JP2004331811A - 熱伝導性エポキシ樹脂成形体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた熱伝導性を発揮させることができる熱伝導性エポキシ樹脂成形体及びその製造方法を提供する。
【解決手段】熱伝導性エポキシ樹脂成形体は、アゾメチン基を有するエポキシ樹脂を主成分としている。この熱伝導性エポキシ樹脂成形体の熱伝導率は０．５〜３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。エポキシ樹脂におけるアゾメチン基が結合された分子鎖は、一定方向に配向され、その配向方向の熱伝導率が０．５〜３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であることが好ましい。この熱伝導性エポキシ樹脂成形体は、エポキシ樹脂に磁場を一定方向に印加した後、エポキシ樹脂を硬化することによって製造される。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品等から発生する熱を伝導する熱伝導性エポキシ樹脂成形体及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器においては高性能化、小型化、軽量化等に伴って半導体パッケージの高密度実装化、ＬＳＩの高集積化及び高速化等が行われている。これらに伴って、各種の電子部品において発生する熱が増大するため、電子部品から熱を効果的に外部へ放散させる熱対策が非常に重要な課題になっている。このような熱対策として、プリント配線基板、半導体パッケージ、筐体、ヒートパイプ、放熱板、熱拡散板等の放熱部材には、金属、セラミックス、高分子組成物等の放熱材料からなる熱伝導性成形体が適用されている。
【０００３】
これらの放熱部材の中でも、エポキシ樹脂組成物から成形される熱伝導性エポキシ樹脂成形体は、電気絶縁性、機械的性質、耐熱性、耐薬品性、接着性等に優れているため、注型品、積層板、封止材、接着剤等として電気電子分野を中心に広く使用されている。
【０００４】
熱伝導性エポキシ樹脂成形体を構成するエポキシ樹脂組成物は、樹脂、ゴム等の高分子マトリックス材料中に、熱伝導率の高い熱伝導性充填剤を配合したものが知られている。熱伝導性充填剤としては、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、石英等の金属酸化物、窒化ホウ素、窒化アルミニウム等の金属窒化物、炭化ケイ素等の金属炭化物、水酸化アルミニウム等の金属水酸化物、金、銀、銅等の金属、炭素繊維、黒鉛等が用いられている。
【０００５】
さらに高い熱伝導性が要求される場合には、エポキシ樹脂に特殊な熱伝導性充填剤を配合した熱伝導性エポキシ樹脂組成物や熱伝導性エポキシ樹脂成形体が提唱されている。この種の熱伝導性充填剤としては表面改質酸化アルミニウム、球状クリストバライト、特定粒度の無機フィラー等が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３参照。）。また、メソゲン基を有する液晶性エポキシ樹脂等を重合することにより、熱伝導性を向上させた絶縁組成物が知られている（例えば、特許文献４参照。）。この絶縁組成物は熱伝導性充填剤を配合しなくても０．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の高い熱伝導率が得られることが特徴である。
【０００６】
【特許文献１】
特公平６−５１７７８号公報（表１）
【特許文献２】
特開２００１−１７２４７２号公報（表２）
【特許文献３】
特開２００１−３４８４８８号公報（表１）
【特許文献４】
特開平１１−３２３１６２号公報（請求項１等）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、最近の電子部品はその高性能化に伴って発熱量が増大しているため、上記従来の技術の組成物から得られるエポキシ樹脂成形体では熱伝導性や強靱性が不十分となっている。
【０００８】
本発明は、上記のような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、優れた熱伝導性を発揮させることができる熱伝導性エポキシ樹脂成形体及びその製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために請求項１に記載の発明の熱伝導性エポキシ樹脂成形体では、アゾメチン基を有するエポキシ樹脂を主成分とする熱伝導性エポキシ樹脂成形体であって、熱伝導率が０．５〜３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明の熱伝導性エポキシ樹脂成形体では、請求項１に記載の発明において、前記アゾメチン基が結合された分子鎖が一定方向に配向され、その配向方向の熱伝導率が０．５〜３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明の熱伝導性エポキシ樹脂成形体では、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記エポキシ樹脂は、下記一般式（１）〜（４）で表されるアゾメチン基を主要部とするメソゲン基から選ばれる少なくとも一種を有するものである。
【００１２】
【化２】

（式中、ＸはＲ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮ又はＮＯ_２、ｎは０〜４の整数を示す。ただし、Ｒは脂肪族炭化水素である。）
請求項４に記載の発明の熱伝導性エポキシ樹脂成形体では、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発明において、シート状をなし、厚さ方向の熱伝導率が０．５〜３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明の熱伝導性エポキシ樹脂成形体の製造方法では、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の熱伝導性エポキシ樹脂成形体の製造方法において、前記エポキシ樹脂に磁場発生手段によって磁場を一定方向に印加した後、前記エポキシ樹脂を硬化することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本実施形態における熱伝導性エポキシ樹脂成形体は、アゾメチン基（−ＣＨ＝Ｎ−）を有するエポキシ樹脂を主成分とするものである。この熱伝導性エポキシ樹脂成形体の熱伝導率は、０．５〜３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。この熱伝導性エポキシ樹脂成形体は、エポキシ樹脂を主成分とするエポキシ樹脂組成物を硬化することによって得られる。この熱伝導性エポキシ樹脂成形体は、プリント配線基板、半導体パッケージ、封止剤、筐体、ヒートパイプ、放熱板、熱拡散板、接着剤等の放熱部材や絶縁材に適用することができ、各種電子部品で発生する熱を伝導伝熱させ、その熱を電子機器の外部に放熱することができるものである。
【００１５】
まず、エポキシ樹脂組成物について説明する。このエポキシ樹脂組成物は、アゾメチン基を有するエポキシ樹脂を主成分としている。このエポキシ樹脂は、アゾメチン基を有することにより、そのアゾメチン基が結合された分子鎖の方向に効率的に熱を伝導することができるものである。ここで、主成分とは熱伝導性エポキシ樹脂成形体中におけるエポキシ樹脂の含有量が５０重量％以上であることをいうが、好ましくは７０重量％以上、より好ましくは８０重量％以上である。この含有量が５０重量％未満であると、アゾメチン基が結合された分子鎖による熱の伝導作用が十分に得られず、熱伝導率を上記の範囲にすることができないおそれがある。
【００１６】
このエポキシ樹脂の具体例としては、テレフタリリデン‐ビス‐（４‐アミノ‐３‐メチルフェノール）ジグリシジルエーテル、テレフタリリデン‐ビス‐（ｐ‐アミノフェノール）ジグリシジルエーテル、４‐アゾメチンベンゾールジグリシジルエーテル、４，４’‐ジアゾメチンベンゾールジグリシジルエーテル、１，５‐ビス‐｛４‐［２‐アザ‐２‐（メチル‐４‐ヒドロキシフェニル）‐ビニル］フェノキシ｝ペンタンジグリシジルエーテル等が挙げられる。
【００１７】
また、エポキシ樹脂は、アゾメチン基を主要部とするメソゲン基が導入されることが好ましい。メソゲン基が導入されることによって、ある温度領域においてそのメソゲン基が規則的に配列し、液晶状態となるものである。エポキシ樹脂の分子内におけるメソゲン基の数は、一つでもよく、二つ以上でもよい。また、メソゲン基に結合されるアゾメチン基の数は、一つでもよく、二つ以上でもよい。
【００１８】
アゾメチン基を主要部とするメソゲン基の中でも、エポキシ樹脂の分子鎖を高度に配向することができ、熱伝導性を容易に発揮させることができることから、下記一般式（１）〜（４）で表されるメソゲン基から選ばれる少なくとも一種を有するものが好ましい。
【００１９】
【化３】

（式中、ＸはＲ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮ又はＮＯ_２、ｎは０〜４の整数を示す。ただし、Ｒは脂肪族炭化水素である。）
上記一般式（１）〜（４）で表されるメソゲン基から選ばれる少なくとも一種を有するエポキシ樹脂としては、テレフタリリデン‐ビス‐（４‐アミノ‐３‐メチルフェノール）ジグリシジルエーテル、テレフタリリデン‐ビス‐（ｐ‐アミノフェノール）ジグリシジルエーテル、１，５‐ビス‐［４‐［２‐アザ‐２‐（メチル‐４‐ヒドロキシフェニル）‐ビニル］フェノキシ］ペンタンジグリシジルエーテル等が挙げられる。
【００２０】
液晶状態の種類としては、ネマティック、スメクティック、コレステリック、ディスコティック等が挙げられる。これらの液晶状態は、直交偏光子を利用した通常の偏光検査法によって液晶に固有の強い複屈折性の発現で確認することができる。エポキシ樹脂が発現する液晶状態の中でも、熱伝導性をさらに発揮させることができることから、スメクティック相を発現するエポキシ樹脂が好ましい。スメクティック相を発現するエポキシ樹脂は、アゾメチン基を主要部とするメソゲン基により、容易に得ることができる。
【００２１】
また、エポキシ樹脂はアゾメチン基を主要部とするメソゲン基以外の他のメソゲン基を有していてもよい。他のメソゲン基の具体例としては、ビフェニル、シアノビフェニル、ターフェニル、シアノターフェニル、フェニルベンゾエート、アゾベンゼン、アゾキシベンゼン、スチルベン、フェニルシクロヘキシル、ビフェニルシクロヘキシル、フェノキシフェニル、ベンジリデンアニリン、ベンジルベンゾエート、フェニルピリミジン、フェニルジオキサン、ベンゾイルアニリン、トラン等及びこれらの誘導体などが挙げられる。
【００２２】
さらに、アゾメチン基が結合されたメソゲン基の間、及びアゾメチン基が結合されたメソゲン基と他のメソゲン基の間には、脂肪族炭化水素基、脂肪族エーテル基、脂肪族エステル基、シロキサン結合等から構成される屈曲鎖（スペーサー）と呼ばれる柔軟構造部を有していても良い。
【００２３】
エポキシ樹脂組成物には、エポキシ樹脂を硬化させるために硬化剤を配合することが好ましい。硬化剤としては、アミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤、フェノール系硬化剤、ポリメルカプタン系硬化剤、ポリアミノアミド系硬化剤、イソシアネート系硬化剤、ブロックイソシアネート系硬化剤等が挙げられる。これらの硬化剤の配合量は、配合する硬化剤の種類や得られる熱伝導性エポキシ樹脂成形体の物性を考慮して適宜設定すればよい。具体的に硬化剤の配合量は、好ましくはエポキシ基１モルに対して硬化剤の化学当量が０．００５〜５当量、さらに好ましくは０．０１〜３当量、最も好ましくは０．５〜１．５当量である。この配合量がエポキシ基１モルに対して０．００５当量未満であると、エポキシ樹脂を速やかに硬化することができないおそれがある。一方、５当量を超えて配合すると、硬化反応が速すぎるおそれがあり、エポキシ樹脂を配向させることが困難となるおそれがある。なお、ここでの化学当量は、例えば硬化剤としてアミン系硬化剤を使用した際は、エポキシ基１モルに対するアミンの活性水素のモル数を表す。
【００２４】
アミン系硬化剤の具体例としては、脂肪族アミン類、ポリエーテルポリアミン類、脂環式アミン類、芳香族アミン類等が挙げられる。脂肪族アミン類としては、エチレンジアミン、１，３‐ジアミノプロパン、１，４‐ジアミノプロパン、ヘキサメチレンジアミン、２，５‐ジメチルヘキサメチレンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、イミノビスプロピルアミン、ビス（ヘキサメチレン）トリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、Ｎ‐ヒドロキシエチルエチレンジアミン、テトラ（ヒドロキシエチル）エチレンジアミン等が挙げられる。ポリエーテルポリアミン類としては、トリエチレングリコールジアミン、テトラエチレングリコールジアミン、ジエチレングリコールビス（プロピルアミン）、ポリオキシプロピレンジアミン、ポリオキシプロピレントリアミン類等が挙げられる。脂環式アミン類としては、イソホロンジアミン、メタセンジアミン、Ｎ‐アミノエチルピペラジン、ビス（４‐アミノ‐３‐メチルジシクロヘキシル）メタン、ビス（アミノメチル）シクロヘキサン、３，９‐ビス（３‐アミノプロピル）２，４，８，１０‐テトラオキサスピロ（５，５）ウンデカン、ノルボルネンジアミン等が挙げられる。芳香族アミン類としては、テトラクロロ‐ｐ‐キシレンジアミン、ｍ‐キシレンジアミン、ｐ‐キシレンジアミン、ｍ‐フェニレンジアミン、ｏ‐フェニレンジアミン、ｐ‐フェニレンジアミン、２，４‐ジアミノアニゾール、２，４‐トルエンジアミン、２，４‐ジアミノジフェニルメタン、４，４’‐ジアミノジフェニルメタン、４，４’‐ジアミノ‐１，２‐ジフェニルエタン、２，４‐ジアミノジフェニルスルホン、４，４’‐ジアミノジフェニルスルホン、ｍ‐アミノフェノール、ｍ‐アミノベンジルアミン、ベンジルジメチルアミン、２‐ジメチルアミノメチル）フェノール、トリエタノールアミン、メチルベンジルアミン、α‐（ｍ‐アミノフェニル）エチルアミン、α‐（ｐ‐アミノフェニル）エチルアミン、ジアミノジエチルジメチルジフェニルメタン、α，α’‐ビス（４‐アミノフェニル）‐ｐ‐ジイソプロピルベンゼン等が挙げられる。
【００２５】
酸無水物系硬化剤の具体例としては、ドデセニル無水コハク酸、ポリアジピン酸無水物、ポリアゼライン酸無水物、ポリセバシン酸無水物、ポリ（エチルオクタデカン二酸）無水物、ポリ（フェニルヘキサデカン二酸）無水物、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水メチルハイミック酸、テトラヒドロ無水フタル酸、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルシクロヘキセンジカルボン酸無水物、メチルシクロヘキセンテトラカルボン酸無水物、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、エチレングリコールビストリメリテート、無水ヘット酸、無水ナジック酸、無水メチルナジック酸、５‐（２，５‐ジオキソテトラヒドロ‐３‐フラニル）‐３‐メチル‐３‐シクロヘキサン‐１，２‐ジカルボン酸無水物、３，４‐ジカルボキシ‐１，２，３，４‐テトラヒドロ‐１‐ナフタレンコハク酸二無水物、１‐メチル‐ジカルボキシ‐１，２，３，４‐テトラヒドロ‐１‐ナフタレンコハク酸二無水物等が挙げられる。
【００２６】
フェノール系硬化剤の具体例としては、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、フェノールノボラック、ビスフェノールＡノボラック、ｏ‐クレゾールノボラック、ｍ‐クレゾールノボラック、ｐ‐クレゾールノボラック、キシレノールノボラック、ポリ‐ｐ‐ヒドロキシスチレン、レゾルシン、カテコール、ｔ‐ブチルカテコール、ｔ‐ブチルハイドロキノン、フルオログリシノール、ピロガロール、ｔ‐ブチルピロガロール、アリル化ピロガロール、ポリアリル化ピロガロール、１，２，４‐ベンゼントリオール、２，３，４‐トリヒドロキシベンゾフェノン、１，２‐ジヒドロキシナフタレン、１，３‐ジヒドロキシナフタレン、１，４‐ジヒドロキシナフタレン、１，５‐ジヒドロキシナフタレン、１，６‐ジヒドロキシナフタレン、１，７‐ジヒドロキシナフタレン、１，８‐ジヒドロキシナフタレン、２，３‐ジヒドロキシナフタレン、２，４‐ジヒドロキシナフタレン、２，５‐ジヒドロキシナフタレン、２，６‐ジヒドロキシナフタレン、２，７‐ジヒドロキシナフタレン、２，８‐ジヒドロキシナフタレン、上記ジヒドロキシナフタレンのアリル化物又はポリアリル化物、アリル化ビスフェノールＡ、アリル化ビスフェノールＦ、アリル化フェノールノボラック、アリル化ピロガロール等が挙げられる。
【００２７】
これらの硬化剤は単独で配合してもよく、複数の硬化剤を組み合わせて配合してもよい。また、硬化剤のタイプはエポキシ樹脂と混合した状態で保存することができ、加熱等によってエポキシ樹脂を硬化させる一液性（潜在性）硬化剤でもよく、エポキシ樹脂と混合することによってエポキシ樹脂を硬化させる二液性硬化剤でもよい。一液性（潜在性）硬化剤としては、ジシアンジアミド、グアニジン化合物、アジピン酸ジヒドラジド、セバチン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド等の窒素含有化合物や、アミンイミド類、３級アミン塩、イミダゾール塩、ルイス酸及びそれらの塩、ブレンステッド酸塩等が挙げられる。
【００２８】
エポキシ樹脂組成物に含有されるエポキシ樹脂は、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ_３）、四塩化スズ（ＳｎＣｌ_４）、四塩化チタン（ＴｉＣｌ_４）、三フッ化ホウ素（ＢＦ_３）、五塩化リン（ＰＣｌ_５）及び五フッ化アンチモン（ＳｂＦ_５）のような酸及びそれらの塩を用いてカチオン重合することにより硬化させることも可能である。また、エポキシ樹脂は、臭化テトラブチルアンモニウム、塩化ジメチルジベンジルアンモニウム等のようなアンモニウム塩を用いてアニオン重合することによって硬化させることも可能である。
【００２９】
エポキシ樹脂組成物には、熱伝導性エポキシ樹脂成形体の熱伝導性を向上させるために、熱伝導性充填剤を適量配合することも可能である。熱伝導性充填剤としては、金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属水酸化物、金属被覆樹脂、炭素繊維、黒鉛化炭素繊維、天然黒鉛、人造黒鉛、球状黒鉛粒子、メソカーボンマイクロビーズ、ウィスカー状カーボン、マイクロコイル状カーボン、ナノコイル状カーボン、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン等が挙げられる。金属としては、銀、銅、金、白金、ジルコン等、金属酸化物としては酸化アルミニウム、酸化マグネシウム等、金属窒化物としては窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等、金属炭化物としては炭化ケイ素等、金属水酸化物としては水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等が挙げられる。これらの熱伝導性充填剤は単独で配合してもよく、二種以上を組み合わせて配合してもよい。また、充填剤とエポキシ樹脂との濡れ性の改善、充填剤の界面の補強、分散性の改善等の目的で熱伝導性充填剤に通常のカップリング剤処理を施してもよい。
【００３０】
エポキシ樹脂組成物には、熱伝導性を向上させるためにエポキシ樹脂１００重量部に対して、１００重量部以上１０００重量部未満の多量の熱伝導性充填剤を配合することもできる。しかし、これらの熱伝導性充填剤の配合量は、エポキシ樹脂１００重量部に対して、好ましくは１００重量部未満、より好ましくは８０重量部未満、さらに好ましくは７０重量部未満である。この配合量がエポキシ樹脂１００重量部に対して１００重量部以上であると、熱伝導性エポキシ樹脂成形体の密度を高めてしまい、適用物の軽量化を妨げるおそれがある。適用物の軽量化がさらに要求される場合は、エポキシ樹脂組成物には実質的に熱伝導性充填剤を含有しないことが好ましい。ここで、実質的に熱伝導性充填剤を含有しないエポキシ樹脂組成物として、好ましくはエポキシ樹脂１００重量部に対して熱伝導性充填剤が５重量部以下のエポキシ樹脂組成物、より好ましくはエポキシ樹脂１００重量部に対して充填剤が１重量部以下のエポキシ樹脂組成物、さらに好ましくはエポキシ樹脂のみからなるエポキシ樹脂組成物である。
【００３１】
また、エポキシ樹脂組成物には必要に応じて顔料、染料、蛍光増白剤、分散剤、安定剤、紫外線吸収剤、エネルギー消光剤、帯電防止剤、酸化防止剤、難燃剤、熱安定剤、滑剤、可塑剤、溶剤等を少量添加することも可能である。
【００３２】
次に、熱伝導性エポキシ樹脂成形体について詳述する。
熱伝導性エポキシ樹脂成形体は、エポキシ樹脂組成物を各種形状に成形し、硬化することによって得られる。熱伝導性エポキシ樹脂成形体の熱伝導率は、アゾメチン基が結合された分子鎖が一定方向に配向されることにより、その配向方向に極めて高くなる。その配向方向における熱伝導性エポキシ樹脂成形体の熱伝導率は、０．５〜３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、好ましくは０．６〜２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、さらに好ましくは０．７〜１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。この熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）未満であると、電子部品から発生する熱を効率的に外部に伝えることが困難である。一方、３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）を超える熱伝導性エポキシ樹脂成形体を得るのはエポキシ樹脂の物性を考慮すると困難である。上記一般式（１）〜（４）で表されるメソゲン基をエポキシ樹脂に導入することによって、アゾメチン基が結合された分子鎖の配向方向にさらに効率的に熱を伝導することができるため、上記の範囲の熱伝導率を有する熱伝導性エポキシ樹脂成形体を容易に得ることが可能となる。
【００３３】
エポキシ樹脂組成物から熱伝導性エポキシ樹脂成形体を得るには、まず成形装置によってエポキシ組成物を成形するとともに、各種配向方法によってエポキシ樹脂を配向させる。エポキシ樹脂は、エポキシ樹脂の硬化時又は硬化後に配向させることが可能である。エポキシ樹脂の配向は、エポキシ樹脂の硬化時に行うことが好ましい。エポキシ樹脂の配向をエポキシ樹脂の硬化時に行うことにより、エポキシ樹脂の配向と成形とを同時に行うことができ、熱伝導性エポキシ樹脂成形体を容易に製造することができる。
【００３４】
エポキシ樹脂を配向させる方法としては、ラビング、流動場、せん断場、磁場及び電場から選ばれる少なくとも一種の場による配向方法が挙げられる。必要に応じてこれらの配向方法を併用してもよい。これらの配向方法の中でも、配向する方向を容易に制御でき、熱伝導率を制御し易いことから、磁場による配向方法が好ましい。磁場を利用してエポキシ樹脂を配向させ、熱伝導率を制御するには、エポキシ樹脂組成物に磁場を印加し、エポキシ樹脂の分子鎖を磁力線と平行方向又は垂直方向に配向させる。続いて、磁場を印加した状態でエポキシ樹脂を硬化させる。
【００３５】
磁場を発生するための磁場発生手段としては、永久磁石、電磁石、超電導磁石、コイル等が挙げられる。これらの磁場発生手段の中でも、実用的な磁束密度を有する磁場を発生させることができることから超電導磁石が好ましい。
【００３６】
エポキシ樹脂組成物に印加する磁場の磁束密度は、好ましくは０．５〜２０テスラ（Ｔ）、さらに好ましくは１〜２０Ｔ、最も好ましくは２〜１０Ｔである。この磁束密度が０．５Ｔ未満であると、エポキシ樹脂の分子鎖を十分に配向させることができないおそれがあり、熱伝導率を十分に制御することができないおそれがある。一方、磁束密度が２０Ｔを超える磁場は、実用上得られにくい。この磁束密度の範囲が２〜１０Ｔであると、高い熱伝導率を有する熱伝導性エポキシ樹脂成形体が得られるとともに、実用的である。
【００３７】
成形装置としては、トランスファー成形装置、プレス成形装置、注型成形装置、射出成形装置、押出成形装置等のエポキシ樹脂を成形する装置を用いることができる。エポキシ樹脂組成物は、シート状、フィルム状、ブロック状、粒状、繊維状等の様々な形状の熱伝導性エポキシ樹脂成形体に成形することができる。
【００３８】
エポキシ樹脂組成物に含有するエポキシ樹脂を硬化させる方法としては、エポキシ樹脂が有するエポキシ基を自己重合反応させる方法、上記のエポキシ樹脂と上記の硬化剤を反応させる方法等が挙げられる。これらの反応形態としては、熱硬化反応、光硬化反応、放射線硬化反応、湿気硬化反応等が挙げられる。
【００３９】
この熱伝導性エポキシ樹脂成形体をシート状に成形する場合、その厚さは好ましくは０．０２〜１０ｍｍ、さらに好ましくは０．１〜７ｍｍ、最も好ましくは０．２〜５ｍｍである。この厚さが０．０２ｍｍ未満であると、適用物に適用する際、操作性が悪くなるおそれがある。一方、１０ｍｍを超えると、熱伝導性が悪化するおそれがある。
【００４０】
次いで、エポキシ樹脂組成物から熱伝導性エポキシ樹脂成形体を製造する方法について図１〜図３に基づいて詳細に説明する。図１に示すように、熱伝導性エポキシ樹脂成形体としてのシート状の熱伝導性エポキシ樹脂シート１１は、プリント配線基板、放熱シート等の放熱部材やシート状絶縁材として電子機器等に適用することができるものである。
【００４１】
まず、熱伝導性エポキシ樹脂シート１１の厚さ方向（図１におけるＺ軸方向）にエポキシ樹脂の分子鎖を配向させる場合について説明する。図２に示すように、金型１２ａの内部には、キャビティ１３ａがシート状に形成されている。また、金型１２ａの上下には磁場発生手段としての一対の永久磁石１４ａが配設され、永久磁石１４ａによって発生する磁場の磁力線Ｍ１は、キャビティ１３ａの厚さ方向に一致するようになっている。
【００４２】
このキャビティ１３ａにエポキシ樹脂組成物１５を充填させる。ここで、金型１２ａには図示しない加熱装置が備えられ、キャビティ１３ａに充填されたエポキシ樹脂組成物１５に含有されるエポキシ樹脂は溶融状態に維持される。また、エポキシ樹脂組成物にメソゲン基を導入したエポキシ樹脂を含有させた場合には、そのエポキシ樹脂は液晶状態に維持される。次に、永久磁石１４ａによってキャビティ１３ａに充填されたエポキシ樹脂組成物１５に所定の磁束密度の磁場を印加する。なお、磁場はキャビティ１３ａにエポキシ樹脂組成物１５を充填する前に予め印加しておいてもよい。このとき、磁力線Ｍ１は、シート状のエポキシ樹脂組成物１５の厚さ方向に一致するため、エポキシ樹脂の分子鎖をシート状のエポキシ樹脂組成物１５の厚さ方向に配向することができる。この配向状態でエポキシ樹脂を硬化反応させて、金型１２ａから取り出すとアゾメチン基が結合された分子鎖が厚さ方向に配向し、厚さ方向の熱伝導率が０．５〜３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲である熱伝導性エポキシ樹脂シート１１を得ることができる。
【００４３】
このとき、熱伝導性エポキシ樹脂シート１１の厚さ方向の熱伝導率が０．５〜３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲である。従って、厚さ方向に熱伝導性が要求される回路基板材料、半導体パッケージ用の放熱シート等に適用することができる。
【００４４】
次に、熱伝導性エポキシ樹脂シート１１の面内方向（図１におけるＸ軸方向、Ｙ軸方向等）にエポキシ樹脂の分子鎖を配向させる場合について説明する。図３に示すように、金型１２ｂに形成されるキャビティ１３ｂの面内方向に磁力線Ｍ２が一致するように、一対の永久磁石１４ｂを金型１２ｂの両側方に対向させて配設する。次に、永久磁石１４ｂによってキャビティ１３ｂに充填されたエポキシ樹脂組成物１５に磁場を印加する。このとき、磁力線Ｍ２はシート状のエポキシ樹脂組成物１５の面内方向に一致するため、アゾメチン基が結合された分子鎖をエポキシ樹脂組成物１５の面内方向に配向することができる。この配向状態でエポキシ樹脂を硬化反応させ、金型１２ｂから取り出すと、エポキシ樹脂の分子鎖が面内方向に配向した熱伝導性エポキシ樹脂シート１１を得ることができる。
【００４５】
本実施形態によって発揮される効果について、以下に記載する。
・ この実施形態の熱伝導性エポキシ樹脂成形体においては、アゾメチン基を有するエポキシ樹脂を主成分とする熱伝導性エポキシ樹脂成形体である。さらに、その熱伝導率が０．５〜３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲である。このように構成した場合、アゾメチン基が結合された分子鎖によって、優れた熱伝導性を発揮させることができる。また、エポキシ樹脂に熱伝導性充填剤を配合した場合でも、アゾメチン基を有するエポキシ樹脂によって、エポキシ樹脂自体の熱伝導性が向上されるため、優れた熱伝導性を発揮させることができる。さらに、エポキシ樹脂自体の熱伝導性が優れるため、熱伝導性充填剤の配合量を削減し、熱伝導性エポキシ樹脂成形体の軽量化等を図ることができる。
【００４６】
・ この実施形態の熱伝導性エポキシ樹脂成形体においては、アゾメチン基が結合された分子鎖が一定方向に配向され、その配向方向の熱伝導率が０．５〜３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であることが好ましい。このように構成した場合、アゾメチン基が結合された分子鎖の配向により、その配向方向に優れた熱伝導率を発揮させることができる。
【００４７】
・ この実施形態の熱伝導性エポキシ樹脂成形体においては、エポキシ樹脂は上記一般式（１）〜（４）で表されるアゾメチン基を主要部とするメソゲン基から選ばれる少なくとも一種を有することが好ましい。このように構成した場合、剛直なアゾメチン基及びベンゼン環を有するメソゲン基によって、安定した液晶状態が得られる。従って、メソゲン基による液晶性を利用してアゾメチン基が結合された分子鎖を高度に配向することができ、その配向方向にさらに優れた熱伝導性を発揮させることができる。また、メソゲン基による液晶性を利用して、アゾメチン基が結合された分子鎖を容易に配向することができ、優れた熱伝導性を有する熱伝導性エポキシ樹脂成形体を容易に得ることができる。
【００４８】
・ この実施形態の熱伝導性エポキシ樹脂成形体においては、シート状をなし、厚さ方向の熱伝導率が０．５〜３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であることが好ましい。このように構成した場合、回路基板材料、放熱シート等、シート状であってその厚さ方向に高い熱伝導性が要求される用途に適用することができる。
【００４９】
・ この実施形態の熱伝導性エポキシ樹脂成形体の製造方法においては、エポキシ樹脂組成物には、磁場発生手段によって磁場が一定方向に印加されている。その後、エポキシ樹脂組成物中のエポキシ樹脂を硬化させている。この製造方法によると、アゾメチン基が結合された分子鎖を容易に配向させることができ、一定方向に優れた熱伝導性を有する熱伝導性エポキシ樹脂成形体を容易に得ることができる。
【００５０】
なお、前記実施形態を次のように変更して構成することもできる。
・ 前記エポキシ樹脂組成物には、前記実施形態に記載の熱伝導性充填剤以外の補強材を配合してもよい。補強材としては、アラミド繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、炭化タングステン繊維、ガラス繊維等の耐熱性、機械的強度に優れた強化繊維等が挙げられる。
【００５１】
・ 前記永久磁石１４ａ、１４ｂは、金型１２ａ、１２ｂを挟むように一対配設されているが、一方の永久磁石１４ａ、１４ｂを省略してもよい。
・ 前記永久磁石１４ａ、１４ｂは、Ｓ極とＮ極とが互いに対向するように一対配設されているが、Ｓ極同士又はＮ極同士が対向するように配設してもよい。
【００５２】
・ 前記磁力線Ｍ１、Ｍ２は、直線状であるが、曲線状等でもよい。また、前記永久磁石１４ａ、１４ｂは磁力線Ｍ１、Ｍ２が一方向に延びるように配設されているが、磁力線Ｍ１、Ｍ２が二方向以上に延びるように永久磁石１４ａ、１４ｂを配設してもよい。さらに、磁力線Ｍ１、Ｍ２又は金型１２ａ、１２ｂを回転させてもよい。
【００５３】
【実施例】
次に、実施例及び比較例を挙げて前記実施形態をさらに具体的に説明する。
（実施例１）
エポキシ樹脂として上記一般式（３）のメソゲン基を有するテレフタリリデン‐ビス‐（４‐アミノ‐３‐メチルフェノール）ジグリシジルエーテル（以下、エポキシ樹脂Ａという。）と硬化剤として４，４’‐ジアミノ‐１，２‐ジフェニルエタンとを、１：０．５のモル比で混合することによってエポキシ樹脂組成物を調製した。このエポキシ樹脂組成物を温度１７０℃に加熱した金型のキャビティに入れて溶融させた後、磁束密度５テスラの磁場中にて、１７０℃、１０分間で硬化させ、熱伝導性エポキシ樹脂成形体としての厚さ２ｍｍの熱伝導性エポキシ樹脂シートを作製した。なお、磁力線の方向はシート状のエポキシ樹脂組成物の厚み方向とした。
（実施例２及び実施例３）
実施例１と同一のエポキシ樹脂組成物を使用し、表１に記載の磁束密度に変更した以外は実施例１と同様に熱伝導性エポキシ樹脂シートを作製した。
（実施例４）
エポキシ樹脂として上記一般式（３）のメソゲン基を有するテレフタリリデン‐ビス‐（ｐ‐アミノフェノール）ジグリシジルエーテル（以下、エポキシ樹脂Ｂという。）と硬化剤として４，４’‐ジアミノ‐１，２‐ジフェニルエタンとを、１モル：０．５モルで混合することによってエポキシ樹脂組成物を調製した。このエポキシ樹脂組成物を温度１９０℃に加熱した金型のキャビティに入れて溶融させた後、磁束密度１０テスラの磁場中にて、１９０℃、１時間で硬化させ、厚み２ｍｍのシート状の熱伝導性エポキシ樹脂成形体を作製した。磁力線の方向はシート状のエポキシ樹脂組成物の厚み方向とした。
（実施例５）
エポキシ樹脂として上記一般式（１）のメソゲン基を有する４‐アゾメチンベンゾールジグリシジルエーテル（以下、エポキシ樹脂Ｃという。）と硬化剤として４，４’‐ジアミノ‐１，２‐ジフェニルエタンとを、１モル：０．５モルで混合することによってエポキシ樹脂組成物を調製した。このエポキシ樹脂組成物を温度１５０℃に加熱した金型のキャビティに入れて溶融させた後、磁束密度１０テスラの磁場中にて、１２５℃、４時間で硬化させ、厚み２ｍｍのシート状の熱伝導性エポキシ樹脂成形体を作製した。磁力線の方向はシート状のエポキシ樹脂組成物の厚み方向とした。
（実施例６）
エポキシ樹脂として上記一般式（２）のメソゲン基を有する４，４’‐ジアゾメチンベンゾールジグリシジルエーテル（以下、エポキシ樹脂Ｄという。）と硬化剤として４，４’‐ジアミノ‐１，２‐ジフェニルエタンとを、１モル：０．５モルで混合することによってエポキシ樹脂組成物を調製した。このエポキシ樹脂組成物を温度２３０℃に加熱した金型のキャビティに入れて溶融させた後、磁束密度１０テスラの磁場中にて、２３０℃、５分間で硬化させ、厚み２ｍｍのシート状の熱伝導性エポキシ樹脂成形体を作製した。磁力線の方向はシート状のエポキシ樹脂組成物の厚み方向とした。
（実施例７）
エポキシ樹脂として上記一般式（１）のメソゲン基を有する１，５‐ビス‐｛４‐［２‐アザ‐２‐（メチル‐４‐ヒドロキシフェニル）‐ビニル］フェノキシ｝ペンタンジグリシジルエーテル（エポキシ樹脂Ｅとする）と硬化剤として４，４’‐ジアミノ‐１，２‐ジフェニルエタンとを、１モル：０．５モルで混合することによってエポキシ樹脂組成物を調製した。このエポキシ樹脂組成物を温度１５０℃に加熱した金型のキャビティに入れて溶融させた後、１０５℃、２時間で硬化させ、厚み２ｍｍのシート状の熱伝導性エポキシ樹脂成形体を作製した。磁力線の方向はシート状のエポキシ樹脂組成物の厚み方向とした。
（比較例１）
エポキシ樹脂として汎用のビスフェノールＡジグリシジルエーテル（エポキシ樹脂Ｆとする）と硬化剤として４，４’‐ジアミノ‐１，２‐ジフェニルエタンとを、１モル：０．５モルで混合することによってエポキシ樹脂組成物を調製した。このエポキシ樹脂組成物を温度１５０℃に加熱した金型のキャビティに入れて溶融させた後、磁場を印加せずに、８０℃、２時間で硬化させ、厚み２ｍｍのシート状のエポキシ樹脂成形体を作製した。
（比較例２）
エポキシ樹脂として４，４’‐ビフェノールジグリシジルエーテル（エポキシ樹脂Ｇとする）と硬化剤として４，４’‐ジアミノ‐１，２‐ジフェニルエタンとを、１モル：０．５モルで混合することによってエポキシ樹脂組成物を調製した。このエポキシ樹脂組成物を温度１５０℃に加熱した金型に入れて溶融させた後、磁場を印加させずに、１５０℃、１時間で硬化させ、厚み２ｍｍのシート状のエポキシ樹脂成形体を作製した。
【００５４】
実施例１〜７、比較例１及び比較例２の厚さ方向の熱伝導率をレーザーフラッシュ法で測定した。各例における熱伝導率の結果を表１に示す。
【００５５】
【表１】

表１の結果から明らかなように、実施例１〜７では、厚さ方向の熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であり、優れた熱伝導性を有する熱伝導性エポキシ樹脂成形体が得られることがわかる。
【００５６】
一方、比較例１及び比較例２では、厚さ方向の熱伝導率が０．２４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下で熱伝導性は不十分である。
次に、上記実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。
【００５７】
・ 前記エポキシ樹脂はメソゲン基を有し、該メソゲン基はアゾメチン基を主要部とする請求項１、請求項２及び請求項４のいずれか一項に記載の熱伝導性エポキシ樹脂成形体。このように構成した場合、メソゲン基が結合された分子鎖による液晶性を利用してアゾメチン基を高度に配向することができ、その配向方向にさらに優れた熱伝導性を発揮させることができる。
【００５８】
【発明の効果】
この発明は、以上のように構成されているため、次のような効果を奏する。
請求項１から請求項３に記載の発明の熱伝導性エポキシ樹脂成形体によれば、優れた熱伝導性を発揮させることができる。
【００５９】
請求項４に記載の発明の熱伝導性エポキシ樹脂成形体によれば、請求項１から請求項３に記載の発明の効果に加え、シート状であってその厚さ方向に高い熱伝導性が要求される用途に適用することができる。
【００６０】
請求項５に記載の発明の熱伝導性エポキシ樹脂成形体の製造方法によれば、優れた熱伝導性を有する熱伝導性エポキシ樹脂成形体を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態における熱伝導性エポキシ樹脂シートを示す斜視図。
【図２】厚さ方向に高い熱伝導性を有する熱伝導性エポキシ樹脂シートの製造方法を示す概念図。
【図３】面内方向に高い熱伝導性を有する熱伝導性エポキシ樹脂シートの製造方法を示す概念図。
【符号の説明】
１１…熱伝導性エポキシ樹脂成形体としての熱伝導性エポキシ樹脂シート、１５…エポキシ樹脂組成物。

Claims (5)

1. アゾメチン基を有するエポキシ樹脂を主成分とする熱伝導性エポキシ樹脂成形体であって、熱伝導率が０．５〜３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であることを特徴とする熱伝導性エポキシ樹脂成形体。
2. 前記アゾメチン基が結合された分子鎖が一定方向に配向され、その配向方向の熱伝導率が０．５〜３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である請求項１に記載の熱伝導性エポキシ樹脂成形体。
3. 前記エポキシ樹脂は、下記一般式（１）〜（４）で表されるアゾメチン基を主要部とするメソゲン基から選ばれる少なくとも一種を有する請求項１又は請求項２に記載の熱伝導性エポキシ樹脂成形体。
   

   

   （式中、ＸはＲ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮ又はＮＯ_２、ｎは０〜４の整数を示す。ただし、Ｒは脂肪族炭化水素である。）
4. シート状をなし、厚さ方向の熱伝導率が０．５〜３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の熱伝導性エポキシ樹脂成形体。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の熱伝導性エポキシ樹脂成形体の製造方法において、前記エポキシ樹脂に磁場発生手段によって磁場を一定方向に印加した後、前記エポキシ樹脂を硬化することを特徴とする熱伝導性エポキシ樹脂成形体の製造方法。

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