112020006048T5
Application number: DE112020006048.9T
Authority: DE
Inventors: Tomomasa KASHINO; Tadasuke Endo; Akiyoshi Oba
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 2019-12-09
Filing date: 2020-12-09
Publication date: 2022-09-29
Also published as: JP2021169615A; CN114902402A; US20230018491A1; WO2021117758A1; JPWO2021117758A1; JP6923108B1

Abstract

Wärmehärtbare Harzzusammensetzung, die mindestens einen Teil eines wärmeableitenden Isolierelements bildet, das zwischen einem wärmeerzeugenden Körper und einem wärmeableitenden Körper eingefügt ist, beinhaltet (A) ein Epoxyharz, (B) ein wärmehärtbares Harz (ausgenommen Epoxyharz (A) ) , (C) ein Phenoxyharz, das eine mesogene Struktur im Molekül aufweist, (D) wärmeleitfähige Teilchen, und (E) eine Organosiloxanverbindung.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine wärmehärtbare Harzzusammensetzung, eine Harzplatte, die aus dieser Zusammensetzung hergestellt ist, und ein Metallgrundsubstrat, das die Harzplatte enthält.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Wärmeableitung ist für Isoliermaterialien erforderlich, die elektrische und elektronische Geräte ausmachen. Bei der Wärmeableitung von Isoliermaterialien sind verschiedene Entwicklungen zu verzeichnen.
Als diese Art von Technik ist beispielsweise die in Patentdokument 1 offenbarte Technik bekannt. Patentdokument 1 offenbart eine wärmehärtbare Harzzusammensetzung unter Verwendung eines Epoxidharzes vom Bisphenol A-Typ als wärmehärtbares Harz und schuppige oder kugelförmige Bornitridteilchen als wärmeleitfähige Teilchen.
VERWANDTES DOKUMENT
PATENTDOKUMENT
[Patent Dokument 1] Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2015-193504
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Bei der in Patentdokument 1 offenbarten Technik im verwandten Stand der Technik gab es jedoch einen Fall, in dem die Feuchtigkeitsaufnahme hoch und die Haltbarkeit der Isolierung verringert war. Es ist bekannt, dass die Hafteigenschaften auch dann nicht verbessert werden, wenn wärmeleitfähigen Teilchen wie Bornitridteilchen ein Silan-Haftvermittler hinzugegeben wird.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Nachdem die Erfinder festgestellt und untersucht hatten, dass die Feuchtigkeitsaufnahme in einem Harz oder an einer Grenzfläche zwischen dem Harz und wärmeleitfähigen Teilchen die Haltbarkeit der Isolierung beeinträchtigt, haben sie herausgefunden, dass durch die Kombination der wärmeleitfähigen Teilchen und einer Organosiloxanverbindung, wie einem Silan-Haftvermittler, die Feuchtigkeitsaufnahmerate gesenkt und die Haltbarkeit der Isolierung verbessert wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine wärmehärtbare Harzzusammensetzung bereitgestellt, die mindestens einen Teil eines wärmeableitenden Isolierelements bildet, das zwischen einem wärmeerzeugenden Körper und einem wärmeableitenden Körper angeordnet ist, wobei die wärmehärtbare Harzzusammensetzung beinhaltet:

(A) ein Epoxidharz;
(B) ein wärmehärtbares Harz (ausgenommen Epoxidharz (A));
(C) ein Phenoxyharz, das eine mesogene Struktur in einem Molekül enthält;
(D) wärmeleitfähige Teilchen; und
(E) eine Organosiloxanverbindung.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Harzplatte aus der wärmehärtbaren Harzzusammensetzung bereitgestellt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird zusätzlich ein Metallgrundsubstrat bereitgestellt, das ein Metallsubstrat, eine durch Aushärten der Harzplatte erhaltene Isolierschicht und eine Metallschicht in dieser Reihenfolge beinhaltet.
VORTEILHAFTE EFFEKTE DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine wärmehärtbare Harzzusammensetzung mit einer geringen Feuchtigkeitsaufnahmerate und einer ausgezeichneten Isolationsbeständigkeit bereitzustellen, aus der eine Harzplatte mit ausgezeichneter Wärmeleitfähigkeit und Isolationseigenschaften erhalten wird, eine Harzplatte, die aus der Zusammensetzung hergestellt ist, und ein Metallgrundsubstrat, das die Harzplatte beinhaltet.
Figurenliste

1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Metallgrundsubstrats gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
2 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Konfiguration einer Halbleitervorrichtung zeigt, die das Metallgrundsubstrat gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen werden dieselben Referenznummern für dieselben Bestandteile verwendet und Erklärungen dazu werden nicht wiederholt. Zusätzlich stellt „~“ „größer als oder gleich“ bis „kleiner als oder gleich“ dar, sofern nicht anders angegeben.
Eine wärmehärtbare Harzzusammensetzung der vorliegenden Ausführungsform bildet mindestens einen Teil eines wärmeableitenden Isolierelements, das zwischen einem wärmeerzeugenden Körper und einem wärmeableitenden Körper eingefügt ist, und beinhaltet (A) ein Epoxidharz, (B) ein wärmehärtbares Harz (mit Ausnahme des Epoxidharzes (A)), (C) ein Phenoxyharz, das eine mesogene Struktur in einem Molekül enthält, (D) wärmeleitfähige Teilchen, und (E) eine Organosiloxanverbindung.
Beispiele für den wärmeerzeugenden Körper beinhalten ein Halbleiterelement, ein LED-Element, ein Halbleiterelement, ein Substrat, auf dem ein LED-Element montiert ist, eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU) , einen Leistungshalbleiter, eine Lithium-Ionen-Batterie, eine Brennstoffzelle und dergleichen.
Beispiele für den wärmeableitenden Körper beinhalten einen Kühlkörper, einen Wärmeverteiler, eine wärmeableitende (Kühl-) Rippe und dergleichen.
Das wärmeableitende Isolierelement kann teilweise aus der wärmehärtbaren Harzzusammensetzung der vorliegenden Ausführungsform hergestellt sein und spezifische Beispiele dafür beinhalten eine wärmeableitende Platte, die durch Aushärten der wärmehärtbaren Harzzusammensetzung erhalten wird, und ein Laminat, in dem die wärmeableitende Platte und ein Substrat laminiert sind (beispielsweise ein Metallgrundsubstrat 100 in 1) . Das Substrat ist nicht besonders begrenzt, solange es sich um ein wärmeableitendes Metallsubstrat handelt, Beispiele hierfür beinhalten ein Kupfersubstrat, ein Kupferlegierungssubstrat, ein Aluminiumsubstrat und ein Aluminiumlegierungssubstrat, wobei ein Kupfersubstrat oder ein Aluminiumsubstrat vorzuziehen ist und ein Kupfersubstrat noch bevorzugter ist. Die Verwendung eines Kupfersubstrats oder eines Aluminiumsubstrats ermöglicht eine gute Wärmeableitung des wärmeableitenden Isolierelements.
Das wärmeableitende Isolierelement ist teilweise aus der wärmehärtbaren Harzzusammensetzung der vorliegenden Ausführungsform hergestellt und die Wärmeleitfähigkeit beträgt vorzugsweise 12 W/m·K oder mehr und besonders bevorzugt 15 W/m·K oder mehr.
Das wärmeableitende Isolierelement und der wärmeableitende Körper können auf einer Oberfläche des wärmeerzeugenden Körpers oder auf beiden Oberflächen davon ausgebildet sein. Zusätzlich können verschiedene Grundmaterialien oder Schichten zwischen dem wärmeerzeugenden Körper und dem wärmeableitenden Isolierelement oder zwischen dem wärmeableitenden Isolierelement und dem wärmeableitenden Körper in einem Bereich bereitgestellt werden, der die wärmeableitenden Eigenschaften nicht beeinträchtigt.
In der vorliegenden Ausführungsform können der wärmeerzeugende Körper, das wärmeableitende Isolierelement und der wärmeableitende Körper einen Körper mit laminierter Struktur erhalten, indem die vorstehend beschriebenen Elemente in geeigneter Weise kombiniert werden. Der Körper mit laminierter Struktur kann für verschiedene Anwendungen verwendet werden, die wärmeableitende Isolationseigenschaften erfordern, wie Halbleitervorrichtungen, Smartphones, LED-Glühbirnen/Lampen, Leistungsmodule, Lithium-Ionen-Batterien, Brennstoffzellen, drahtlose Basisstationen und unterbrechungsfreie Stromversorgungen.
Im Folgenden werden Komponenten beschrieben, die in der wärmehärtbaren Harzzusammensetzung der vorliegenden Ausführungsform enthalten sind.
[Epoxidharz (A)]
Als Epoxidharz (A) können bekannte Harze verwendet werden, solange die Wirkungen der vorliegenden Erfindung gegeben sind. Beispiele für das Epoxidharz beinhalten Glycidylether wie Glycidylether vom Bisphenol A-Typ, F-Typ, S-Typ und AD-Typ, hydrierte Glycidylether vom Bisphenol A-Typ, Glycidylether vom Phenol-Novolac-Typ, Glycidylether vom Kresol-Novolac-Typ, Glycidylether vom Bisphenol A-Typ Novolac-Typ, Glycidylether vom Naphthalin-Typ, Glycidylether vom Biphenol-Typ, Glycidylether vom Dihydroxypentadien-Typ, Epoxidharze vom Triphenylmethan-Typ, Epoxidharze vom Phenol-Novolak-Typ, Epoxidharze vom Kresol-Novolak-Typ, Glycidylether vom Hydrochinon-Typ und dergleichen, und mindestens ein Typ kann verwendet werden.
Das Epoxidharz (A) enthält vorzugsweise mindestens einen Glycidylether, ausgewählt aus Glycidylether vom Naphthalintyp, Glycidylether vom Biphenoltyp, Glycidylether vom Dihydroxypentadientyp und Glycidylether vom Hydrochinontyp im Hinblick auf die Wirkung der vorliegenden Erfindung.
Das Epoxidharz (A) kann vorzugsweise ein Epoxidharz beinhalten, das ein mesogenes Grundgerüst beinhaltet. Dadurch ist es möglich, die Wärmeleitfähigkeit (Wärmeableitung) während der Aushärtung weiter zu verbessern.
Es wird angenommen, dass eine Struktur höherer Ordnung (Flüssigkristallphase oder kristalline Phase) durch das mesogene Grundgerüst gebildet wird, wenn das Epoxidharz, das das mesogene Grundgerüst beinhaltet, gehärtet wird. Es wird angenommen, dass die Wärmeleitfähigkeit (Wärmeableitung) durch die Übertragung von Wärme durch die Struktur höherer Ordnung weiter verbessert wird. Es ist auch möglich, das Vorhandensein der Struktur höherer Ordnung im gehärteten Produkt durch Beobachtung unter Verwendung eines Polarisationslichtmikroskops zu untersuchen.
Beispiele für ein mesogenes Grundgerüst können jedes Grundgerüst beinhalten, das die Ausprägung von Flüssigkristallinität und Kristallinität durch die Wirkung von intermolekularen Wechselwirkungen erleichtert. Das mesogene Grundgerüst beinhaltet vorzugsweise eine konjugierte Struktur. Spezifische Beispiele des mesogenen Grundgerüsts beinhalten ein Biphenyl-Grundgerüst, ein Phenylbenzoat-Grundgerüst, ein Azobenzol-Grundgerüst, ein Stilben-Grundgerüst, ein Naphthalin-Grundgerüst, ein Anthracen-Grundgerüst, ein Chalkon-Grundgerüst, ein Phenanthren-Grundgerüst und dergleichen.
Das Epoxidharz (A) beinhaltet besonders bevorzugt ein kondensiertes polyzyklisches aromatisches Kohlenwasserstoff-Grundgerüst, und besonders bevorzugt ein Naphthalin-Grundgerüst.
Bei einem Biphenyl-Grundgerüst (-C₆H₄-C₆H₄-) besteht beispielsweise die Möglichkeit, dass bei hohen Temperaturen durch thermische Bewegung der Kohlenstoff-Kohlenstoff-Einfachbindungsabschnitt in der Mitte der linken Struktur „rotiert“ und die Flüssigkristallinität abnimmt. In ähnlicher Weise besteht bei einem Phenylbenzoat-Grundgerüst (-C₆H₄-COO-C₆H₄-) die Möglichkeit, dass die Esterbindung bei hohen Temperaturen rotieren kann. Bei kondensierten polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoff-Grundgerüsten, wie einem Naphthalin-Grundgerüst, kommt es prinzipiell jedoch nicht zu einer Abnahme der Flüssigkristallinität aufgrund einer solchen Rotation. Mit anderen Worten, beinhaltend ein kondensiertes polyzyklisches aromatisches Kohlenwasserstoff-Grundgerüst im Epoxidharz, erleichtert die weitere Verbesserung der Wärmeableitung in Umgebungen mit hohen Temperaturen.
Außerdem ermöglicht es die Verwendung eines Naphthalin-Grundgerüsts insbesondere als polycyclisches aromatisches Kohlenwasserstoff-Grundgerüst auch, eine übermäßige Steifigkeit des Epoxidharzes zu unterdrücken, während die vorstehenden Vorteile erhalten werden. Das liegt daran, dass das Naphthalin-Grundgerüst als mesogenes Grundgerüst vergleichsweise klein ist. Die Tatsache, dass das Epoxidharz nicht übermäßig starr ist, ist im Hinblick auf die Unterdrückung von Rissen und dergleichen aufgrund der leichten Abschwächung von Spannungen während des Aushärtens der wärmehärtbaren Harzzusammensetzung der vorliegenden Ausführungsform von Vorteil.
Das Epoxidharz (A) beinhaltet vorzugsweise ein bifunktionelles oder höheres Epoxidharz. Mit anderen Worten sind vorzugsweise zwei oder mehr Epoxidgruppen in einem Molekül des Epoxidharzes beinhaltet. Die Anzahl der funktionellen Gruppen des Epoxidharzes beträgt vorzugsweise 2 bis 6 und besonders bevorzugt 2 bis 4.
Im Hinblick auf die Wirkung der vorliegenden Erfindung enthält das Epoxidharz (A) in der vorliegenden Ausführungsform vorzugsweise 1 oder 2 oder mehr, ausgewählt aus den Verbindungen, dargestellt durch die folgenden Formeln.
Das Epoxidäquivalent des Epoxidharzes (A) beträgt beispielsweise 100 bis 200 g/eq, vorzugsweise 105 bis 190 g/eq, besonders bevorzugt 110 bis 180 g/eq. Die Verwendung eines Epoxidharzes, das ein entsprechendes Epoxidäquivalent aufweist, ermöglicht die Steuerung der Aushärtung, die Optimierung der physikalischen Eigenschaften des ausgehärteten Produkts und dergleichen.
Als ein Aspekt beinhaltet das Epoxidharz vorzugsweise ferner ein anderes Epoxidharz, das bei Raumtemperatur (23 °C) flüssig oder halbfest ist. Insbesondere liegt ein Teil oder das gesamte Epoxidharz vorzugsweise in flüssiger oder halbfester Form bei 23 °C vor.
Die Verwendung eines flüssigen oder halbfesten Epoxidharzes ist im Hinblick auf die Leichtigkeit der Bildung eines gehärteten Produkts mit einer gewünschten Form und dergleichen bevorzugt.
Die wärmehärtbare Harzzusammensetzung der vorliegenden Ausführungsform kann nur ein Epoxidharz oder kann zwei oder mehr Epoxidharze beinhalten.
Das Epoxidharz (A) ist beispielsweise 5 Masse-% bis 40 Masse-%, vorzugsweise 7 Masse-% bis 35 Masse-% und besonders bevorzugt 10 Masse-% bis 30 Masse-%, basierend auf der Harzkomponente (100 Masse-%) der wärmehärtbaren Harzzusammensetzung, die keine wärmeleitfähigen Teilchen (D) enthält. Aufgrund dessen kann eine ausreichende Aushärtung gewährleistet werden und eine Harzplatte erhalten werden, die eine höhere Wärmeleitfähigkeit und ausgezeichnete Isolationseigenschaften aufweist.
Die wärmehärtbare Harzzusammensetzung, die keine wärmeleitfähigen Teilchen (D) enthält, wird aus einer anderen Harzkomponente als den wärmeleitfähigen Teilchen (D) hergestellt, und die Harzkomponenten beinhalten ein Epoxidharz (A) und ein wärmehärtbares Harz (B).
[Wärmehärtbares Harz (B)]
Die wärmehärtbare Harzzusammensetzung in der vorliegenden Ausführungsform enthält ein wärmehärtbares Harz (B). Das wärmehärtbare Harz (B) enthält nicht das Epoxidharz (A).
Beispiele für das wärmehärtbare Harz (B) beinhalten eine wärmehärtbare Verbindung, die eine mesogene Struktur (mesogenes Grundgerüst) im Molekül enthält, und eine wärmehärtbare Verbindung, die keine mesogene Struktur in dem Molekül enthält.
Beispiele für das wärmehärtbare Harz (B) beinhalten ein Cyanatharz, ein Maleimidharz, ein Phenolharz, ein Benzoxazinharz, ein Polyimidharz, ein ungesättigtes Polyesterharz, ein Melaminharz, ein Silikonharz, ein Acrylharz und Derivate dieser Phenolderivate, wobei mindestens eines davon beinhaltet sein kann.
In der vorliegenden Ausführungsform enthält das wärmehärtbare Harz (B) vorzugsweise mindestens eines, ausgewählt aus einem Cyanatharz, einem Bismaleimidharz, einem Phenolharz und einem Benzoxazinharz und besonders bevorzugt enthält es mindestens ein Cyanatharz.
Bei diesen wärmehärtbaren Harzen können im Allgemeinen Monomere, Oligomere und Polymere verwendet werden, die zwei oder mehr reaktive funktionelle Gruppen in einem Molekül aufweisen, und deren Molekulargewicht oder Molekularstruktur ist nicht besonders begrenzt.
(Cyanatharz)
Als Cyanatharz können bekannte Harze verwendet werden, solange die Wirkungen der vorliegenden Erfindung gegeben sind. Beispiele für das Cyanatharz beinhalten eines oder zwei oder mehrere, ausgewählt aus einem Cyanatharz vom Novolac-Typ, einem Cyanatharz vom Bisphenol-Typ wie einem Cyanatharz vom Bisphenol A-Typ, einem Cyanatharz vom Bisphenol E-Typ, einem Cyanatharz vom Tetramethyl-Bisphenol F-Typ; ein Cyanatharz vom Naphthol-Aralkyl-Typ, das durch Reaktion von Phenolharz vom Naphthol-Aralkyl-Typ und halogeniertem Cyan erhalten wird; ein Cyanatharz vom Dicyclopentadien-Typ; und ein Cyanatharz vom Phenol-Aralkyl-Typ, das ein Biphenylen-Grundgerüst aufweist. Unter diesen ist es unter dem Gesichtspunkt der Wirkung der vorliegenden Erfindung bevorzugt, mindestens eines der Cyanatharze vom Novolak-Typ und das Cyanatharz vom Naphthol-Aralkyl-Typ zu beinhalten, und es ist besonders bevorzugt, das Cyanatharz vom Novolak-Typ zu beinhalten.
Als Cyanatharz vom Novolaktyp kann beispielsweise eines verwendet werden, das durch die folgende allgemeine Formel (I) dargestellt wird.
Eine durchschnittliche Wiederholungseinheit n des Cyanatharzes vom Novolaktyp, dargestellt durch die allgemeine Formel (I) , ist eine optionale Ganzzahl. Die durchschnittliche Wiederholungseinheit n ist nicht besonders begrenzt, beträgt aber vorzugsweise 1 oder mehr und besonders bevorzugt 2 oder mehr. Wenn die durchschnittliche Wiederholungseinheit n mindestens dem unteren Grenzwert entspricht, ist es möglich, die Hitzebeständigkeit des Cyanatharzes vom Typ Novolac zu verbessern und ferner die Desorption und Verflüchtigung des Körpers mit geringem Gewicht beim Erhitzen zu unterdrücken. Zusätzlich ist die durchschnittliche Wiederholungseinheit n nicht besonders begrenzt, beträgt aber vorzugsweise 10 oder weniger und besonders bevorzugt 7 oder weniger. Wenn n den oberen Grenzwert nicht überschreitet, ist es möglich, den Anstieg der Schmelzviskosität zu unterdrücken und die Formbarkeit der Harzplatte zu verbessern.
Zusätzlich, als das Cyanatharz, wird in geeigneter Weise auch ein Cyanatharz vom Naphthol-Aralkyl-Typ, dargestellt durch die folgende allgemeine Formel (II), verwendet. Das Cyanatharz vom Naphthol-Aralkyl-Typ, dargestellt durch die folgende allgemeine Formel (II), wird beispielsweise durch Kondensation von Phenolharz vom Naphthol-Aralkyl-Typ und halogeniertem Cyan erhalten, das durch Reaktion von Naphtholen, wie α-Naphthol oder β-Naphthol, und p-Xylylenglykol, α, α'-Dimethoxy-p-Xylol, 1,4-Di(2-hydroxy-2-propyl)benzol erhalten wird. Die Wiederholungseinheit n der allgemeinen Formel (II) ist vorzugsweise eine Ganzzahl von 10 oder weniger. Wenn die Wiederholungseinheit n 10 oder weniger beträgt, kann eine gleichmäßigere Harzplatte erhalten werden. Zusätzlich ist es unwahrscheinlich, dass während der Synthese eine intermolekulare Polymerisation stattfindet, die Flüssigkeitsabscheidungseigenschaften beim Waschen mit Wasser werden verbessert und es besteht die Tendenz, dass ein Rückgang der Ausbeute verhindert werden kann.
In der allgemeinen Formel (II) stellt R unabhängig ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe dar und n stellt eine Ganzzahl von 1 oder mehr und 10 oder weniger dar.
Das Cyanatharz beträgt beispielsweise 10 Masse-% bis 70 Masse-%, vorzugsweise 15 Masse-% bis 60 Masse-% und besonders bevorzugt 20 Masse-% bis 50 Masse-%, basierend auf der Harzkomponente (100 Masse-%) der wärmehärtbaren Harzzusammensetzung, die keine wärmeleitfähigen Teilchen (D) enthält. Aufgrund dessen kann eine ausreichende Aushärtung gewährleistet werden und eine Harzplatte erhalten werden, die eine höhere Wärmeleitfähigkeit und ausgezeichnete Isolationseigenschaften aufweist.
(Maleimidharz)
Das Maleimidharz ist vorzugsweise beispielsweise ein Maleimidharz, das mindestens zwei Maleimidgruppen im Molekül aufweist.
Beispiele für das Maleinimidharz, das mindestens zwei Maleinimidgruppen im Molekül aufweist, beinhalten ein Harz, das zwei Maleinimidgruppen im Molekül aufweist, wie 4,4'-Diphenylmethanbismaleimid, m-Phenylenbismaleimid, p-Phenylenbismaleimid, 2,2-Bis[4-(4-maleimidphenoxy)phenyl]propan, Bis-(3-ethyl-5-methyl-4-maleimidphenyl)methan, 4-Methyl-1,3-phenylenbismaleimid, N, N'-Ethylendimaleimid, N, N'-Hexamethylendimaleimid, Bis(4-maleimidphenyl)ether, Bis(4-maleimidphenyl) sulfon, 3,3-Dimethyl-5,5-diethyl-4,4-diphenylmethanbismaleimid, und Bisphenol-A-Diphenylether-Bismaleimid, ein Harz, das drei oder mehr Maleimid-Gruppen im Molekül aufweist, wie ein Maleimid vom Biphenyl-Aralkyl-Typ und Polyphenylmethan-Maleimid, und dergleichen.
(Phenolharz)
Beispiele für Phenolharze beinhalten Phenolharze vom Novolak-Typ wie Phenol-Novolak-Harz, Kresol-Novolak-Harz und Bisphenol-A-Novolak-Harz sowie Phenolharze vom Resol-Typ und dergleichen. Eines davon kann allein verwendet werden, oder zwei oder mehr können in Kombination verwendet werden.
Unter den Phenolharzen ist Phenolnovolakharz bevorzugt.
(Benzoxazinharz)
Spezifische Beispiele für das Benzoxazinharz beinhalten Benzoxazinharz vom Typ o-Kresol-Anilin, Benzoxazinharz vom Typ m-Kresol-Anilin, Benzoxazinharz vom Typ p-Kresol-Anilin, Benzoxazinharz vom Typ Phenol-Anilin, Benzoxazinharz vom Typ Phenol-Methylamin, Benzoxazinharz vom Phenol-Cyclohexylamin-Typ, Benzoxazinharz vom Phenol-M-Toluidin-Typ, Benzoxazinharz vom Phenol-3,5-Dimethylanilin-Typ, Benzoxazinharz vom Bisphenol-A-Anilin-Typ, Benzoxazinharz vom Bisphenol-A-Amin-Typ, Benzoxazinharz vom Bisphenol F-Anilintyp, Benzoxazinharz vom Bisphenol S-Anilintyp, Benzoxazinharz vom Dihydroxydiphenylsulfon-Anilintyp, Benzoxazinharz vom Dihydroxydiphenylether-Anilintyp, Benzophenonharz vom Benzoxazintyp, Benzoxazinharz vom Biphenyltyp, Benzoxazinharz vom Bisphenol AF-Anilin-Typ, Benzoxazinharz vom Bisphenol A-Methylanilin-Typ, Benzoxazinharz vom Phenol-Diaminodiphenylmethan-Typ, Benzoxazinharz vom Triphenylmethan-Typ, Benzoxazinharz vom Phenolphthalin-Typ und dergleichen.
Aus der Sicht der Wirkung der vorliegenden Erfindung beträgt der Gehalt des wärmehärtbaren Harzes (B) beispielsweise vorzugsweise 0,1 Masse-% bis 70 Masse-%, besonders bevorzugt 0,5 Masse-% bis 65 Masse-% und besonders bevorzugt 1 Masse-% bis 60 Masse-%, basierend auf der Harzkomponente (100 Masse-%) der wärmehärtbaren Harzzusammensetzung, die keine wärmeleitfähigen Teilchen (D) enthält.
[Phenoxyharz (C)]
Die wärmehärtbare Harzzusammensetzung der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet ein Phenoxyharz (C), das eine mesogene Struktur im Molekül enthält.
Ein Beispiel für ein Phenoxyharz mit mesogener Struktur ist ein Harz, das eine Struktureinheit, die von einer Phenolverbindung abgeleitet ist, und eine Struktureinheit, die von einer Epoxidverbindung abgeleitet ist, in dem Molekül aufweist und das eine Verbindung beinhaltet, die eine mesogene Struktur in mindestens einer dieser Struktureinheiten aufweist.
Ein weiteres Beispiel für ein Phenoxyharz mit mesogener Struktur ist ein Harz, das im Molekül eine Struktureinheit beinhaltet, die von einer Phenolverbindung mit mesogener Struktur abgeleitet ist.
Ein Beispiel für ein Phenoxyharz mit mesogener Struktur kann durch eine bekannte Technik hergestellt werden, und es ist möglich, ein Phenoxyharz mit mesogener Struktur zu erhalten, indem eine polyfunktionelle Phenolverbindung mit zwei oder mehr Hydroxygruppen imMolekül mit einer polyfunktionellen Epoxidverbindung mit zwei oder mehr Epoxidgruppen im Molekül umgesetzt wird.
Das heißt, es ist möglich, dass das Phenoxyharz eine Reaktionsverbindung einer polyfunktionellen Phenolverbindung und einer polyfunktionellen Epoxidverbindung beinhaltet. Eine oder beide dieser polyfunktionellen Phenolverbindungen und polyfunktionellen Epoxidverbindungen weisen eine mesogene Struktur auf.
Darüber hinaus kann ein weiteres Beispiel für ein Phenoxyharz mit mesogener Struktur durch eine bekannte Technik hergestellt werden, und es ist möglich, ein Phenoxyharz mit mesogener Struktur durch die Additionspolymerisationsreaktion einer Phenolverbindung mit mesogener Struktur, die zwei oder mehr Phenolgruppen im Molekül hat, in Epichlorhydrin zu erhalten.
Das heißt, es ist möglich, dass das Phenoxyharz das Additionspolymerisationsprodukt der Phenolverbindung mit der mesogenen Struktur beinhaltet.
Es ist möglich, die Herstellung des Phenoxyharzes ohne ein Lösungsmittel oder in Gegenwart eines Reaktionslösungsmittels durchzuführen. Als Reaktionslösungsmittel kann ein nicht-protisches organisches Lösungsmittel verwendet werden, beispielsweise Methylethylketon, Dioxan, Tetrahydrofuran, Acetophenon, N-Methylpyrrolidon, Dimethylsulfoxid, N,N-Dimethylacetamid, Sulfolan, Cyclohexanon und dergleichen. Es ist möglich, ein in einem geeigneten Lösungsmittel gelöstes Harz zu erhalten, indem man nach der Reaktion eine Lösungsmittel-Substitution oder dergleichen durchführt. Zusätzlich ist es auch möglich, das durch die Lösungsmittelreaktion erhaltene Phenoxyharz durch ein Desolvationsverfahren unter Verwendung eines Verdampfers oder dergleichen in ein festes Harz zu verwandeln, das kein Lösungsmittel beinhaltet.
Als Reaktionskatalysatoren, die bei der Herstellung des Phenoxyharzes verwendet werden können, eignen sich in der verwandten Technik bekannte Polymerisationskatalysatoren, beispielsweise Alkalimetallhydroxide, tertiäre Aminverbindungen, quaternäre Ammoniumverbindungen, tertiäre Phosphinverbindungen, quaternäre Phosphoniumverbindungen, Imidazolverbindungen und dergleichen.
Das durchschnittliche Molekulargewicht (Mw) des Phenoxyharzes beträgt normalerweise 500 bis 200.000. Es ist vorzugsweise 1.000 bis 100.000 und besonders bevorzugt 2.000 bis 50.000. Mw ist ein Wert, der durch Gelpermeationschromatographie gemessen und unter Verwendung einer Standard-Polystyrol-Kalibrierungskurve umgerechnet wurde.
In der vorliegenden Ausführungsform weist die mesogene Struktur beispielsweise die durch die allgemeine Formel (1) oder die allgemeine Formel (2) dargestellte Struktur auf. -A1-x-A2- (1) -x-A1-x- (2)
In der allgemeinen Formel (1) und der allgemeinen Formel (2) stellen A1 und A2 jeweils unabhängig voneinander eine aromatische Gruppe, eine kondensierte aromatische Gruppe, eine alicyclische Gruppe oder eine alicyclische heterocyclische Gruppe dar, und x jeweils unabhängig voneinander eine direkte Bindung oder eine zweiwertige Bindungsgruppe darstellt, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus -O-, -C=C-, -C≡C-, -CO-, -CO-O-, -CO-NH-, -CH=N-, -CH=N-N=CH-, -N=N- und -N(O)=N-.uppe dar, die aus der Gruppe bestehend aus -O-, -S-, -C=C-, -C≡C-, -CO-, -CO-O-, -CO-NH-, -CH=N-, -CH=N-N=CH-, -N=N- und -N(O)=N- ausgewählt ist.
Hier sind A1 und A2 jeweils unabhängig voneinander vorzugsweise ausgewählt aus einer Kohlenwasserstoffgruppe mit einem Benzolring mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, einer Kohlenwasserstoffgruppe mit einem Naphthalinring mit 10 bis 20 Kohlenstoffatomen, einer Kohlenwasserstoffgruppe mit einer Biphenylstruktur mit 12 bis 24 Kohlenstoffatomen, einer Kohlenwasserstoffgruppe mit drei oder mehr Benzolringen mit 12 bis 36 Kohlenstoffatomen, einer Kohlenwasserstoffgruppe mit einer kondensierten aromatischen Gruppe mit 12 bis 36 Kohlenstoffatomen und einer alicyclischen heterocyclischen Gruppe mit 4 bis 36 Kohlenstoffatomen. A1 und A2 können unsubstituiert sein oder Derivate sein, die Substituenten aufweisen.
Spezifische Beispiele für A1 und A2 in der mesogenen Struktur beinhalten Phenylen, Biphenylen, Naphthylen, Anthracenylen, Cyclohexyl, Pyridyl, Pyrimidyl, Thiophenylen und dergleichen. Zusätzlich können die vorstehenden Stoffe unsubstituiert sein oder Derivate sein, die Substituenten wie aliphatische Kohlenwasserstoffgruppen, Halogengruppen, Cyanogruppen und Nitrogruppen aufweisen.
Als x, das der Bindungsgruppe (Verknüpfungsgruppe) in der mesogenen Struktur entspricht, ist beispielsweise eine direkte Bindung oder ein zweiwertiger Substituent ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus -C=C-, -C≡C-, -CO-O-, -CO-NH-, -CH=N-, -CH=N-N=CH-, -N=N- oder -N(O)=N- vorzuziehen.
Eine direkte Bindung bedeutet hier eine Einfachbindung oder dass A1 und A2 in der mesogenen Struktur miteinander verknüpft sind, um eine Ringstruktur zu bilden. Beispielsweise kann eine Naphthalin-Struktur in der durch die allgemeine Formel (1) dargestellten Struktur beinhaltet sein.
Zusätzlich ist es möglich, als polyfunktionelle phenolische Verbindung eine Verbindung mit mesogener Struktur zu verwenden, die durch die allgemeine Formel (A) dargestellt wird. Diese Verbindungen können allein oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden.
In der allgemeinen Formel (A) stellen R¹und R³ jeweils unabhängig voneinander eine Hydroxygruppe dar, R²und R⁴sind jeweils unabhängig voneinander ausgewählt aus einem Wasserstoffatom, einer kettenförmigen oder zyklischen Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, einer Phenylgruppe und einem Halogenatom, a und c sind jeweils unabhängig voneinander eine Ganzzahl von 1 bis 3, und b und d sind jeweils unabhängig voneinander eine Ganzzahl von 0 bis 2. Jedoch sind a + b und c + d jeweils eine beliebige Zahl von 1 bis 3. a + c kann 3 oder mehr sein.
Zusätzlich kann als polyfunktionelle Epoxidverbindung beispielsweise eine Verbindung mit mesogener Struktur verwendet werden, die durch die allgemeine Formel (B) dargestellt wird. Diese Verbindungen können allein oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden.
In der allgemeinen Formel (B) stellen R⁵ und R⁷ jeweils unabhängig voneinander eine Glycidylethergruppe dar, R⁶ und R⁸ sind jeweils unabhängig voneinander ausgewählt aus einem Wasserstoffatom, einer kettenförmigen oder zyklischen Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, einer Phenylgruppe und einem Halogenatom, e und g sind jeweils eine Ganzzahl von 1 bis 3, und f und h sind jeweils eine Ganzzahl von 0 bis 2. Jedoch sind e + f und g + h jeweils eine beliebige Zahl von 1 bis 3.
Zusätzlich stellt R in der allgemeinen Formel (A) und der allgemeinen Formel (B) -A1-x-A2-, -x-A1-x- bzw. -x- wie vorstehend beschrieben dar. Die beiden Benzolringe in der allgemeinen Formel (A) können miteinander verknüpft sein, um einen kondensierten Ring zu bilden.
Spezifische Beispiele für R² , R⁴ , R⁶ und R⁸ beinhalten jeweils ein Wasserstoffatom, eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine Propylgruppe, eine Butylgruppe, ein Chloratom, ein Bromatom und dergleichen, wobei unter diesen insbesondere ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe bevorzugt wird.
Als polyfunktionelle Epoxidverbindung, die eine mesogene Struktur enthält, können beispielsweise Additionspolymerisationsprodukte der durch die allgemeine Formel (B) dargestellten Verbindung verwendet werden. Diese Verbindungen können allein oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden.
Als polyfunktionelle Phenolverbindung und polyfunktionelle Epoxidverbindung kann eine polyfunktionelle Phenolverbindung, die drei oder mehr Hydroxygruppen im Molekül aufweist, und eine polyfunktionelle Epoxidverbindung, die zwei oder mehr Epoxidgruppen im Molekül aufweist, verwendet werden.
Das heißt, es ist möglich, dass das Phenoxyharz eine verzweigte Reaktionsverbindung aus einer polyfunktionellen Phenolverbindung mit drei oder mehr Hydroxygruppen im Molekül und einer polyfunktionellen Epoxidverbindung mit zwei oder mehr Epoxidgruppen im Molekül beinhaltet.
Es ist möglich, dass die polyfunktionelle phenolische Verbindung, die drei oder mehr Hydroxygruppen im Molekül aufweist, beispielsweise Polyphenole oder polyphenolische Derivate beinhaltet.
Ein Polyphenol ist eine Verbindung, die drei oder mehr phenolische Hydroxygruppen in einem Molekül enthält. Zusätzlich ist das Polyphenol bevorzugt mit der vorstehend beschriebenen mesogenen Struktur im Molekül versehen. Als mesogene Struktur kann beispielsweise ein Biphenylgrundgerüst, ein Phenylbenzoatgrundgerüst, ein Azobenzolgrundgerüst, ein Stilbengrundgerüst oder dergleichen verwendet werden.
Zu Polyphenolderivaten zählen Verbindungen, die in Bezug auf Polyphenolverbindungen mit drei oder mehr phenolischen Hydroxygruppen und einer mesogenen Struktur an substituierbaren Positionen in der Verbindung in andere Substituenten umgewandelt sind.
In der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, die vorstehend beschriebene verzweigte Reaktionsverbindung zu erhalten, indem eine oder zwei oder mehr der vorstehend beschriebenen polyfunktionellen Phenolverbindungen, die eine polyfunktionelle Phenolverbindung mit mindestens drei oder mehr Hydroxygruppen im Molekül beinhalten, und ein oder zwei oder mehr der vorstehend beschriebenen polyfunktionellen Epoxidharze verwendet werden.
Beispielsweise kann eine Kombination aus einer trifunktionalen Phenolverbindung und einer bifunktionalen Epoxidverbindung oder eine Kombination aus einer trifunktionalen Phenolverbindung, einer bifunktionalen Phenolverbindung und einer bifunktionalen Epoxidverbindung verwendet werden.
Es ist beispielsweise möglich, als trifunktionelle Phenolverbindung Resveratrol zu verwenden, das durch die folgende chemische Formel dargestellt wird.
Als bifunktionelle Phenolverbindung kann beispielsweise eine verwendet werden, bei der die vorstehend beschriebenen Hydroxygruppen von R¹und R³an die para-Position der jeweiligen Benzolringe gebunden sind.
Zusätzlich ist es beispielsweise möglich, als bifunktionelle Epoxidverbindung eine zu verwenden, bei der die vorstehend beschriebenen Glycidylethergruppen von R⁵und R⁷an die para-Position der jeweiligen Benzolringe gebunden sind.
In einem Fall, in dem die bifunktionelle Phenolverbindung mit einem Naphthalinring als kondensierter Ring versehen ist, ist es außerdem möglich, eine Verbindung zu verwenden, in der die Hydroxygruppen von R¹ und R³ an irgendeine der Positionen 1 und Position 4, Position 1 und Position 5, Position 1 und Position 6, Position 2 und Position 3, Position 2 und Position 6 oder Position 2 und Position 7 des Naphthalinrings gebunden sind. In einem Fall, in dem die bifunktionelle Epoxidverbindung wie vorstehend beschrieben mit einem Naphthalinring als kondensierter Ring versehen ist, ist es außerdem möglich, eine bifunktionelle Epoxidverbindung zu verwenden, in der die vorstehend beschriebene Glycidylethergruppen von R⁵ und R⁷ an irgendeine der Positionen 1 und Position 4, Position 1 und Position 5, Position 1 und Position 6, Position 2 und Position 3, Position 2 und Position 6 oder Position 2 und Position 7 des Naphthalinrings gebunden sind.
Es ist möglich, eine verzweigte Reaktionsverbindung (verzweigtes Phenoxyharz) zu erhalten, indem eine trifunktionale Phenolverbindung und eine bifunktionale Epoxidverbindung wie vorstehend beschrieben kombiniert werden, oder indem eine trifunktionale Phenolverbindung, eine bifunktionale Phenolverbindung und eine bifunktionale Epoxidverbindung kombiniert werden.
Andererseits können unter den vorstehend beschriebenen polyfunktionellen Phenolverbindungen und den polyfunktionellen Epoxidverbindungen auch bifunktionelle Phenolverbindungen und bifunktionelle Epoxidverbindungen verwendet werden. Diese Verbindungen können allein oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden.
Mit anderen Worten ist es möglich, dass das Phenoxyharz eine lineare Reaktionsverbindung einer bifunktionellen Phenolverbindung mit zwei Hydroxygruppen im Molekül und einer bifunktionellen Epoxidverbindung mit zwei Epoxidgruppen im Molekül beinhaltet.
Als bifunktionelle Phenolverbindung kann eine Verbindung verwendet werden, bei der die Hydroxygruppen von R¹und R³an die para-Position der jeweiligen Benzolringe gebunden sind. Zusätzlich ist es beispielsweise möglich, als bifunktionelle Epoxidverbindung eine zu verwenden, bei der die vorstehend beschriebenen Glycidylethergruppen von R⁵und R⁷an die para-Position der jeweiligen Benzolringe gebunden sind.
In einem Fall, in dem die bifunktionelle Phenolverbindung mit einem Naphthalinring als kondensierter Ring versehen ist, ist es außerdem möglich, eine Verbindung zu verwenden, in der die Hydroxygruppen von R¹ und R³ an irgendeine der Positionen 1 und Position 4, Position 1 und Position 5, Position 1 und Position 6, Position 2 und Position 3, Position 2 und Position 6 oder Position 2 und Position 7 des Naphthalinrings gebunden sind. In einem Fall, in dem die bifunktionelle Epoxidverbindung wie vorstehend beschrieben mit einem Naphthalinring als kondensierter Ring versehen ist, ist es außerdem möglich, eine bifunktionelle Epoxidverbindung zu verwenden, in der die vorstehend beschriebene Glycidylethergruppen von R⁵ und R⁷ an irgendeine der Positionen 1 und Position 4, Position 1 und Position 5, Position 1 und Position 6, Position 2 und Position 3, Position 2 und Position 6 oder Position 2 und Position 7 des Naphthalinrings gebunden sind.
Eine Verwendung einer solchen bifunktionellen Phenolverbindung und einer bifunktionellen Epoxidverbindung macht es möglich, eine lineare Reaktionsverbindung (lineares Phenoxyharz) zu erhalten.
Es ist möglich, dass die verzweigten Phenoxyharze und die linearen Phenoxyharze Epoxygruppen oder Hydroxygruppen am Ende des Moleküls und Epoxygruppen oder Hydroxygruppen innerhalb des Moleküls aufweisen. Epoxidgruppen am Ende oder im Inneren des Moleküls aufweisend, ermöglicht es, Vernetzungsreaktionen zu bilden und somit die Hitzebeständigkeit zu erhöhen.
Darüber hinaus ermöglicht das Vorhandensein einer linearen Struktureinheit, die starr und elektronenkonjugiert ist, die Wärmeableitungseigenschaften zu verbessern.
Das Phenoxyharz (C) beträgt beispielsweise 5 Masse-% bis 60 Masse-%, vorzugsweise 10 Masse-% bis 50 Masse-% und besonders bevorzugt 15 Masse-% bis 40 Masse-%, in Bezug auf die Harzkomponente (100 Masse-%) der wärmehärtbaren Harzzusammensetzung, die keine wärmeleitfähigen Teilchen (D) enthält. Damit ist es möglich, eine Harzplatte zu erhalten, die eine höhere Wärmeleitfähigkeit und hervorragende Isolationseigenschaften aufweist.
[Wärmeleitfähige Teilchen (D)]
Die wärmehärtbare Harzzusammensetzung der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet wärmeleitfähige Teilchen (D).
Die wärmeleitfähigen Teilchen (D) können beispielsweise hoch wärmeleitfähige anorganische Teilchen beinhalten, die eine Wärmeleitfähigkeit von 20 W/m·K oder mehr aufweisen. Als hoch wärmeleitfähige anorganische Teilchen können beispielsweise mindestens eines oder mehrere aus Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Bornitrid, Siliziumnitrid, Siliziumkarbid und Magnesiumoxid ausgewählt werden. Diese Verbindungen können allein oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden.
Es ist möglich, dass Bornitrid beispielsweise monodisperse Partikel oder aggregierte Partikel von schuppigem Bornitrid oder Mischungen davon beinhaltet. Das schuppige Bornitrid kann in Form von Granulat granuliert werden. Die Verwendung von aggregierten Teilchen aus schuppigem Bornitrid verbessert die Wärmeleitfähigkeit weiter. Die aggregierten Teilchen können gesinterte Teilchen oder nicht gesinterte Teilchen sein.
Die wärmeleitfähigen Teilchen (D) (100 Masse-%) können das Bornitrid in einer Menge von 60 Masse-% oder mehr, vorzugsweise 65 Masse-% oder mehr und besonders bevorzugt 70 Masse-% oder mehr enthalten. Ein oberer Grenzwert ist nicht besonders begrenzt, kann aber 100 Masse-% oder weniger betragen, vorzugsweise 95 Masse-% oder weniger und besonders bevorzugt 90 Masse-% oder weniger.
Obwohl bekannt ist, dass sich die Haftung auch dann nicht verbessert, wenn den Bornitridteilchen ein Silan-Haftvermittler zugefügt wird, ist es durch die Verwendung der Organosiloxanverbindung (E) der vorliegenden Ausführungsform möglich, eine Harzplatte zu erhalten, die eine niedrige Feuchtigkeitsaufnahmerate und eine ausgezeichnete Isolationsbeständigkeit aufweist und eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit und Isolationseigenschaften besitzt, selbst wenn die wärmeleitfähigen Teilchen (D) die Bornitridteilchen in der vorstehenden Menge enthalten.
Der Gehalt der wärmeleitfähigen Teilchen (D) beträgt 100 Masse-% bis 400 Masse-%, vorzugsweise 150 Masse-% bis 350 Masse-% und besonders bevorzugt 200 Masse-% bis 330 Masse-% in Bezug auf die Harzkomponente (100 Masse-%) der wärmehärtbaren Harzzusammensetzung. Durch Einstellen des Wertes auf den unteren Grenzwert oder mehr ist es möglich, die Wärmeleitfähigkeit zu verbessern. Indem der Wert auf den oberen Grenzwert oder darunter eingestellt wird, ist es möglich, eine Abnahme der Verarbeitbarkeit zu unterdrücken.
[Organosiloxanverbindung (E)]
Die wärmehärtbare Harzzusammensetzung in der vorliegenden Ausführungsform enthält eine Organosiloxanverbindung (E).
Da bekannt ist, dass sich die Haftung auch dann nicht verbessert, wenn ein Silan-Haftvermittler zu wärmeleitfähigen Teilchen wie Bornitridteilchen hinzugefügt wird, wurde die Wirkung des Hinzufügens bisher nicht untersucht. Als dieses Mal die Organosiloxanverbindung (E) zu den wärmeleitfähigen Teilchen (D) hinzugefügt wurde, stellte sich heraus, dass eine Harzplatte mit einer geringen Feuchtigkeitsaufnahmerate und einer ausgezeichneten Isolationsdauer sowie einer hervorragenden Wärmeleitfähigkeit und Isolationseigenschaften erhalten werden konnte, wodurch die vorliegende Erfindung vervollständigt wurde. Obwohl dieser Mechanismus nicht klar ist, wird angenommen, dass durch das Hinzufügen der Organosiloxanverbindung ein Effekt einer polaren funktionellen Gruppe, die in einer Endfläche der wärmeleitfähigen Teilchen oder den Gitterdefekten in der Ebene leicht vorhanden ist und die Kompatibilität des Harzes und der wärmeleitfähigen Teilchen verschlechtert, ausgeschlossen wird und die Kompatibilität oder Hydrophobie an einer Grenzfläche zwischen dem Harz und den wärmeleitfähigen Teilchen verbessert wird, wodurch der Wärmewiderstand an der Grenzfläche gesenkt wird und die Feuchtigkeitsaufnahmeeigenschaften ferner verringert werden.
Die Organosiloxanverbindung (E) ist eine aliphatische Kohlenwasserstoffverbindung, die eine Si-OQ-Bindung (Q ist eine Alkylgruppe) an einem Ende der Molekülkette aufweist. Die Organosiloxanverbindung (E) beinhaltet besonders bevorzugt mindestens eine Gruppe ausgewählt aus einer Epoxygruppe, einer Glycidylethergruppe, einer Aminogruppe, einer Isocyanatgruppe, einer Phenylgruppe, einer Carboxylgruppe, einer Hydroxylgruppe, einer Alkylgruppe, einer Vinylgruppe, einer Mercaptogruppe und einer Azasilacyclopentylgruppe an dem anderen Ende. Damit ist es möglich, eine Harzplatte zu erhalten, die eine geringere Feuchtigkeitsaufnahme und eine bessere Haltbarkeit der Isolierung aufweist.
Die Organosiloxanverbindung (E) kann eine Verbindung beinhalten, die durch die allgemeine Formel (1) dargestellt wird.
In der allgemeinen Formel (1) stellt R jeweils unabhängig voneinander eine Alkoxygruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen dar, und mindestens zwei Rs sind Alkoxygruppen mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen. Alle Rs sind vorzugsweise eine Alkoxygruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen und besonders bevorzugt eine Alkoxygruppe mit 1 bis 2 Kohlenstoffatomen.
L stellt eine lineare oder verzweigte Alkylengruppe, die 2 bis 12 Kohlenstoffatome aufweist, dar.
X stellt eine Epoxygruppe, eine Glycidylethergruppe, eine Aminogruppe, eine Isocyanatgruppe, eine Phenylgruppe, eine Carboxylgruppe, eine Hydroxylgruppe, eine Alkylgruppe, eine Vinylgruppe oder eine Mercaptogruppe dar. Aus der Sicht der Wirkung der vorliegenden Erfindung ist X vorzugsweise eine Epoxygruppe, eine Glycidylethergruppe, eine Aminogruppe, eine Isocyanatgruppe, eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, eine Phenylgruppe und eine Mercaptogruppe, und aus der Sicht der Topfzeit der wärmehärtbaren Harzzusammensetzung werden eine Epoxygruppe, eine Phenylgruppe, eine Glycidylethergruppe, eine Phenylgruppe und eine Methylgruppe bevorzugt.
Beispiele für die durch die allgemeine Formel (1) dargestellte Verbindung beinhalten 3-Aminopropyltriethoxysilan, 3-Aminopropyltrimethoxysilan, 3-Glycidoxypropyltriethoxysilan, 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, 3-Mercaptopropyltriethoxysilan, 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan, 3-Isocyanatpropyltriethoxysilan, Glycidoxyoctyltriethoxysilan, Glycidoxyoctyltrimethoxysilan, Decyltriethoxysilan, Phenyltriethoxysilan, Phenyltrimethoxysilan, und dergleichen.
Die wärmehärtbare Harzzusammensetzung der vorliegenden Ausführungsform kann die Organosiloxanverbindung (E) in einer Menge von 0,01 bis 0,5 Masseteilen, vorzugsweise 0,02 bis 0,3 Masseteilen und besonders bevorzugt 0,03 bis 0,2 Masseteilen, in Bezug auf 100 Masseteile der wärmeleitfähigen Teilchen (D) enthalten. Damit ist es möglich, eine Harzplatte zu erhalten, die eine geringere Feuchtigkeitsaufnahme und eine bessere Haltbarkeit der Isolierung aufweist.
(Härtungsbeschleuniger (F))
Die wärmehärtbare Harzzusammensetzung der vorliegenden Ausführungsform kann je nach Notwendigkeit einen Härtungsbeschleuniger (F) enthalten.
Der Typ und die Mischungsmenge des Härtungsbeschleunigers (F) sind nicht besonders beschränkt. Ein geeigneter Härtungsbeschleuniger kann unter den Gesichtspunkten der Reaktionsgeschwindigkeit, der Reaktionstemperatur, der Lagerfähigkeit und dergleichen ausgewählt werden.
Beispiele für Härtungsbeschleuniger (F) beinhalten Imidazole, Organophosphorverbindungen, tertiäre Amine, phenolische Verbindungen, organische Säuren und dergleichen. Diese Verbindungen können allein oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden. Unter diesen werden aus der Sicht der Hitzebeständigkeit vorzugsweise stickstoffhaltige Verbindungen wie Imidazole verwendet.
Beispiele für Imidazole beinhalten 2-Methylimidazol, 2-Ethyl-4-methylimidazol, 2-Phenyl-4-methylimidazol, 2,4-Diethylimidazol, 2-Phenyl-4-methyl-5-hydroxyimidazol, 2-Phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazol, 1-Cyanoethyl-2-phenylimidazol, 1-Cyanoethyl-2-phenylimidazoliumtrimellitat und dergleichen.
Zu Beispielen für die tertiären Amine zählen Triethylamin, Tributylamin, 1,4-Diazabicyclo[2.2.2]octan, 1,8-Diazabicyclo(5,4,0)undecen-7 und dergleichen.
Beispiele für die Phenolverbindungen beinhalten Phenolharz, Bisphenol A, Nonylphenol, 2,2-Bis(3-methyl-4-hydroxyphenyl)propan, Allylphenol und dergleichen.
Beispiele für die organische Säuren beinhalten Essigsäure, Benzoesäure, Salicylsäure, p-Toluolsulfonsäure und dergleichen.
Der Gehalt des Härtungsbeschleunigers (F) kann 0,01 bis 10 Masse-%, 0,02 bis 5 Masse-% oder 0,05 bis 1,5 Masse-% in Bezug auf insgesamt 100 Masse-% des wärmehärtbaren Harzes betragen.
Die wärmehärtbare Harzzusammensetzung der vorliegenden Ausführungsform kann andere als die vorstehend beschriebenen Komponenten enthalten. Beispiele für andere Komponenten beinhalten Antioxidantien, Egalisierungsmittel und dergleichen.
Als Verfahren zur Herstellung der wärmehärtbaren Harzzusammensetzung der vorliegenden Ausführungsform gibt es beispielsweise die folgenden Verfahren.
Ein Harzlack (lackähnliche wärmehärtbare Harzzusammensetzung) kann durch Lösen, Mischen und Rühren jeder der Komponenten in einem Lösungsmittel vorbereitet werden. Zum Mischen können verschiedene Mischer verwendet werden, wie ein Ultraschall-Dispergierverfahren, ein Hochdruck-Kollisions-Dispergierverfahren, ein Hochgeschwindigkeits-Rotations-Dispergierverfahren, ein Perlenmühlenverfahren, ein Hochgeschwindigkeits-Scher-Dispergierverfahren und ein Rotations-Revolution-Dispergierverfahren. Aus der Sicht der Wirkung der vorliegenden Erfindung können die wärmeleitfähigen Teilchen (D) und die Organosiloxanverbindung (E) im Voraus gemischt werden, und es ist vorzuziehen, einen anderen Harzlack als die Organosiloxanverbindung (E) vorzubereiten und die Organosiloxanverbindung (E) als Additiv mit dem Harzlack zu mischen.
Das Lösungsmittel ist nicht besonders begrenzt und Beispiele hierfür beinhalten Aceton, Methylisobutylketon, Toluol, Ethylacetat, Cyclohexan, Heptan, Cyclohexanon, Tetrahydrofuran, Dimethylformamid, Dimethylacetamid, Dimethylsulfoxid, Ethylenglykol, Lösungsmittel auf Cellosolve-Basis, Lösungsmittel auf Carbitol-Basis, Anisol, N-Methylpyrrolidon und dergleichen.
[Harzplatte]
Die Harzplatte der vorliegenden Ausführungsform wird durch Aushärten der wärmehärtbaren Harzzusammensetzung erhalten. Die spezifische Ausführungsform der Harzplatte ist mit einem Trägergrundmaterial und einer die wärmehärtbare Harzzusammensetzung der vorliegenden Ausführungsform beinhaltenden Harzschicht versehen, die auf dem Trägergrundmaterial bereitgestellt ist.
Die Harzplatte kann durch Durchführen einer Behandlung zur Entfernung von Lösungsmitteln auf einem Beschichtungsfilm (Harzschicht) erhalten werden, der beispielsweise durch Auftragen der lackartigen wärmehärtbaren Harzzusammensetzung auf das Trägergrundmaterial erhalten wurde. Es ist möglich, dass der Lösungsmittelgehalt in der Harzplatte 10 Masse-% oder weniger, bezogen auf die gesamte wärmehärtbare Harzzusammensetzung, beträgt. Beispielsweise kann die Behandlung zur Entfernung des Lösungsmittels unter Bedingungen von 80 °C bis 200 °C für 1 Minute bis 30 Minuten durchgeführt werden.
Die Harzplatte (Harzschicht) der vorliegenden Ausführungsform befindet sich in einem Zustand der Stufe B, und die wärmehärtbare Harzzusammensetzung, die keine als Bindemittel dienenden wärmeleitfähigen Teilchen (D) enthält, beinhaltet vorzugsweise das folgende Härtungsverhalten.
Insbesondere wird die wärmehärtbare Harzzusammensetzung, die keine wärmeleitfähigen Teilchen (D) enthält, 12 Minuten lang bei 115 °C vorgetrocknet, um eine Platte in einem Zustand der Stufe B vorzubereiten, und das Aushärtungsdrehmoment der Platte im Zustand der Stufe B wird im Laufe der Zeit bei einer Messtemperatur von 180 °C mit einem Rheometer vom Typ Kegelplatte gemessen. In einem Fall, in dem Tmax eine Zeit ist, die vom Beginn der Messung bis zum maximalen Moment benötigt wird, beträgt das Verhältnis (T₅₀/T_max) zur Zeit T₅₀, in der der Wert 50 % des maximalen Drehmomentwerts vom Beginn der Messung erreicht, vorzugsweise 0,1 bis 1,0, besonders bevorzugtr 0,2 bis 0,8 und noch weiter bevorzugt 0,25 bis 0,75.
Als Rheometer vom Typ Kegelplatte kann beispielsweise ein Rheometer „MCR-301“, hergestellt von Anton Parr GmbH, verwendet werden. Zusätzlich kann die Frequenz zum Zeitpunkt der Messung 1 Hz und der Schwenkwinkel 1 % betragen.
In einem Fall, in dem das Aushärtungsverhalten (Verhältnis (T₅₀/T_max)) der wärmehärtbaren, füllstofffreien Harzzusammensetzung der vorliegenden Ausführungsform innerhalb des vorstehenden Bereichs liegt, ist es möglich, die Zykluszeit während des Pressens in einem angemessenen Bereich zu halten, und es ist möglich, das Auftreten von Formungsfehlern wie Hohlräumen zu unterdrücken, und somit wird die Produktivität des Metallgrundsubstrats und dergleichen, die später beschrieben wird, verbessert.
Zusätzlich kann in der vorliegenden Ausführungsform als Trägergrundmaterial beispielsweise ein Polymerfilm oder eine Metallfolie verwendet werden. Der Polymerfilm ist nicht besonders begrenzt, aber Beispiele dafür beinhalten Polyolefine wie Polyethylen und Polypropylen, Polyester wie Polyethylenterephthalat und Polybutylenterephthalat, Polycarbonate, Trennpapiere wie Silikonplatten, thermoplastische Harzplatten mit Wärmebeständigkeit wie Harze auf Fluorbasis und Polyimidharze und dergleichen. Die Metallfolie ist nicht besonders begrenzt, aber Beispiele hierfür beinhalten Kupfer und/oder Kupferbasislegierungen, Aluminium und/oder Aluminiumbasislegierungen, Eisen und/oder Eisenbasislegierungen, Silber und/oder Silberbasislegierungen, Gold und Goldbasislegierungen, Zink und Zinkbasislegierungen, Nickel und Nickelbasislegierungen, Zinn und Zinnbasislegierungen und dergleichen.
Das Harzsubstrat der vorliegenden Ausführungsform ist mit einer Isolierschicht bereitgestellt, die aus einem gehärteten Produkt der wärmehärtbaren Harzzusammensetzung besteht. Es ist möglich, dieses Harzsubstrat als Material für gedruckte Substrate zur Montage von elektronischen Komponenten wie LED und Leistungsmodulen zu verwenden.
(Metallgrundsubstrat)
Basierend auf 1 wird ein Metallgrundsubstrat 100 (wärmeableitendes Harzelement) in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein Beispiel der Konfiguration des Metallgrundsubstrats 100 zeigt.
Wie in 1 gezeigt, ist es möglich, dass das Metallgrundsubstrat 100 ein Metallsubstrat 101, einer auf dem Metallsubstrat 101 bereitgestellten Isolierschicht 102 und einer auf der Isolierschicht 102 bereitgestellten Metallschicht 103 beinhaltet. Es ist möglich, dass die Isolierschicht 102 aus einem gebildet wird, das aus der Gruppe bestehend aus einer aus einer wärmehärtenden Harzzusammensetzung gebildeten Harzschicht und einem gehärteten Produkt und einem Laminat aus der wärmehärtenden Harzzusammensetzung ausgewählt ist. Jede dieser Harzschichten und Laminate kann aus einer wärmehärtbaren Harzzusammensetzung in einem Zustand der Stufe B (Harzplatte) vor der Schaltung der Metallschicht 103 gebildet werden und kann ein gehärteter Körper sein, der nach der Schaltung gehärtet und daraus verarbeitet wird.
Die Metallschicht 103 ist auf der Isolierschicht 102 bereitgestellt und wird einer Schaltungsbearbeitung unterzogen. Beispiele des die Metallschicht 103 bildenden Metalls beinhalten eine oder zwei oder mehrere Metalle, ausgewählt aus Kupfer, Kupferlegierung, Aluminium, Aluminiumlegierung, Nickel, Eisen, Zinn und dergleichen. Unter den vorstehenden ist die Metallschicht 103 vorzugsweise eine Kupferschicht oder eine Aluminiumschicht, besonders bevorzugt eine Kupferschicht. Die Verwendung von Kupfer oder Aluminium ermöglicht eine gute Verarbeitbarkeit der Schaltung der Metallschicht 103. Als Metallschicht 103 kann eine Metallfolie verwendet werden, die in Plattenform erhältlich ist, oder eine Metallfolie, die in Rollenform erhältlich ist, verwendet werden.
In einem Fall, in dem ein unterer Grenzwert der Dicke der Metallschicht 103 beispielsweise 0,01 mm oder mehr, vorzugsweise 0, 035 mm oder mehr beträgt, kann die Metallschicht 103 für Anwendungen eingesetzt werden, die einen hohen Strom benötigen.
Zusätzlich beträgt ein oberer Grenzwert für die Dicke der Metallschicht 103 beispielsweise 10,0 mm oder weniger, vorzugsweise 5 mm oder weniger. Ein solcher Zahlenwert oder weniger ermöglicht es, die Verarbeitbarkeit der Schaltung zu verbessern und auch das Substrat insgesamt dünner zu machen.
Das Metallgrundsubstrat 101 weist die Aufgabe auf, die im Metallgrundsubstrat 100 gespeicherte Wärme abzuführen. Das Metallsubstrat 101 ist nicht besonders begrenzt, solange es sich um ein wärmeableitendes Metallsubstrat handelt, beispielsweise ein Kupfersubstrat, ein Kupferlegierungssubstrat, ein Aluminiumsubstrat oder ein Aluminiumlegierungssubstrat, vorzugsweise ein Kupfersubstrat oder ein Aluminiumsubstrat und besonders bevorzugt ein Kupfersubstrat. Die Verwendung eines Kupfersubstrats oder eines Aluminiumsubstrats ermöglicht eine gute Wärmeableitung des Metallsubstrats 101.
Es ist möglich, die Dicke des Metallsubstrats 101 in geeigneter Weise einzustellen, solange der Zweck der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt wird.
Ein oberer Grenzwert der Dicke des Metallsubstrats 101 beträgt beispielsweise 20,0 mm oder weniger und vorzugsweise 5,0 mm oder weniger. Eine Dicke, die dem Zahlenwert oder weniger entspricht, ermöglicht eine bessere Verarbeitbarkeit des Metallgrundsubstrats 100 bei der Umrissverarbeitung, der Ausschnittverarbeitung und dergleichen.
Außerdem beträgt ein unterer Grenzwert der Dicke des Metallsubstrats 101 beispielsweise 0,01 mm oder mehr und vorzugsweise 0,6 mm oder mehr. Die Verwendung des Metallgrundsubstrats 101 des Zahlenwertes oder mehr ermöglicht es, die Wärmeableitung des Metallgrundsubstrats 100 als Ganzes zu verbessern.
In der vorliegenden Ausführungsform kann das Metallgrundsubstrat 100 für verschiedene Substratanwendungen verwendet werden, aber da es eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit und Wärmebeständigkeit aufweist, kann es als gedrucktes Substrat mit einer LED oder einem Leistungsmodul verwendet werden.
Es ist möglich, dass das Metallgrundsubstrat 100 die Metallschicht 103 aufweist, die durch Ätzen in ein Muster oder dergleichen schaltungsverarbeitet wird. Auf dem Metallgrundsubstrat 100 kann auf der äußersten Schicht ein in den Figuren nicht gezeigter Lötstopplack gebildet werden und die Elektrodenabschnitte für die Verbindung können freigelegt werden, sodass es möglich ist, elektronische Komponenten durch Belichtung und Entwicklung darauf zu montieren.
(Halbleitervorrichtung)
Das Metallgrundsubstrat (wärmeableitendes Isolierelement) 100 der Ausführungsform kann für verschiedene Anwendungen verwendet werden, die wärmeableitende Isoliereigenschaften erfordern, und kann beispielsweise in einer Halbleitervorrichtung eingesetzt werden.
2 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein Beispiel der Halbleitervorrichtung unter Verwendung des Metallgrundsubstrats 100 zeigt.
Ein Halbleiterelement 201 ist auf der Metallschicht 103 des Metallgrundsubstrats 100 über eine Klebeschicht 202 (Die-Attach-Material) befestigt. Das Halbleiterelement 201 ist über einen Bindedraht 203 mit einem Elektrodenabschnitt verbunden, der auf dem Metallgrundsubstrat 100 ausgebildet ist, und ist auf dem Metallgrundsubstrat 100 montiert.
Das Halbleiterelement 201 ist auf dem Metallgrundsubstrat 100 durch eine einkapselnde Harzschicht 205 kollektiv versiegelt.
Ein Kühlkörper 207 wird auf einer Seite des Metallsubstrats 101 des Metallgrundsubstrats 100 über eine wärmeleitfähige Schicht 206 (Thermal Interface Material (TIM)) bereitgestellt. Der Kühlkörper 207 besteht aus einem Material, das eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit aufweist und Beispiele davon beinhalten Metalle wie Aluminium, Eisen und Kupfer.
Wie vorstehend beschrieben, wurden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, doch handelt es sich hierbei um Beispiele für die vorliegende Erfindung und es können auch andere Konfigurationen als die vorstehend beschriebenen angenommen werden, die die Wirkung der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigen.
[Beispiele]
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen näher beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt.
<Beispiele 1 bis 13 und Vergleichsbeispiel 1 (Herstellung einer wärmehärtbaren Harzzusammensetzung (lackartig) )>
Eine lackartige wärmehärtbare Harzzusammensetzung wurde durch Rühren jeder Komponente und eines Lösungsmittels gemäß den in Tabelle 1 gezeigten Mischverhältnissen erhalten. In Tabelle 1 ist der Gehalt der wärmeleitfähigen Teilchen in Volumen-% in Bezug auf die Harzkomponente der wärmehärtbaren Harzzusammensetzung angegeben, die keinen wärmeleitfähigen Füllstoff enthält.
Die Details jeder Komponente in Tabelle 1 sind wie folgt. Die Einheit für die Menge jeder Komponente in Tabelle 1 ist Massenteile.
(Epoxidharz)

• Epoxidharz 1: Epoxidharz, dargestellt durch die folgende Strukturformel, Modellnummer „EPICLON HP-4700“, hergestellt von DIC Corporation
• Epoxidhatz 2: Epoxidharz, dargestellt durch die folgende Strukturformel, Modellnummer „EPICLON 830“, hergestellt von DIC Corporation

(Cyanatharz)

• Cyanatharz 1: Primaset „PT-30“, hergestellt von Lonza

(Phenoxyharz, das eine mesogener Struktur im Molekül aufweist)
Phenoxyharz 1: Phenoxyharz, das eine mesogener Struktur im Molekül aufweist, erhalten durch die folgende Syntheseprozedur
70,1 Masseteile eines Epoxidharzes (mesogene Struktur, eigene Synthese, 4,4'-Dihydroxybiphenyldiglycidylether mit der folgenden Struktur), 23,5 Masseteile einer bisphenolischen Verbindung (mesogene Struktur, bifunktionelles Phenol mit der folgenden Struktur, HQPOB hergestellt von Ueno Fine Chemicals Industry Ltd.), 0,06 Masseteile Triphenylphosphin (TPP) und 6,3 Masseteile Lösungsmittel (Methylethylketon) wurden in einen Reaktor gegeben.
Die Reaktion wurde dann bei einer Temperatur von 150 °C durchgeführt, während das Lösungsmittel entfernt wurde. Die Reaktion wurde gestoppt, nachdem die GPC bestätigt hatte, dass das gewünschte Molekulargewicht erreicht worden war. Dadurch wurde ein Phenoxyharz 1 mit einem Molekulargewicht von 4.500 erhalten.
Phenoxyharz 2: Phenoxyharz, das eine mesogener Struktur im Molekül aufweist, erhalten durch die folgende Syntheseprozedur.
77,1 Masseteile eines Epoxidharzes (mesogene Struktur, eigene Synthese, 4,4'-Dihydroxybiphenyldiglycidylether) mit der folgenden Struktur, 18,0 Masseteile einer bisphenolischen Verbindung (mesogene Struktur, bifunktionelles Phenol mit der folgenden Struktur, 2,7-DHN, hergestellt von Yamada Chemical Co., Ltd.), 0,08 Masseteile Triphenylphosphin (TPP) und 4,8 Masseteile Lösungsmittel (Methylethylketon) wurden in den Reaktor gegeben. Die Reaktion wurde dann bei einer Temperatur von 150 °C durchgeführt, während das Lösungsmittel entfernt wurde. Die Reaktion wurde gestoppt, nachdem die GPC bestätigt hatte, dass das gewünschte Molekulargewicht erreicht worden war. Dadurch wurde ein Phenoxyharz 2 mit einem Molekulargewicht von 5.200 erhalten.
Phenoxyharz 3: Phenoxyharz, das eine mesogener Struktur im Molekül aufweist, erhalten durch die folgende Syntheseprozedur.
72,8 Masseteile eines Epoxidharzes (mesogene Struktur, XY-4000, hergestellt von Mitsubishi Chemical Corporation), 21,4 Masseteile einer bisphenolischen Verbindung (mesogene Struktur, bifunktionelles Phenol mit der folgenden Struktur, eigene Synthese, 4,4'-Dihydroxychalkon), 0,07 Masseteile Triphenylphosphin (TPP) und 5,7 Masseteile Lösungsmittel (Methylethylketon) wurden in den Reaktor gegeben. Die Reaktion wurde dann bei einer Temperatur von 120 °C bis 150 °C durchgeführt, während das Lösungsmittel entfernt wurde. Die Reaktion wurde gestoppt, nachdem die GPC bestätigt hatte, dass das gewünschte Molekulargewicht erreicht worden war. Dadurch wurde ein Phenoxyharz 3 mit einem Molekulargewicht von 4.300 erhalten.
Phenoxyharz 4: Phenoxyharz, das eine mesogener Struktur im Molekül aufweist, erhalten durch die folgende Syntheseprozedur.
75,5 Masseteile eines Epoxidharzes (mesogene Struktur, HP-4032D, hergestellt von DIC Corporation) mit der folgenden Struktur, 19,3 Masseteile einer bisphenolischen Verbindung (mesogene Struktur, bifunktionelles Phenol mit der folgenden Struktur, 2,7-DHN, hergestellt von Yamada Chemical Co., Ltd.), 0,09 Masseteile Triphenylphosphin (TPP) und 5,1 Masseteile Lösungsmittel (Methylethylketon) wurden in den Reaktor gegeben. Die Reaktion wurde dann bei einer Temperatur von 150 °C durchgeführt, während das Lösungsmittel entfernt wurde. Die Reaktion wurde gestoppt, nachdem die GPC bestätigt hatte, dass das gewünschte Molekulargewicht erreicht worden war. Dadurch wurde ein Phenoxyharz 4 mit einem Molekulargewicht von 5.400 erhalten.
(Härtungsbeschleuniger)
Härtungsbeschleuniger 1: Phenolverbindung vom Novolac-Typ (PR-51470, hergestellt von Sumitomo Bakelite Co., Ltd.)
(Organosiloxanverbindung)

Organosiloxan 1: 3-Glycidoxypropyltriethoxysilan
Organosiloxan 2: 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilan
Organosiloxan 3: 3-Mercaptopropyltriethoxysilan
Organosiloxan 4: 3-Isocyanatpropyltriethoxysilan
Organosiloxan 5: 3-Aminopropyltriethoxysilan
Organosiloxan 6: Glycydoxyoctyltrimexysilan
Organosiloxan 7: Decyltriethoxysilan
Organosiloxan 8:
2,2-Dimethoxy-1-phenyl-1-aza-2-silacyclopentan

(Wärmeleitfähige Teilchen)

• Wärmeleitfähige Teilchen 1: Kohäsives Bornitrid (HP40, hergestellt von Mizushima Ferroalloy Co., Ltd.)

<Messung des Aushärtungsverhaltens einer wärmehärtbaren Zusammensetzung im Zustand der Stufe B>
Eine wärmehärtbare Harzzusammensetzung, die keine wärmeleitfähigen Teilchen enthält, wurde 12 Minuten lang bei 115 °C vorgetrocknet, um eine Platte im Zustand der Stufe B vorzubereiten, und das Aushärtungsdrehmoment der Platte im Zustand der Stufe B wurde im Laufe der Zeit bei einer Messtemperatur von 180 °C mit einem Kegel-Platte-Viskosimeter (Rheometer MCR-301 hergestellt von Anton Parr GmbH) gemessen. Aus den Messergebnissen wurde in einem Fall, in dem der Zeitpunkt des maximalen Aushärtungsmoments als Tmax bezeichnetwurde und der Zeitpunkt, an dem der Momentwert 50 % des maximalen Momentwerts vom Beginn der Messung an erreichte, als T ₅₀bezeichnet wurde, T_50/T_max berechnet.
<Messung der physikalischen Eigenschaften eines Formkörpers aus einer wärmehärtbaren Harzzusammensetzung>
(Wärmeleitfähigkeit)
• Vorbereitung eines Harzformkörpers
Die erhaltene wärmehärtbare Harzzusammensetzung, die einen wärmeleitfähigen Füllstoff enthält, wurde verwendet, zwischen 0,018 µm Kupferfolien eingebettet und das Formpressen bei 10 MPa bei 180°C für 90 Minuten durchgeführt, um einen Harzformkörper zu erhalten (Probe 1 zur Messung der Wärmeleitfähigkeit) . Eine Probe zur Messung der Temperaturleitfähigkeit mit einem Durchmesser von 10 mm wurde aus dem erhaltenen Formkörper ausgeschnitten und für die Messung der Temperaturleitfähigkeit verwendet.
• Spezifisches Gewicht des Harzformkörpers
Die Messung des spezifischen Gewichts wurde gemäß JIS K 6911 (allgemeines Testverfahren für wärmehärtbare Kunststoffe) durchgeführt. Als Teststück wurde ein Stück mit einer Länge von 2 cm und einer Breite von 2 cm aus dem Harzformkörper ausgeschnitten. Die Einheit des spezifischen Gewichts (SP) ist g/cm³.
• Spezifische Wärme des Harzformkörpers
Eine spezifische Wärme (Cp) des erhaltenen Harzformkörpers wurde durch das DSC-Verfahren gemessen.
• Messung der Wärmeleitfähigkeit von Harzformkörpern
Aus dem erhaltenen Harzformkörper wurde ein Teststück mit einem Durchmesser von 10 mm zur Messung in Dickenrichtung ausgeschnitten. Als nächstes wurde der Wärmeleitfähigkeitskoeffizient (α) in der Dickenrichtung des plattenförmigen Teststücks durch ein instationäres Verfahren unter Verwendung des Xe-Blitzanalysators TD-1RTV, hergestellt von ULVAC, gemessen. Die Messung wurde unter der Bedingung von 25 °C in atmosphärischer Atmosphäre durchgeführt.
Für den Harzformkörper wurde die Wärmeleitfähigkeit aus den erhaltenen Messwerten des erhaltenen Wärmeleitkoeffizienten (α) , der spezifischen Wärme (Cp) und der relativen Dichte (SP) basierend auf der folgenden Formel berechnet. $W \ddot{a} rmeleitf \ddot{a} higkeit [W / m \cdot K] = a [m^{2} / s] \times Cp [J / kg \cdot K] \times Sp [g / {cm}^{3}]$
In Tabelle 1 wurde die Wärmeleitfähigkeit des Harzformkörpers als „Wärmeleitfähigkeit“ definiert.
(Volumenwiderstand)
Die Messung wurde gemäß JIS C 2139 durchgeführt.
Konkret wurde das ausgehärtete Produkt, das zu einer geeigneten Größe verarbeitet wurde, in einem Ofen bei 30 °C gelagert und der Volumenwiderstand bei Erreichen einer bestimmten Temperatur (d. h. 30 °C) gemessen.
(Feuchtigkeitsaufnahmerate)
Die Kupferfolie wurde durch Ätzen von dem erhaltenen Harzformkörper entfernt, und die Feuchtigkeitsaufnahmerate (%) wurde aus der Gewichtsveränderung vor und nach der Behandlung berechnet, als die Kupferfolie 48 Stunden lang unter einer Bedingung von 30 °C/90 % LF belassen wurde.
(Isolationsdauer)
Konkret wurde ein Harzformkörper mit einer 25 mmcp Ringelektrode auf einer Oberfläche und einer Kupferfolie auf der anderen Oberfläche vorbereitet und unter einer Bedingung von 85 °C/85 % LF mit der Ringelektrodenseite als Anode und der Kupferfolienseite als Kathode aufgestellt, und die für die Leitung erforderliche Zeit bei Anlegen einer Gleichspannung von 2 kV wurde gemessen. Die Bewertung wurde gemäß den folgenden Kriterien durchgeführt.
(Bewertungskriterien)

A: Keine Leitung selbst bei 100 Stunden oder mehr
B: Leitung in weniger als 100 Std.

		Beispiel													Vergleichsbeispiel
	Einheit	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	1
Epoxidharz 1	Masseteile	15	15	15	15	15	15	15	15	15	15	15	15	15	15
Epoxidharz 2		13	13	13	13	13	13	13	13	13	13	13	13	13	13
Cyanatharz 1		45	45	45	45	45	45	45	45	45	45	45	45	45	45
Phenoxyharz 1		26	26	26	26				26	26	26	26	26	26	26
Phenoxyharz 2						26
Phenoxyharz 3							26
Phenoxyharz 4								26
Härtungsbeschleuniger 1		1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1
Summe der Harzkomponente		100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100
Organosiloxan 1	Masseteile	0,1	0,3	0,5
Organosiloxan 2					0,5	0,5	0,5	0,5
Organosiloxan 3									0,5
Organosiloxan 4										0,5
Organosiloxan 5											0,5
Organosiloxan 6												0,5
Organosiloxan 7													0,5
Organosiloxan 8														0,5
Wärmeleitende Partikel 1	Masseteile	300	300	300	300	300	300	300	300	300	300	300	300	300	300
Wärmeleitende Partikel 1	phr	300	300	300	300	300	300	300	300	300	300	300	300	300	300
Härtungsverhalten der B-Stufen-Härtungszusammensetzung (Tso/Tmax)	-			0,42				0,36							0,37
Glasübergangstemperatur Tg	°C	232	233	231	230	235	236	241	228	225	232	229	231	228	232
Wärmeleitfähigkeit	W/(m·K)	19,2	19,1	18,6	18,6	19,2	18,5	18,4	23,2	22,6	24,9	22,5	24,1	18,8	17,8
Volumenwiderstand	Ωcm	IE+16	1E+16	IE+16	IE+16	1E+16	1E+16	IE+16	1E+16	1E+16	1E+16	1E+16	IE+16	1E+16	1E+16
Feuchtigkeitsaufnahmerate	%	0,37	0,32	0,29	0,29	0,28	0,29	0,38	0,33	0,38	0,38	0,39	0,34	0,29	0,52
Isolationsdauer	2 kV, DC > 100 Std	A	A	A	A	A	A	A	A	A	A	A	A	A	B

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität basierend auf der japanischen Anmeldung JP 2019-222223 , die am 9. Dezember 2019 eingereicht wurde und deren gesamte Offenbarung hierin enthalten ist.
Bezugszeichenliste

100: Metallgrundsubstrat
101: Metallsubstrat
102: Isolierschicht
103: Metallschicht
200: Halbleitervorrichtung
201: Halbleiterelement
202: Klebeschicht
203: Bindedraht
205: Einkapselnde Harzschicht
206: Wärmeleitfähige Schicht
207: Kühlkörper

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2015193504 [0004]
JP 2019222223 [0172]

Claims

Wärmehärtbare Harzzusammensetzung, die mindestens einen Teil eines wärmeableitenden Isolierelements bildet, das zwischen einem wärmeerzeugenden Körper und einem wärmeableitenden Körper angeordnet ist, wobei die wärmehärtbare Harzzusammensetzung umfasst: (A) ein Epoxidharz; (B) ein wärmehärtbares Harz (ausgenommen Epoxidharz (A)); (C) ein Phenoxyharz, das eine mesogene Struktur in einem Molekül enthält; (D) wärmeleitfähige Teilchen; und (E) eine Organosiloxanverbindung.
Wärmehärtbare Harzzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Wärmeleitfähigkeit des wärmeableitenden Isolierelements 12 W/m·K oder mehr beträgt.
Wärmehärtbare Harzzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die wärmeleitfähigen Teilchen (D) mindestens eines ausgewählt aus Siliziumoxid, Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Bornitrid, Siliziumnitrid, Siliziumcarbid und Magnesiumoxid enthalten.
Wärmehärtbare Harzzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die wärmeleitfähigen Teilchen (D) das Bornitrid in einer Menge von 60 Masse-% oder mehr enthalten.
Wärmehärtbare Harzzusammensetzung nach Anspruch 3 oder 4, wobei die wärmeleitfähigen Teilchen (D) das Bornitrid enthalten und das Bornitrid monodisperse Partikel, körnige Partikel, aggregierte Partikel oder eine Mischung dieser Partikel aus schuppigem Bornitrid beinhaltet.
Wärmehärtbare Harzzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Organosiloxanverbindung (E) mindestens eine Gruppe ausgewählt aus einer Epoxygruppe, einer Glycidylethergruppe, einer Aminogruppe, einer Isocyanatgruppe, einer Phenylgruppe, einer Carboxylgruppe, einer Hydroxylgruppe, einer Alkylgruppe, einer Vinylgruppe, einer Mercaptogruppe und einer Azasilacyclopentylgruppe enthält.
Wärmehärtbare Harzzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Organosiloxanverbindung (E) in einer Menge von 0,01 bis 1 Masseteil bezogen auf 100 Masseteile der wärmeleitfähigen Teilchen (D) enthalten ist.
Wärmehärtbare Harzzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Phenoxyharz (C) eine Struktureinheit, die von einer Phenolverbindung abgeleitet ist, und eine Struktureinheit, die von einer Epoxyverbindung abgeleitet ist, enthält.
Wärmehärtbare Harzzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Phenoxyharz (C) die mesogene Struktur enthält, die ausgewählt ist aus einem Biphenylgrundgerüst, einem Phenylbenzoatgrundgerüst, einem Azobenzengrundgerüst, einem Stilbengrundgerüst, einem Naphthalgrundgerüst, einem Anthracengrundgerüst, einem Chalkongrundgerüst und einem Phenanthrengrundgerüst.
Wärmehärtbare Harzzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das wärmehärtbare Harz (B) mindestens eines ausgewählt aus einem Cyanatharz, einem Maleimidharz, einem Phenolharz und einem Benzoxazinharz enthält.
Wärmehärtbare Harzzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Epoxidharz (A) ein Epoxidharz, das eine mesogene Struktur aufweist, enthält.
Wärmehärtbare Harzzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, ferner umfassend: einen Härtungsbeschleuniger (F).
Wärmehärtbare Harzzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei ein Verhältnis (T₅₀/T_max) berechnet unter den folgenden Bedingungen 0,1 bis 1,0 beträgt, (Bedingungen) eine wärmehärtbare Harzzusammensetzung, die keine wärmeleitfähigen Teilchen (D) enthält, 12 Minuten lang bei 115 °C vorgetrocknet wird, um eine Platte in einem Zustand der Stufe B vorzubereiten und ein Aushärtungsdrehmoment der Platte im Zustand der Stufe B über die Zeit bei einer Messtemperatur von 180 °C unter Verwendung eines Kegel-Platte-Viskosimeter-Rheometers gemessen wird, in einem Fall, in dem ein Zeitpunkt eines maximalen Aushärtungsdrehmomentwerts als T_max bezeichnet wird, und ein Zeitpunkt, zu dem der Drehmomentwert 50 % des maximalen Drehmomentwerts ab dem Beginn der Messung erreicht, als T₅₀bezeichnet wird, wird das Verhältnis (T₅₀/T_max) berechnet.
Harzplatte, umfassend: die wärmehärtbare Harzzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
Harzplatte nach Anspruch 14, die sich im Zustand der Stufe B befindet.
Metallgrundsubstrat, umfassend: ein Metallsubstrat; eine Isolierschicht, die durch Härten der Harzplatte nach Anspruch 14 oder 15 erhalten wird; und eine Metallschicht in dieser Reihenfolge.