JP2005139298A - Anisotropic epoxy resin cured product and method for producing the same - Google Patents

Anisotropic epoxy resin cured product and method for producing the same Download PDF

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Masayuki Hida
雅之 飛田
Toru Kimura
木村  亨
Naoyuki Shimoyama
直之 下山
Tsukasa Ishigaki
司 石垣
Hisashi Aoki
恒 青木
Naoyuki Koide
直之 小出
Takashi Mihara
隆志 三原
Naohisa Tokushige
直久 徳重
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Polymatech Co Ltd
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Polymatech Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an epoxy resin cured product having high thermal conductivity and a low coefficient of thermal expansion in a specific direction. <P>SOLUTION: The anisotropic epoxy resin cured product is formed from a liquid crystalline epoxy resin having a mesogenic group in a molecular chain thereof and an epoxy resin composition containing a photopolymerization initiator. The mesogenic group is oriented in a specific direction in the anisotropic epoxy resin cured product. The anisotropic epoxy resin cured product has a thermal conductivity of 0.4-30 W/(m×K) and a coefficient of thermal expansion of -10×10<SP>-6</SP>-50×10<SP>-6</SP>[/K] in the direction that the mesogenic group is oriented. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電子部品等から発生する熱を伝導し、かつ熱応力による不具合を低減した、熱伝導性の異方性エポキシ樹脂硬化物及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a thermally conductive anisotropic epoxy resin cured product that conducts heat generated from an electronic component or the like and reduces defects caused by thermal stress, and a method for producing the same.

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放熱対策が非常に重要な課題になっている。このような放熱対策として、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、高分子鎖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。   2. Description of the Related Art In recent years, in electronic devices, high-density mounting of semiconductor packages, high integration of LSIs, high speeds, and the like have been performed with high performance, miniaturization, and weight reduction. As a result, the heat generated in various electronic components increases, and therefore, a heat dissipation measure that effectively dissipates heat from the electronic components to the outside has become a very important issue. As such heat dissipation measures, heat conduction members made of heat dissipation materials such as metals, ceramics, and polymer chain compositions are used for heat dissipation members such as printed wiring boards, semiconductor packages, housings, heat pipes, heat dissipation plates, and heat diffusion plates. A molded product is applied.

これらの放熱部材の中でも、エポキシ樹脂からなる熱伝導性エポキシ樹脂硬化物は、電気絶縁性、機械的性質、耐熱性、耐薬品性、接着性、低密度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幅広く使用されている。   Among these heat dissipation members, thermally conductive epoxy resin cured products made of epoxy resin are excellent in electrical insulation, mechanical properties, heat resistance, chemical resistance, adhesion, low density, etc. It is widely used mainly in the electric and electronic fields as laminates, sealing materials, adhesives and the like.

熱伝導性エポキシ樹脂硬化物を構成するエポキシ樹脂組成物には、エポキシ樹脂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。
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。
As the epoxy resin composition constituting the thermally conductive epoxy resin cured product, one in which a thermally conductive filler having high thermal conductivity is blended in an epoxy resin is known.
When higher heat conductivity is required, a heat conductive epoxy resin composition or a heat conductive epoxy resin molded body in which a special heat conductive filler is blended with an epoxy resin has been proposed. As this type of thermally conductive filler, surface-modified aluminum oxide, spherical cristobalite, inorganic filler having a specific particle size, and the like are known (see, for example, Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3). In addition, an insulating composition is known in which thermal conductivity is improved by polymerizing a liquid crystalline epoxy resin having a mesogenic group (see, for example, Patent Document 4). This insulating composition is characterized in that a high thermal conductivity of 0.4 W / (m · K) or more can be obtained without blending a thermally conductive filler.

一方、半導体パッケージやプリント回路基板等の電子部品は、樹脂、金属、セラミックス等の様々な異種材料が接合又は隣接されて一体に構成されている。これらの電子部品等では、周囲の環境温度が変化すると、各材料や材料界面において熱応力が発生する。一般に、電子部品の配線材料に使用される銅等の金属の熱膨張係数は小さく、エポキシ樹脂硬化物の熱膨張係数は大きい。そのため、熱膨張率が異なることにより、エポキシ樹脂で構成される例えばプリント基板のような電子部品において、発生する熱応力によって、亀裂、異素材部材との界面における剥離、配線の断線、ショート等の不具合が生じて問題となっている。   On the other hand, electronic parts such as a semiconductor package and a printed circuit board are integrally formed by bonding or adjoining various kinds of different materials such as resin, metal, and ceramics. In these electronic components and the like, when the ambient environmental temperature changes, thermal stress is generated at each material and material interface. In general, the thermal expansion coefficient of a metal such as copper used for a wiring material of an electronic component is small, and the thermal expansion coefficient of a cured epoxy resin is large. Therefore, due to the difference in thermal expansion coefficient, in electronic parts such as printed circuit boards made of epoxy resin, cracks, separation at the interface with different materials, disconnection of wiring, short circuit, etc. A problem occurs due to a problem.

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、上記背景技術に記載されている組成物から得られるエポキシ樹脂硬化物では熱伝導性が不十分となっている。   However, since recent electronic components have increased in calorific value as their performance increases, the cured epoxy resin obtained from the composition described in the background art has insufficient thermal conductivity. Yes.

また、特許文献4に記載の液晶性エポキシ樹脂からなる組成物を硬化して得る硬化物は、エポキシ樹脂組成物を熱硬化して得たものであり、硬化反応の進行速度を制御することが困難である。   Moreover, the hardened | cured material obtained by hardening | curing the composition which consists of a liquid crystalline epoxy resin of patent document 4 is obtained by thermosetting an epoxy resin composition, and can control the advancing speed of hardening reaction. Have difficulty.

さらに、エポキシ樹脂硬化物を形成するエポキシ樹脂組成物を接着剤や封止材として用いるためには、該組成物の熱硬化を達成させるために、素子や基板などの電子部品を加熱
する必要があり、熱により変質や分解が生じる材料や熱応力が大きい材料を使用している電子部品では、不具合が生じる可能性がある。
特公平6−51778号公報(表1) 特開2001−172472号公報(表2) 特開2001−348488号公報(表1) 特開平11−323162号公報(請求項1等)
Furthermore, in order to use the epoxy resin composition forming the cured epoxy resin as an adhesive or a sealing material, it is necessary to heat electronic components such as elements and substrates in order to achieve thermal curing of the composition. In addition, there is a possibility that a malfunction may occur in an electronic component using a material that is altered or decomposed by heat or a material having a large thermal stress.
Japanese Patent Publication No. 6-51778 (Table 1) JP 2001-172472 A (Table 2) JP 2001-348488 A (Table 1) JP-A-11-323162 (Claim 1 etc.)

本発明は、上記のような背景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するとともに、熱応力の不具合を低減した異方性エポキシ樹脂硬化物を提供することにある。   The present invention has been made paying attention to the problems existing in the background art as described above. The object is to provide a cured anisotropic epoxy resin that exhibits excellent thermal conductivity and reduces defects in thermal stress.

上記の目的を達成するために請求項1に記載の発明の異方性エポキシ樹脂硬化物では、エポキシ樹脂組成物から形成されるエポキシ樹脂硬化物において、前記エポキシ樹脂組成物は、分子鎖内にメソゲン基を有する液晶性エポキシ樹脂と、光重合開始剤とを含み、該硬化物中において、前記メソゲン基が一定の方向に配向されていることを要旨とする。   In order to achieve the above object, in the cured anisotropic epoxy resin according to claim 1, in the cured epoxy resin formed from the epoxy resin composition, the epoxy resin composition is in a molecular chain. The gist is that the composition includes a liquid crystalline epoxy resin having a mesogenic group and a photopolymerization initiator, and the mesogenic group is aligned in a certain direction in the cured product.

請求項2に記載の発明の異方性エポキシ樹脂硬化物では、請求項1に記載の発明において、メソゲン基が配向されている方向における熱伝導率が、0.4〜30W/(m・K)であることを要旨とする。   In the cured anisotropic epoxy resin of the invention according to claim 2, in the invention according to claim 1, the thermal conductivity in the direction in which the mesogenic groups are oriented is 0.4 to 30 W / (m · K). ).

請求項3に記載の発明の異方性エポキシ樹脂硬化物では、請求項1に記載の発明において、メソゲン基が配向されている方向における熱膨張係数が、−10×10-6〜50×10-6[/K]であることを要旨とする。 In the cured anisotropic epoxy resin of the invention according to claim 3, in the invention according to claim 1, the coefficient of thermal expansion in the direction in which the mesogenic groups are oriented is −10 × 10 −6 to 50 × 10. -6 [/ K].

請求項4に記載の発明の異方性エポキシ樹脂硬化物では、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、シート形状を有し、その厚さ方向に沿うようにメソゲン基が配向されていることを要旨とする。   A cured anisotropic epoxy resin according to a fourth aspect of the present invention is the cured product according to any one of the first to third aspects, wherein the cured product has a sheet shape and extends along the thickness direction thereof. The gist is that the groups are oriented.

請求項5に記載の発明の異方性エポキシ樹脂硬化物の製造方法では、分子鎖内にメソゲン基を有する液晶性エポキシ樹脂および光重合開始剤を含むエポキシ樹脂組成物から形成されるエポキシ樹脂硬化物の製造方法において、硬化物中において前記メソゲン基は一定の方向に配向されており、前記製造方法は、エポキシ樹脂組成物を調製する工程と、エポキシ樹脂組成物中に含まれるエポキシ樹脂のメソゲン基を一定方向に配向させる工程と、メソゲン基を配向させた状態を維持したまま、エポキシ樹脂組成物を光重合させる工程とからなることを要旨とする。   In the method for producing a cured anisotropic epoxy resin according to claim 5, the epoxy resin cured formed from an epoxy resin composition containing a liquid crystalline epoxy resin having a mesogenic group in a molecular chain and a photopolymerization initiator. In the manufacturing method of the product, the mesogenic groups are oriented in a certain direction in the cured product, and the manufacturing method includes a step of preparing an epoxy resin composition, and a mesogen of an epoxy resin contained in the epoxy resin composition. The gist consists of a step of aligning the groups in a certain direction and a step of photopolymerizing the epoxy resin composition while maintaining the state in which the mesogenic groups are aligned.

この発明は、次のような効果を奏する。
請求項1に記載の発明の異方性エポキシ樹脂硬化物によれば、メソゲン基が一定方向に配向されているため、その方向において非常に高い熱伝導率と非常に小さい熱膨張係数とを有することができる。
The present invention has the following effects.
According to the cured anisotropic epoxy resin of the invention described in claim 1, since the mesogenic group is oriented in a certain direction, it has a very high thermal conductivity and a very small thermal expansion coefficient in that direction. be able to.

請求項2に記載の発明の異方性エポキシ樹脂硬化物によれば、その特定方向における熱伝導率が0.4〜30W/(m・K)となるため、より効果的に熱を伝導あるいは放散させることが可能となる。   According to the anisotropic epoxy resin cured product of the invention described in claim 2, since the thermal conductivity in the specific direction is 0.4 to 30 W / (m · K), heat is more effectively conducted or It becomes possible to dissipate.

請求項3に記載の発明の異方性エポキシ樹脂硬化物によれば、その特定方向における熱
膨張係数が、50×10−6/K以下となるため、電子部品の配線材料に使用される銅等の金属の熱膨張係数と該エポキシ樹脂硬化物の熱膨張係数との差が小さくなり、熱応力による問題を低減することが可能となる。
According to the cured anisotropic epoxy resin of the invention described in claim 3, since the thermal expansion coefficient in the specific direction is 50 × 10 −6 / K or less, copper used for wiring materials for electronic components The difference between the thermal expansion coefficient of such a metal and the thermal expansion coefficient of the cured epoxy resin is reduced, and problems due to thermal stress can be reduced.

請求項4に記載の発明の異方性エポキシ樹脂硬化物によれば、シート状であってその厚さ方向に優れた熱伝導性や低い熱膨張性が要求される用途に適用することができる。
請求項5に記載の発明の異方性エポキシ樹脂硬化物の製造方法によれば、エポキシ樹脂組成物中のメソゲン基を一定方向に配向させた状態で、エポキシ樹脂組成物を光重合により硬化させるので、比較的低温で硬化させることができる。また、エポキシ樹脂組成物を光重合によって硬化させる際に、光をエポキシ樹脂組成物に対して位置選択的に照射し、その光を照射した部分のみを硬化させることにより、所望の形状の異方性エポキシ樹脂硬化物を得ることができる。
According to the cured anisotropic epoxy resin of the invention described in claim 4, it can be applied to a sheet-like application that requires excellent thermal conductivity and low thermal expansion in the thickness direction. .
According to the method for producing a cured anisotropic epoxy resin of the invention according to claim 5, the epoxy resin composition is cured by photopolymerization with the mesogenic groups in the epoxy resin composition oriented in a certain direction. Therefore, it can be cured at a relatively low temperature. In addition, when the epoxy resin composition is cured by photopolymerization, light is selectively irradiated to the epoxy resin composition, and only the portion irradiated with the light is cured, so that the desired shape is anisotropic. A cured epoxy resin product can be obtained.

以下、本発明を実施する最良の形態について詳細に説明する。
本発明による異方性エポキシ樹脂硬化物は、分子鎖内にメソゲン基を有する液晶性エポキシ樹脂、及び光重合開始剤を含むエポキシ樹脂組成物からなり、メソゲン基が一定方向に配向されていることを特徴とする。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail.
The cured anisotropic epoxy resin according to the present invention comprises a liquid crystalline epoxy resin having a mesogenic group in the molecular chain and an epoxy resin composition containing a photopolymerization initiator, and the mesogenic group is oriented in a certain direction. It is characterized by.

図1に、本発明の異方性エポキシ樹脂硬化物を異方性エポキシ樹脂シート1として具体化した実施形態を示す。本実施形態においては、エポキシ樹脂シート1は、分子鎖内にメソゲン基を有する液晶性エポキシ樹脂、及び光重合開始剤を含むエポキシ樹脂組成物をシート形状に硬化させることによって得られる。本実施形態においては、液晶性エポキシ樹脂の分子鎖内に含まれるメソゲン基は、その長軸方向がエポキシ樹脂シート1の厚さ方向(図1のZ軸方向)に沿うように配向されている。それにより、エポキシ樹脂シート1は、その厚さ方向において優れた熱伝導性を発揮するとともに、厚さ方向の熱膨張が低減されたものとなる。   FIG. 1 shows an embodiment in which the anisotropic epoxy resin cured product of the present invention is embodied as an anisotropic epoxy resin sheet 1. In this embodiment, the epoxy resin sheet 1 is obtained by curing a liquid crystal epoxy resin having a mesogenic group in a molecular chain and an epoxy resin composition containing a photopolymerization initiator into a sheet shape. In the present embodiment, the mesogenic groups contained in the molecular chain of the liquid crystalline epoxy resin are oriented so that the major axis direction is along the thickness direction of the epoxy resin sheet 1 (Z-axis direction in FIG. 1). . Thereby, the epoxy resin sheet 1 exhibits excellent thermal conductivity in the thickness direction, and the thermal expansion in the thickness direction is reduced.

次に、エポキシ樹脂組成物について説明する。本発明のエポキシ樹脂組成物に含まれるエポキシ樹脂としては、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、トリフェノールアルカン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、環状脂肪族型エポキシ樹脂、これらのハロゲン化物、これらの水素添加物等が挙げられる。さらに、前記エポキシ樹脂の少なくとも一部は、分子鎖内にメソゲン基を有する液晶性エポキシ樹脂であることが必須である。エポキシ樹脂組成物中においてメソゲン基を一定の方向に配向させることにより、得られる異方性エポキシ樹脂硬化物の前記方向における熱伝導性を向上し、かつ熱膨張係数を低減することができる。一般に、高分子材料のような絶縁体における熱伝導はフォノンの散乱により起こり、このフォノンは分子鎖方向に沿って散乱し易いと考えらている。上述したように、エポキシ樹脂中のメソゲン基の長軸が一定方向に沿うように配向されることにより、エポキシ樹脂全体の分子鎖も一定方向に配向され、その結果、その方向における熱伝導性が向上するものと考えられる。また、メソゲン基は剛直で直線性が高い。エポキシ樹脂硬化物中において、このような剛直なメソゲン基が一定方向に整列されることにより、該硬化物は、その方向において伸び難くなり、熱膨張が抑えられるものと考えられる。   Next, the epoxy resin composition will be described. Examples of the epoxy resin contained in the epoxy resin composition of the present invention include a bisphenol type epoxy resin, a novolac type epoxy resin, a naphthalene type epoxy resin, a triphenolalkane type epoxy resin, a biphenyl type epoxy resin, a cyclic aliphatic type epoxy resin, and the like. And the hydrogenated products thereof. Furthermore, it is essential that at least a part of the epoxy resin is a liquid crystalline epoxy resin having a mesogenic group in the molecular chain. By orienting mesogenic groups in a certain direction in the epoxy resin composition, it is possible to improve the thermal conductivity in the aforementioned direction of the cured anisotropic epoxy resin and reduce the thermal expansion coefficient. In general, heat conduction in an insulator such as a polymer material is caused by scattering of phonons, and it is considered that the phonons are easily scattered along the molecular chain direction. As described above, by aligning the long axis of the mesogenic group in the epoxy resin along a certain direction, the molecular chain of the entire epoxy resin is also oriented in a certain direction, and as a result, the thermal conductivity in that direction is reduced. It is thought to improve. The mesogenic group is rigid and highly linear. In the cured epoxy resin, such rigid mesogenic groups are aligned in a certain direction, so that the cured product becomes difficult to extend in that direction, and thermal expansion is considered to be suppressed.

メソゲン基とは液晶性を示す官能基を指し、具体的には、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、アゾメチン、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、トラン及びこれらの誘導体が挙げられる。本発明に用いられる液晶性エポキシ樹脂は、1分子鎖内に、少なくとも1つのメ
ソゲン基を有していればよく、2つ以上のメソゲン基を有していてもよい。また、複数のメソゲン基の連結部分および末端部分は、屈曲鎖(スペーサー)と呼ばれる柔軟構造部によって構成される。この柔軟構造部としては、脂肪族炭化水素基、脂肪族エーテル基、脂肪族エステル基、シロキサン結合等が挙げられる。
The mesogenic group refers to a functional group exhibiting liquid crystallinity, specifically, biphenyl, cyanobiphenyl, terphenyl, cyanoterphenyl, phenylbenzoate, azobenzene, azomethine, azoxybenzene, stilbene, phenylcyclohexyl, biphenylcyclohexyl, phenoxy. Examples include phenyl, benzylidene aniline, benzyl benzoate, phenyl pyrimidine, phenyl dioxane, benzoyl aniline, tolan and derivatives thereof. The liquid crystalline epoxy resin used in the present invention only needs to have at least one mesogenic group in one molecular chain, and may have two or more mesogenic groups. Moreover, the connection part and terminal part of a some mesogen group are comprised by the flexible structure part called a bending chain (spacer). Examples of the flexible structure include an aliphatic hydrocarbon group, an aliphatic ether group, an aliphatic ester group, and a siloxane bond.

このような液晶性エポキシ樹脂は、ある温度範囲において、メソゲン基が規則的に配列する液晶状態となる性質を有している。この液晶性は、直交偏光子を利用した偏光検査法によって確認することができ、液晶状態にある液晶性エポキシ樹脂は、固有の強い複屈折性を発現する。液晶状態の種類としては、ネマティック相、スメクティック相、コレステリック相、ディスコティック相等が挙げられる。なかでも、本発明に用いられる液晶性エポキシ樹脂の液晶状態としては、分子鎖の長軸が一定方向に配向したネマティック相およびスメクティック相が特に好ましいが、これらに限定されるものではない。ネマティック相とは、液晶分子の重心位置に秩序は無いが、その長軸方向が一定の方向に向かって並んでいる液晶状態を指す。また、スメクティック相とは、液晶分子の長軸方向が一定の方向に向かって並んでおり、さらに液晶分子が層状に配置されている液晶状態を指す。このような液晶構造の規則性が高いほど熱伝導性が高くなることが期待される。   Such a liquid crystalline epoxy resin has a property of being in a liquid crystal state in which mesogenic groups are regularly arranged in a certain temperature range. This liquid crystallinity can be confirmed by a polarization inspection method using an orthogonal polarizer, and a liquid crystalline epoxy resin in a liquid crystal state exhibits a unique strong birefringence. Examples of the liquid crystal state include a nematic phase, a smectic phase, a cholesteric phase, and a discotic phase. Among them, the liquid crystal state of the liquid crystalline epoxy resin used in the present invention is particularly preferably a nematic phase and a smectic phase in which the long axis of the molecular chain is aligned in a certain direction, but is not limited thereto. The nematic phase refers to a liquid crystal state in which the center of gravity of liquid crystal molecules is not ordered but its major axis is aligned in a certain direction. The smectic phase refers to a liquid crystal state in which the major axis directions of liquid crystal molecules are aligned in a certain direction and the liquid crystal molecules are arranged in layers. It is expected that the higher the regularity of the liquid crystal structure, the higher the thermal conductivity.

さらに、本発明に使用する液晶性エポキシ樹脂として、所定の温度範囲において、そのメソゲン基が、本実施形態においてはエポキシ樹脂シート1の表面に対して垂直に配向するホメオトロピック配向性を有するエポキシ樹脂を用いてもよい。そのような自己配向性を有するエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物を、その配向状態を維持したまま硬化させることによって得られる異方性エポキシ樹脂硬化物は、配向方向において高い熱伝導性を示す。   Furthermore, as the liquid crystalline epoxy resin used in the present invention, an epoxy resin having homeotropic orientation in which the mesogenic group is oriented perpendicularly to the surface of the epoxy resin sheet 1 in the present embodiment in a predetermined temperature range. May be used. An anisotropic epoxy resin cured product obtained by curing an epoxy resin composition containing an epoxy resin having such a self-orientation property while maintaining the orientation state exhibits high thermal conductivity in the orientation direction.

なお、エポキシ樹脂組成物は、上記液晶性エポキシ樹脂に加えて、メソゲン基を分子鎖内に含まないエポキシ樹脂を含有してもかまわない。
さらに、エポキシ樹脂組成物には、上述のエポキシ樹脂を反応硬化させる目的で、光重合開始剤が配合されている。用いる光重合開始剤の種類及び量、光硬化条件等については限定されるものではない。また、光重合開始剤と併せて、アミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤、フェノール系硬化剤、潜在性硬化剤、ポリメルカプタン系硬化剤、ポリアミノアミド系硬化剤、イソシアネート類、ブロックイソシアネート等の硬化剤を1種、あるいは2種以上を組み合わせて使用してもよい。
In addition to the liquid crystalline epoxy resin, the epoxy resin composition may contain an epoxy resin that does not contain a mesogenic group in the molecular chain.
Furthermore, a photopolymerization initiator is blended in the epoxy resin composition for the purpose of reaction-curing the above-described epoxy resin. It does not limit about the kind and quantity of a photoinitiator to be used, photocuring conditions, etc. In addition to photopolymerization initiators, amine curing agents, acid anhydride curing agents, phenol curing agents, latent curing agents, polymercaptan curing agents, polyaminoamide curing agents, isocyanates, block isocyanates, etc. These curing agents may be used alone or in combination of two or more.

一般に、エポキシ樹脂組成物を光重合させる場合の光重合開始剤の配合量は、アミン硬化剤などの硬化剤を使用する場合と比較して、非常に少量であるため、エポキシ樹脂組成物におけるメソゲン基の割合を増大させることが可能となる。従って、エポキシ樹脂組成物を光重合によって硬化させた場合、得られるエポキシ樹脂硬化物中において、より多数のメソゲン基が一定方向に配向されることとなり、その配向方向においてより高い熱伝導性を発揮することが可能となる。また、硬化方法として光重合を用いるため、エポキシ樹脂組成物を比較的低温で硬化させることができる。それにより、例えば、エポキシ樹脂組成物を接着剤や封止剤として用いた場合、適用対象となる電子部品を不具合の原因となる高熱に長時間にわたって晒すことを回避できる。   Generally, the amount of the photopolymerization initiator in the photopolymerization of the epoxy resin composition is very small compared to the case of using a curing agent such as an amine curing agent. It is possible to increase the proportion of groups. Therefore, when the epoxy resin composition is cured by photopolymerization, a larger number of mesogenic groups are oriented in a certain direction in the resulting cured epoxy resin, and higher thermal conductivity is exhibited in the orientation direction. It becomes possible to do. Moreover, since photopolymerization is used as a curing method, the epoxy resin composition can be cured at a relatively low temperature. Thereby, for example, when an epoxy resin composition is used as an adhesive or a sealant, it is possible to avoid exposing an electronic component to be applied to high heat that causes a problem for a long time.

また、エポキシ樹脂組成物を硬化させる際の光重合の種類については、特に限定されるものではないが、特に好ましいのは光カチオン重合である。
本発明で用いられる光重合開始剤として特に好ましいのは、光などのエネルギー線を受けることによって、エポキシ樹脂の光重合を開始させる物質を放出することができる化合物である。ここで、光などのエネルギー線とは可視光、紫外光、赤外光、X線、α線、β線、γ線などを含む。特に好ましい光重合開始剤としては、下記一般式(1)で表される構造を有するオニウム塩を挙げることができる。
The type of photopolymerization for curing the epoxy resin composition is not particularly limited, but photocationic polymerization is particularly preferable.
Particularly preferred as the photopolymerization initiator used in the present invention is a compound capable of releasing a substance that initiates photopolymerization of an epoxy resin by receiving energy rays such as light. Here, energy rays such as light include visible light, ultraviolet light, infrared light, X-rays, α rays, β rays, γ rays, and the like. Particularly preferred photopolymerization initiators include onium salts having a structure represented by the following general formula (1).

[R2 a3 b4 c5 dQ]+m[MXn+m -m (1)
上記式中、カチオンはオニウムイオンであり、QはS、Se、Te、P、As、Sb、Bi、O,I、Br、Clまたは−N=Nであり、R2 、R3 、R4 およびR5 は同一または異なる有機基であり、a、b、cおよびdは各々0〜3の整数であって、(a+b+c+d)はQの価数に等しい。Mはハロゲン化物錯体[MXn+m ]の中心原子を構成する金属またはメタロイドであり、例えばB、P、As、Sb、Fe、Sn、Bi、Al、Ca、In、Ti、Zn、Sc、V、Cr、Mn、Coなどである。Xは、例えばF、Cl、Brなどのハロゲン原子であり、mはハロゲン化物錯体イオンの正味の電荷であり、nはMの原子価である。
[R 2 a R 3 b R 4 c R 5 d Q] + m [MX n + m ] −m (1)
In the above formula, the cation is an onium ion, Q is S, Se, Te, P, As, Sb, Bi, O, I, Br, Cl or -N = N, R 2, R 3, R 4 And R 5 are the same or different organic groups, a, b, c and d are each an integer of 0 to 3, and (a + b + c + d) is equal to the valence of Q. M is a metal or metalloid constituting the central atom of the halide complex [MX n + m ], for example, B, P, As, Sb, Fe, Sn, Bi, Al, Ca, In, Ti, Zn, Sc, V, Cr, Mn, Co and the like. X is a halogen atom such as F, Cl, Br, etc., m is the net charge of the halide complex ion, and n is the valence of M.

このオニウム塩は、光を受けることによりルイス酸を放出する化合物である。
上記一般式(1)中におけるアニオン[MXn+m ]の具体例としては、テトラフルオロボレート(BF4 -)、ヘキサフルオロホスフェート(PF6 -)、ヘキサフルオロアンチモネート(SbF6 -)、ヘキサフルオロアルセネート(AsF6 -)、ヘキサクロロアンチモネート(SbCl6 -)が挙げられる。
This onium salt is a compound that releases a Lewis acid by receiving light.
Specific examples of the anion [MX n + m ] in the general formula (1) include tetrafluoroborate (BF 4 ), hexafluorophosphate (PF 6 ), hexafluoroantimonate (SbF 6 ), hexa Examples thereof include fluoroarsenate (AsF 6 ) and hexachloroantimonate (SbCl 6 ).

また、一般式[MXn (OH)- ]で表されるアニオンを有するオニウム塩を使用することもできる。さらに、過塩素酸イオン(ClO4 -)、トリフルオロメタンスルフォン酸イオン(CF3 SO3 -)、フルオロスルフォン酸イオン(FSO3 -)、トルエンスルフォン酸イオン、トリニトロベンゼンスルフォン酸アニオン、トリニトロトルエンスルフォン酸アニオンなどの他のアニオンを有するオニウム塩を使用することもできる。このようなオニウム塩のうち、光重合開始剤として特に有効なオニウム塩は、芳香族オニウム塩である。 An onium salt having an anion represented by the general formula [MX n (OH) ] can also be used. Further, perchlorate ion (ClO 4 ), trifluoromethanesulfonate ion (CF 3 SO 3 ), fluorosulfonate ion (FSO 3 ), toluenesulfonate ion, trinitrobenzenesulfonate anion, trinitrotoluenesulfonate Onium salts having other anions such as anions can also be used. Among such onium salts, aromatic onium salts are particularly effective as photopolymerization initiators.

上記の光重合開始剤は、1種を単独で、または2種以上を組み合わせて使用することができる。また、上記の光重合開始剤と併せて、光などのエネルギー線を受けることにより分解し、ラジカルを発生する、ラジカル性光重合開始剤を使用してもよい。   Said photoinitiator can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. Moreover, you may use the radical photoinitiator which decomposes | disassembles by receiving energy rays, such as light, and generate | occur | produces a radical together with said photoinitiator.

異方性エポキシ樹脂硬化物の熱伝導性をさらに向上させるために、エポキシ樹脂組成物に、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、ガラス繊維、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、ジルコン等があり、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がある。また、金属窒化物としては窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等があり、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。   In order to further improve the thermal conductivity of the cured anisotropic epoxy resin, an appropriate amount of a thermally conductive filler can be added to the epoxy resin composition. Thermally conductive fillers include metals, metal oxides, metal nitrides, metal carbides, metal hydroxides, metal-coated resins, carbon fibers, glass fibers, graphitized carbon fibers, natural graphite, artificial graphite, and spherical graphite particles , Mesocarbon microbeads, whisker-like carbon, microcoiled carbon, nanocoiled carbon, carbon nanotube, carbon nanohorn, and the like. Examples of the metal include silver, copper, gold, platinum, and zircon. Examples of the metal oxide include aluminum oxide and magnesium oxide. Examples of the metal nitride include boron nitride, aluminum nitride, and silicon nitride. Examples of the metal carbide include silicon carbide. Examples of the metal hydroxide include aluminum hydroxide and magnesium hydroxide.

さらに、そのような熱伝導性充填剤とエポキシ樹脂との濡れ性の改善や、熱伝導性充填剤とエポキシ樹脂との界面の補強、エポキシ樹脂組成物中における分散性を促進する目的で、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。   Furthermore, for the purpose of improving the wettability between such a heat conductive filler and an epoxy resin, reinforcing the interface between the heat conductive filler and the epoxy resin, and promoting dispersibility in the epoxy resin composition, The conductive filler may be subjected to ordinary coupling agent treatment.

これらの熱伝導性充填剤の配合量については特定するものではないが、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50重量部未満、さらに好ましくは10重量部未満が好ましい。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、異方性エポキシ樹脂硬化物の光重合による硬化性や成形性が悪化したり、エポキシ樹脂組成物に熱伝導性充填剤を混合する際に気泡が混入するおそれがある。また、軽量化が要求される用途においては、エポキシ樹脂組成物は熱伝導性
充填剤を実質的に含有しないことが好ましい。熱伝導性充填剤を実質的に含有しないとは、エポキシ樹脂100重量部に対して、好ましくは5重量部以下、より好ましくは1重量部以下の量の熱伝導性充填剤を含むか、さらに好ましくは熱伝導性充填剤を全く含有しないことを意味する。
The amount of these thermally conductive fillers is not specified, but is preferably less than 100 parts by weight, more preferably less than 50 parts by weight, and even more preferably less than 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the epoxy resin. Is preferred. When the blending amount is 100 parts by weight or more with respect to 100 parts by weight of the epoxy resin, the curability and moldability of the cured anisotropic epoxy resin are deteriorated, or the epoxy resin composition is thermally conductively filled. When mixing the agent, there is a risk of bubbles being mixed. In applications where weight reduction is required, the epoxy resin composition preferably contains substantially no thermally conductive filler. “Contains substantially no thermally conductive filler” means that the amount of the thermally conductive filler is preferably 5 parts by weight or less, more preferably 1 part by weight or less, based on 100 parts by weight of the epoxy resin. Preferably, it means that no thermally conductive filler is contained.

また、エポキシ樹脂組成物には必要に応じて硬化剤、硬化促進剤、硬化遅延剤、光重合開始助剤、光増感剤、補強材、ゴムまたはエラストマー等の低応力化剤、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、熱安定剤、滑剤、反応性希釈剤、可塑剤、溶剤等を添加することも可能である。   In addition, the epoxy resin composition includes a curing agent, a curing accelerator, a curing retarder, a photopolymerization initiation aid, a photosensitizer, a reinforcing material, a low stress agent such as rubber or elastomer, a pigment, a dye as necessary. , Fluorescent brighteners, dispersants, stabilizers, UV absorbers, energy quenchers, antistatic agents, antioxidants, thermal stabilizers, lubricants, reactive diluents, plasticizers, solvents, etc. can also be added It is.

次に、異方性エポキシ樹脂硬化物について詳述する。
分子鎖内にメソゲン基を有するエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物を硬化することにより得られる異方性エポキシ樹脂硬化物は、硬化状態において、少なくとも部分的にメソゲン基が一定方向に配向されて液晶相が固定されている状態であることが好ましい。エポキシ樹脂組成物の硬化開始時にメソゲン基が少なくとも部分的に配向して液晶状態になるように、必要に応じて加熱することがより好ましい。
Next, the anisotropic epoxy resin cured product will be described in detail.
An anisotropic epoxy resin cured product obtained by curing an epoxy resin composition containing an epoxy resin having a mesogenic group in the molecular chain is a liquid crystal in which the mesogenic group is at least partially aligned in a certain direction in the cured state. It is preferable that the phase is fixed. More preferably, the epoxy resin composition is heated as necessary so that the mesogenic groups are at least partially aligned to a liquid crystal state at the start of curing of the epoxy resin composition.

さらに、分子鎖内にメソゲン基を有する液晶性エポキシ樹脂を含む異方性エポキシ樹脂硬化物の熱伝導率λは、メソゲン基の長軸が一定方向に配向されることにより、その方向に極めて高くなる。本発明の異方性エポキシ樹脂硬化物は、少なくともその一方向において、0.4〜30W/(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)の熱伝導率λを有する。この熱伝導率λが0.4W/(m・K)未満であると、電子部品から発生する熱を効果的に外部へ伝えることが困難になるおそれがある。一方、熱伝導率λが30W/(m・K)を超える異方性エポキシ樹脂硬化物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。   Furthermore, the thermal conductivity λ of the cured anisotropic epoxy resin containing a liquid crystalline epoxy resin having a mesogenic group in the molecular chain is extremely high in that direction because the long axis of the mesogenic group is aligned in a certain direction. Become. The anisotropic epoxy resin cured product of the present invention is 0.4 to 30 W / (m · K), preferably 0.6 to 20 W / (m · K), more preferably 0.7 in at least one direction. It has a thermal conductivity λ of -10 W / (m · K). If the thermal conductivity λ is less than 0.4 W / (m · K), it may be difficult to effectively transmit the heat generated from the electronic component to the outside. On the other hand, it is difficult to obtain a cured anisotropic epoxy resin having a thermal conductivity λ exceeding 30 W / (m · K) in view of the physical properties of the epoxy resin.

また、分子鎖内にメソゲン基を有する液晶性エポキシ樹脂を含む異方性エポキシ樹脂硬化物の熱膨張係数は、メソゲン基の長軸が一定方向に配向されることによって、その方向(本実施形態におけるエポキシ樹脂の分子鎖鎖方向)において極めて小さくなる。本発明の異方性エポキシ樹脂硬化物は、少なくとも一方向において、好ましくは−10×10-6〜50×10-6[/K]、さらに好ましくは−5×10-6〜40×10-6[/K]の熱膨張係数を有する。この熱膨張係数が50×10-6[/K]以上であると、電子部品等において生じる熱応力を低減させることが困難となるおそれがある。一方、−10×10-6[/K]よりも小さい熱膨張係数を有する異方性エポキシ樹脂成形体を得ることはエポキシ樹脂の物性を考慮すると困難である。 In addition, the thermal expansion coefficient of the cured anisotropic epoxy resin containing a liquid crystalline epoxy resin having a mesogenic group in the molecular chain is determined by the orientation of the major axis of the mesogenic group in a certain direction (this embodiment). In the molecular chain direction of the epoxy resin). The anisotropic epoxy resin cured product of the present invention is preferably -10 × 10 −6 to 50 × 10 −6 [/ K], more preferably −5 × 10 −6 to 40 × 10 − in at least one direction. 6 It has a thermal expansion coefficient of [/ K]. If this thermal expansion coefficient is 50 × 10 −6 [/ K] or more, it may be difficult to reduce thermal stress generated in an electronic component or the like. On the other hand, it is difficult to obtain an anisotropic epoxy resin molded product having a thermal expansion coefficient smaller than −10 × 10 −6 [/ K] in view of the physical properties of the epoxy resin.

上記のように、本発明の異方性エポキシ樹脂硬化物は、特定方向に高い熱伝導性と非常に小さい熱膨張係数を示すという、熱伝導性および熱膨張係数に関する異方性を有するものとなる。そのため、熱伝導性および低熱膨張性が要求される電子機器内のプリント配線基板、半導体パッケージ、筐体、ヒートパイプ、放熱板、熱拡散板、封止材、および接着剤等において有用である。   As described above, the cured anisotropic epoxy resin of the present invention has anisotropy related to thermal conductivity and thermal expansion coefficient, indicating high thermal conductivity and a very small thermal expansion coefficient in a specific direction. Become. Therefore, it is useful in a printed wiring board, a semiconductor package, a housing, a heat pipe, a heat radiating plate, a heat diffusing plate, a sealing material, an adhesive and the like in an electronic device that requires thermal conductivity and low thermal expansion.

本発明の異方性エポキシ樹脂硬化物は、エポキシ樹脂組成物から、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に形成され得る。また、エポキシ樹脂硬化物を、封止材または接着剤として使用することもできる。その場合には、硬化前のエポキシ樹脂組成物を適用対象に塗布し、該組成物中のメソゲン基を一定方向に配向させた後、紫外線を照射することにより、該組成物を硬化させて、封止材または接着剤として機能させることができる。   The cured anisotropic epoxy resin of the present invention can be formed from the epoxy resin composition into various shapes such as a sheet shape, a film shape, a block shape, a granular shape, and a fibrous shape. Moreover, epoxy resin hardened | cured material can also be used as a sealing material or an adhesive agent. In that case, after applying the epoxy resin composition before curing to the application target, orienting the mesogenic groups in the composition in a certain direction, the composition is cured by irradiating with ultraviolet rays, It can function as a sealing material or an adhesive.

異方性エポキシ樹脂硬化物が、図1に示す実施形態のようにシート形状に形成される場
合、メソゲン基の長軸方向がシートの厚み方向と一致するように配向させることにより、厚さ方向における熱伝導率を向上することができる。これにより、シート状で厚み方向の熱伝導性が要求される回路基板材料、放熱シート、半導体パッケージ、放熱板、熱拡散板、接着シート等への応用が可能になる。
When the anisotropic epoxy resin cured product is formed into a sheet shape as in the embodiment shown in FIG. 1, the orientation of the long axis direction of the mesogen group is aligned with the thickness direction of the sheet, thereby increasing the thickness direction. The thermal conductivity in can be improved. Thereby, application to a circuit board material, a heat dissipation sheet, a semiconductor package, a heat dissipation plate, a heat diffusion plate, an adhesive sheet and the like that are sheet-like and require thermal conductivity in the thickness direction is possible.

また、異方性エポキシ樹脂硬化物をシート状に成形する場合、その厚さは好ましくは0.005〜5mm、さらに好ましくは0.05〜3mm、最も好ましくは0.1〜1mmである。この厚さが0.005mm未満であると、発熱体のような適用対象に適用する際の作業性が悪化するおそれがある。一方、厚さが5mmを超えると、紫外線照射による光重合が困難であるだけでなく、熱伝導性が悪化するおそれがある。   Moreover, when shape | molding an anisotropic epoxy resin hardened | cured material in a sheet form, the thickness becomes like this. Preferably it is 0.005-5 mm, More preferably, it is 0.05-3 mm, Most preferably, it is 0.1-1 mm. When the thickness is less than 0.005 mm, workability when applied to an application target such as a heating element may be deteriorated. On the other hand, when the thickness exceeds 5 mm, not only is photopolymerization by ultraviolet irradiation difficult, but the thermal conductivity may be deteriorated.

次に、異方性エポキシ樹脂硬化物の製造方法について説明する。本発明の異方性エポキシ樹脂硬化物の製造方法は、上記したエポキシ樹脂組成物を調製する工程と、その組成物中のメソゲン基を一定方向に配向させる工程と、そのメソゲン基の配向を維持したまま、前記組成物を紫外線などによって光重合させる工程とを含む。   Next, the manufacturing method of anisotropic epoxy resin hardened | cured material is demonstrated. The method for producing a cured cured epoxy resin of the present invention comprises the steps of preparing the above-described epoxy resin composition, aligning the mesogenic groups in the composition in a certain direction, and maintaining the orientation of the mesogenic groups. And the step of photopolymerizing the composition with ultraviolet rays or the like.

分子鎖内にメソゲン基を有するエポキシ樹脂のメソゲン基を配向させて異方性を発現させる方法としては、配向膜にラビングより微細な傷を設け、その傷に沿って液晶分子が並ぶ性質を利用する方法や配向膜に界面活性剤などを塗布して液晶分子を配向させる方法などがある。また、流動場、せん断場、磁場もしくは電場などの外力によりメソゲン基を配向させる方法も可能である。これらの配向方法の中でも、配向方向を容易に制御できることから、磁場による配向方法が好ましい。また、必要に応じてこれらの配向方法を併用することもできる。例えば、磁場の適用と配向膜の使用を併用することにより、配向の効果をより高めたり、得られるエポキシ樹脂硬化物の表面および内部における配向の方向や度合いを制御することもできる。   As a method of aligning the mesogenic groups of epoxy resins that have mesogenic groups in the molecular chain to develop anisotropy, use the property that liquid crystal molecules are aligned along the scratches by providing finer scratches on the alignment film than rubbing. And a method of aligning liquid crystal molecules by applying a surfactant or the like to the alignment film. A method of orienting mesogenic groups by an external force such as a flow field, a shear field, a magnetic field, or an electric field is also possible. Among these alignment methods, an alignment method using a magnetic field is preferable because the alignment direction can be easily controlled. Moreover, these alignment methods can also be used together as needed. For example, by combining the application of a magnetic field and the use of an alignment film, the effect of alignment can be further enhanced, and the direction and degree of alignment on the surface and inside of the cured epoxy resin product can be controlled.

メソゲン基を磁場によって配向させる場合、異方性エポキシ樹脂硬化物の製造方法において、前記組成物中のメソゲン基を一定方向に配向させる工程は、エポキシ樹脂組成物に磁場発生装置によって一定方向の磁場を印加する工程を含む。分子鎖内にメソゲン基を有する液晶性エポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物に対して、磁場発生装置によって一定方向の磁場を印加することにより、エポキシ樹脂の分子鎖内に有するメソゲン基を磁力線と平行方向または垂直方向に配向させることが可能である。   When orienting mesogenic groups by a magnetic field, in the method for producing a cured anisotropic epoxy resin, the step of orienting mesogenic groups in the composition in a certain direction is performed by applying a magnetic field in a certain direction to the epoxy resin composition by a magnetic field generator. The step of applying is included. By applying a magnetic field in a certain direction by a magnetic field generator to an epoxy resin composition containing a liquid crystalline epoxy resin having a mesogenic group in the molecular chain, the mesogenic group in the molecular chain of the epoxy resin is parallel to the magnetic field lines. It can be oriented in the direction or the vertical direction.

磁場発生装置としては、永久磁石、電磁石、超電導磁石、コイル等が挙げられる。これらの磁場発生装置の中でも、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。   Examples of the magnetic field generator include a permanent magnet, an electromagnet, a superconducting magnet, and a coil. Among these magnetic field generators, a superconducting magnet is preferable because a magnetic field having a practical magnetic flux density can be generated.

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0.2〜20テスラ(T)、さらに好ましくは0.5〜15T、最も好ましくは1〜10Tである。この磁束密度が0.2T未満であると、エポキシ樹脂組成物中のメソゲン基を十分に配向させることができず、優れた熱伝導性を有する異方性エポキシ樹脂硬化物が得られない。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0.2〜20Tであると、エポキシ樹脂組成物中のメソゲン基を十分に配向させることができ、よって優れた熱伝導性を有する異方性エポキシ樹脂硬化物が得られるとともに、実用的である。   The magnetic flux density of the magnetic field applied to the epoxy resin composition is preferably 0.2 to 20 Tesla (T), more preferably 0.5 to 15 T, and most preferably 1 to 10 T. When this magnetic flux density is less than 0.2T, the mesogenic group in the epoxy resin composition cannot be sufficiently oriented, and an anisotropic epoxy resin cured product having excellent thermal conductivity cannot be obtained. On the other hand, a magnetic field having a magnetic flux density exceeding 20T is difficult to obtain in practice. When the range of the magnetic flux density is 0.2 to 20 T, the mesogenic group in the epoxy resin composition can be sufficiently oriented, and thus an anisotropic epoxy resin cured product having excellent thermal conductivity can be obtained. And practical.

また、メソゲン基を一定方向に配向させる方法として、所定の温度範囲においてホメオトロピック配向する性質を有するメソゲン基を備えたエポキシ樹脂を使用することも有効である。そのようなエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物を、所定温度に加熱することにより、メソゲン基がホメオトロピック配向する相に転移させ、そのホメオトロピック配向を維持したまま、該エポキシ樹脂組成物を光重合させる。これにより、例えば図1の実
施形態においては、エポキシ樹脂シート1の厚み方向にメソゲン基の長軸方向が一致するように配向した異方性エポキシ樹脂硬化物を得ることができる。
As a method for orienting mesogenic groups in a certain direction, it is also effective to use an epoxy resin having mesogenic groups having a property of homeotropic alignment in a predetermined temperature range. By heating an epoxy resin composition containing such an epoxy resin to a predetermined temperature, the epoxy resin composition is transferred to a phase in which mesogenic groups are homeotropically aligned, and the epoxy resin composition is photopolymerized while maintaining the homeotropic alignment. Let Thereby, for example, in the embodiment of FIG. 1, it is possible to obtain an anisotropic epoxy resin cured product oriented so that the major axis direction of the mesogen group coincides with the thickness direction of the epoxy resin sheet 1.

ホメオトロピック配向する性質を有するメソゲン基を分子鎖内に備えたエポキシ樹脂を使用する場合においても、磁場や配向膜を併用することができる。
エポキシ樹脂組成物の光重合を開始させるための紫外線を照射する紫外線発生源については、特に制限はない。しかしながら、エポキシ樹脂組成物中のメソゲン基の配向を磁場によって行う場合、紫外線発生源は、磁束密度が0.01テスラ以下である場所に配置することが好ましい。磁場を印加されているエポキシ樹脂組成物に紫外線発生源から紫外線を導く方法にも特に制限はないが、紫外線を発生源から直接照射する方法、ミラーに反射させて照射する方法、集束レンズを通して照射する方法、ファイバにより導いて照射する方法などが挙げられる。
Even in the case of using an epoxy resin having a mesogenic group having a property of homeotropic alignment in a molecular chain, a magnetic field and an alignment film can be used in combination.
There is no particular limitation on the ultraviolet ray generation source that irradiates ultraviolet rays for initiating photopolymerization of the epoxy resin composition. However, when the orientation of the mesogen groups in the epoxy resin composition is performed by a magnetic field, the ultraviolet ray generation source is preferably disposed at a place where the magnetic flux density is 0.01 Tesla or less. There are no particular restrictions on the method of guiding the ultraviolet light from the ultraviolet light source to the epoxy resin composition to which a magnetic field is applied, but the method of directly irradiating the ultraviolet light from the light source, the method of irradiating it with reflection on the mirror, and the irradiation through the focusing lens And a method of guiding and irradiating with a fiber.

次いで、本発明の異方性エポキシ樹脂硬化物をシート形状の異方性エポキシ樹脂成形体に具体化した実施形態について、図1〜図3に基づいて、その製造方法を詳細に説明する。   Next, an embodiment in which the cured anisotropic epoxy resin of the present invention is embodied as a sheet-shaped anisotropic epoxy resin molded body will be described in detail with reference to FIGS.

まず、分子内にメソゲン基を有するエポキシ樹脂のメソゲン基を異方性エポキシ樹脂シート1の厚さ方向(図1におけるZ軸方向)に配向させて成形する方法について説明する。図2に示すように、型12の内部には、所望のシート形状に対応するキャビティ12aが形成されている。型12の上部は開放されているか、またはエポキシ樹脂組成物を硬化させるのに十分な量の紫外線を透過する材質で形成されている。また、型12の上下には磁場発生装置として、上下一対の永久磁石13が配設されている。これにより、永久磁石13によって発生する磁場の磁力線M1は、キャビティ12aの厚さ方向に一致する。永久磁石13による磁場に影響されない場所に紫外線発生源15が配設されており、紫外線発生源15からファイバ16がキャビティ12aと上側の磁石13との間に延びている。紫外線発生源15から発生される紫外線はファイバ16を通って、キャビティ12aに照射される。まず、キャビティ12aには分子鎖内にメソゲン基を有する液晶性エポキシ樹脂及び光重合開始剤を含むエポキシ樹脂組成物11が充填される。必要に応じて、図示しない加熱装置により、キャビティ12a内のエポキシ樹脂組成物11は所望の液晶状態或いは溶融状態に維持される。次に、キャビティ12a内のエポキシ樹脂組成物11に対して、永久磁石13によって所定の磁束密度を有する磁場を印加する。なお、磁場はエポキシ樹脂組成物を充填する前から印加しておいてもかまわない。このとき、磁力線M1の方向は、シート状のエポキシ樹脂組成物11の厚さ方向に一致するため、分子鎖内にメソゲン基を有する液晶性エポキシ樹脂のメソゲン基を、シート形状にあるエポキシ樹脂組成物11の厚さ方向に沿って配向させることができる。この配向状態を維持したまま、エポキシ樹脂組成物11に対して、ファイバ16の先端から紫外線が照射される。それにより、前記エポキシ樹脂組成物が光重合により硬化し、その硬化物は型12から取り出される。これにより、エポキシ樹脂のメソゲン基がシートの厚さ方向に配向され、よってシートの厚さ方向において、高い熱伝導性と低い熱膨張係数とを有する異方性エポキシ樹脂シート1を得ることができる。   First, a method for forming a mesogen group of an epoxy resin having a mesogen group in the molecule by orienting it in the thickness direction (Z-axis direction in FIG. 1) of the anisotropic epoxy resin sheet 1 will be described. As shown in FIG. 2, a cavity 12 a corresponding to a desired sheet shape is formed inside the mold 12. The upper part of the mold 12 is opened or formed of a material that transmits a sufficient amount of ultraviolet rays to cure the epoxy resin composition. A pair of upper and lower permanent magnets 13 are disposed above and below the mold 12 as a magnetic field generator. Thereby, the magnetic force lines M1 of the magnetic field generated by the permanent magnet 13 coincide with the thickness direction of the cavity 12a. An ultraviolet ray generation source 15 is disposed at a location not affected by the magnetic field generated by the permanent magnet 13, and a fiber 16 extends between the cavity 12 a and the upper magnet 13 from the ultraviolet ray generation source 15. Ultraviolet rays generated from the ultraviolet ray source 15 pass through the fiber 16 and irradiate the cavity 12a. First, the cavity 12a is filled with an epoxy resin composition 11 containing a liquid crystalline epoxy resin having a mesogenic group in the molecular chain and a photopolymerization initiator. If necessary, the epoxy resin composition 11 in the cavity 12a is maintained in a desired liquid crystal state or molten state by a heating device (not shown). Next, a magnetic field having a predetermined magnetic flux density is applied to the epoxy resin composition 11 in the cavity 12 a by the permanent magnet 13. Note that the magnetic field may be applied before filling the epoxy resin composition. At this time, the direction of the magnetic lines of force M1 coincides with the thickness direction of the sheet-like epoxy resin composition 11, so that the mesogenic group of the liquid crystalline epoxy resin having a mesogenic group in the molecular chain is replaced with the sheet-shaped epoxy resin composition. It can be oriented along the thickness direction of the object 11. While maintaining this orientation state, the epoxy resin composition 11 is irradiated with ultraviolet rays from the tip of the fiber 16. Thereby, the epoxy resin composition is cured by photopolymerization, and the cured product is taken out from the mold 12. As a result, the mesogenic group of the epoxy resin is oriented in the thickness direction of the sheet, and thus an anisotropic epoxy resin sheet 1 having high thermal conductivity and a low coefficient of thermal expansion can be obtained in the thickness direction of the sheet. .

上記の方法では、エポキシ樹脂のメソゲン基を異方性エポキシ樹脂シート1の厚さ方向に配向させるために磁場を用いたが、同様にメソゲン基を配向させるために、所定の温度範囲においてホメオトロピック配向する性質を有するメソゲン基を備えたエポキシ樹脂の自己配向性を利用する方法も可能である。この方法において用いられる装置は、磁気発生装置、すなわち永久磁石13を有さないこと以外は、上述の方法に用いられる装置と同様の構成を有する。まず、所定の温度範囲においてホメオトロピック配向する性質を有するメソゲン基を分子鎖内に有する液晶性エポキシ樹脂及び光重合開始剤を含むエポキシ樹脂組成物11をキャビティ12aに充填する。次に、キャビティ12a内のエポキシ樹脂組
成物11を所定の温度範囲に維持することにより、該組成物に含まれるエポキシ樹脂をメソゲン基がホメオトロピック配向する液晶相に転移させる。メソゲン基がホメオトロピック配向した状態を維持したまま、エポキシ樹脂組成物11に対して、ファイバ16の先端から紫外線が照射される。それにより、前記エポキシ樹脂組成物は光重合により硬化し、その硬化物は型12から取り出される。これにより、エポキシ樹脂のメソゲン基がホメオトロピック配向した、すなわちメソゲン基の長軸がシートの厚さ方向に沿って配向された、シートの厚さ方向において、高い熱伝導性と低い熱膨張係数とを有する異方性エポキシ樹脂シート1を得ることができる。
In the above method, the magnetic field is used to orient the mesogenic groups of the epoxy resin in the thickness direction of the anisotropic epoxy resin sheet 1, but in order to orient the mesogenic groups in the same manner, the homeotropic region is used in a predetermined temperature range. A method utilizing the self-orientation property of an epoxy resin having a mesogenic group having the property of orientation is also possible. The apparatus used in this method has the same configuration as the apparatus used in the above-described method except that it does not have a magnetism generator, that is, the permanent magnet 13. First, the cavity 12a is filled with an epoxy resin composition 11 including a liquid crystalline epoxy resin having a mesogenic group having a property of homeotropic alignment in a predetermined temperature range in a molecular chain and a photopolymerization initiator. Next, by maintaining the epoxy resin composition 11 in the cavity 12a within a predetermined temperature range, the epoxy resin contained in the composition is transferred to a liquid crystal phase in which mesogenic groups are homeotropically aligned. The epoxy resin composition 11 is irradiated with ultraviolet rays from the tip of the fiber 16 while maintaining the state in which the mesogenic group is homeotropically oriented. Thereby, the epoxy resin composition is cured by photopolymerization, and the cured product is taken out from the mold 12. Thereby, the mesogenic group of the epoxy resin is homeotropically oriented, that is, the long axis of the mesogenic group is oriented along the thickness direction of the sheet, and in the thickness direction of the sheet, high thermal conductivity and low thermal expansion coefficient The anisotropic epoxy resin sheet 1 which has can be obtained.

また、分子鎖内にメソゲン基を有するエポキシ樹脂のメソゲン基を異方性エポキシ樹脂シート1の表面に沿う方向(例えば、図1におけるX軸方向またはY軸方向)に配向させて成形することも可能である。この場合に用いる装置は、図3に示すように、一対の永久磁石13の配置以外は、図2に示した装置と同様に構成されている。図3に示した装置では、一対の永久磁石13を、磁力線M2が型12のキャビティ12a の底面に平行となるように、型12の両側方に対向させて配設している。まず、キャビティ12aに分子鎖内にメソゲン基を有する液晶性エポキシ樹脂及び光重合開始剤を含むエポキシ樹脂組成物11を充填する。必要に応じて、図示しない加熱装置により、キャビティ12a内のエポキシ樹脂組成物11は所望の液晶状態或いは溶融状態に維持される。次に、一対の永久磁石13によってキャビティ12a内のエポキシ樹脂組成物11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11の表面と平行であるため、エポキシ樹脂のメソゲン基をエポキシ樹脂組成物11の表面に沿う方向に配向することができる。この配向状態を維持したまま、エポキシ樹脂組成物11に対してファイバ16から紫外線が照射される。それにより、エポキシ樹脂組成物11が光重合により硬化し、その硬化物が型12から取り出される。これにより、分子鎖内にメソゲン基を有するエポキシ樹脂のメソゲン基がシートの表面に沿う方向に配向され、よってシートの表面に沿う方向において、高い熱伝導率と低い熱膨張係数とを有する異方性エポキシ樹脂シート1を得ることができる。   Alternatively, the mesogenic group of the epoxy resin having a mesogenic group in the molecular chain may be oriented in the direction along the surface of the anisotropic epoxy resin sheet 1 (for example, the X-axis direction or the Y-axis direction in FIG. 1). Is possible. The apparatus used in this case is configured in the same manner as the apparatus shown in FIG. 2 except for the arrangement of the pair of permanent magnets 13 as shown in FIG. In the apparatus shown in FIG. 3, a pair of permanent magnets 13 are arranged opposite to both sides of the mold 12 so that the lines of magnetic force M2 are parallel to the bottom surface of the cavity 12a of the mold 12. First, the cavity 12a is filled with an epoxy resin composition 11 containing a liquid crystalline epoxy resin having a mesogenic group in the molecular chain and a photopolymerization initiator. If necessary, the epoxy resin composition 11 in the cavity 12a is maintained in a desired liquid crystal state or molten state by a heating device (not shown). Next, a magnetic field is applied to the epoxy resin composition 11 in the cavity 12 a by a pair of permanent magnets 13. At this time, since the magnetic lines of force M2 are parallel to the surface of the sheet-like epoxy resin composition 11, the mesogenic groups of the epoxy resin can be oriented in the direction along the surface of the epoxy resin composition 11. While maintaining this alignment state, the epoxy resin composition 11 is irradiated with ultraviolet rays from the fiber 16. Thereby, the epoxy resin composition 11 is cured by photopolymerization, and the cured product is taken out from the mold 12. As a result, the mesogenic group of the epoxy resin having a mesogenic group in the molecular chain is oriented in a direction along the surface of the sheet, and thus has a high thermal conductivity and a low thermal expansion coefficient in the direction along the surface of the sheet. The epoxy resin sheet 1 can be obtained.

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。
・前記一対の永久磁石13は、型12を挟むように配設されているが、一対の永久磁石13の一方を省略してもよい。
In addition, the said embodiment can also be changed and comprised as follows.
The pair of permanent magnets 13 are arranged so as to sandwich the mold 12, but one of the pair of permanent magnets 13 may be omitted.

・前記一対の永久磁石13のS極とN極とが互いに対向するように配設されているが、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。
・前記磁力線M1,M2は、直線状であるが、曲線状等であってもよい。また、前記一対の永久磁石13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複数の永久磁石を配設してもよい。さらに、磁力線M1、M2又は型12を回転させてもよい。
The S pole and the N pole of the pair of permanent magnets 13 are arranged so as to face each other, but may be arranged so that the S poles or the N poles face each other.
The magnetic lines M1 and M2 are linear, but may be curved. The pair of permanent magnets 13 are arranged so that the magnetic lines of force M1, M2 extend in one direction, but a plurality of permanent magnets may be arranged so that the magnetic lines of force M1, M2 extend in two or more directions. . Further, the magnetic lines of force M1, M2 or the mold 12 may be rotated.

・前記ファイバ16を用いずに、前記紫外線発生源15から直接紫外線を照射してもよい。
・前記ファイバ16の代わりにミラーまたはレンズを用いて紫外線を導いてもよい。
-You may irradiate an ultraviolet-ray directly from the said ultraviolet-ray generation source 15 without using the said fiber 16. FIG.
In place of the fiber 16, a mirror or a lens may be used to guide ultraviolet rays.

以下、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。   Hereinafter, the embodiment will be described more specifically with reference to examples and comparative examples.

(実施例1)
エポキシ樹脂として、下記式(1)で示される、分子鎖内にメソゲン基を有するベンゾエート型エポキシ樹脂(エポキシ樹脂Aとする)98wt%、光重合開始剤としてジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアルセネート(1wt%)、光重合開始助剤として2,
2- ジメトキシ- 2- フェニル- アセトフェノン(0.5wt%)、およびイソプロピルチオキサントン(0.5wt%)を混合してエポキシ樹脂組成物11を調製する。前記エポキシ樹脂Aは昇温過程において87℃でホメオトロピック配向する性質を有するスメクティック相に転移し、143℃でホメオトロピック配向する性質を有さないネマティック相に転移し、かつ162℃で等方相に転移するものである。次に、調製したエポキシ樹脂組成物11を120℃に加熱した型12のキャビティ12aに充填して溶融させて、該組成物中に含まれるエポキシ樹脂Aをホメオトロピック配向する性質を有するスメクティック相に転移させた。その相状態を維持したまま、磁場を印加せずに、紫外線発生源15よりファイバ16を介して照度0.2W/cmの紫外線を5分間照射することにより、エポキシ樹脂組成物11を硬化させ、厚み0.5mmの異方性エポキシ樹脂シート1を作製した。
(Example 1)
The epoxy resin represented by the following formula (1), benzoate type epoxy resin having a mesogenic group in the molecular chain (referred to as epoxy resin A) 98 wt%, diphenyliodonium hexafluoroarsenate (1 wt%) as a photopolymerization initiator 2 as photopolymerization initiation aid
An epoxy resin composition 11 is prepared by mixing 2-dimethoxy-2-phenyl-acetophenone (0.5 wt%) and isopropylthioxanthone (0.5 wt%). The epoxy resin A transitions to a smectic phase having the property of homeotropic alignment at 87 ° C. during the temperature rising process, transitions to a nematic phase having no property of homeotropic alignment at 143 ° C., and isotropic phase at 162 ° C. To be transferred to. Next, the prepared epoxy resin composition 11 is filled in the cavity 12a of the mold 12 heated to 120 ° C. and melted to form a smectic phase having a property of homeotropic alignment of the epoxy resin A contained in the composition. Transferred. While maintaining the phase state, the epoxy resin composition 11 is cured by irradiating ultraviolet rays having an illuminance of 0.2 W / cm 2 from the ultraviolet ray source 15 through the fiber 16 for 5 minutes without applying a magnetic field. An anisotropic epoxy resin sheet 1 having a thickness of 0.5 mm was produced.

Figure 2005139298
(実施例2)
実施例1と同一のエポキシ樹脂組成物11を、温度155℃に加熱した型のキャビティ12aに充填して溶融させ、エポキシ樹脂Aをホメオトロピック配向する性質を有さないネマティック相に転移させた。その後、磁束密度5テスラの磁場中にて、照度0.2W/cmの紫外線を5分間照射することにより、エポキシ樹脂組成物11を硬化させ、厚み0.5mmの異方性エポキシ樹脂シート1を作製した。尚、磁力線の方向はシート状の厚み方向とした。
(実施例3)
表1に示すように磁束密度を10テスラに変更した以外は実施例2と同様の方法で異方性エポキシ樹脂シート1を作製した。
(実施例4)
エポキシ樹脂として、下記式(2)で示される、分子鎖内にメソゲン基を有するベンゾエート型エポキシ樹脂(エポキシ樹脂Bとする)98wt%、光重合開始剤としてジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアルセネート 1wt%、光重合開始助剤として2,2- ジメトキシ- 2- フェニル- アセトフェノン 0.5wt%、イソプロピルチオキサントン 0.5wt%の混合物を調製した。エポキシ樹脂Bは昇温過程において、110℃でホメオトロピック配向する性質を有さないネマティック相に転移し、165℃で等方相に転移するものである。次に、エポキシ樹脂組成物11を、温度140℃に加熱した型12のキャビティ12aに充填して溶融させ、エポキシ樹脂Bをホメオトロピック配向する性質を有さないネマティック相に転移させた。その後、磁束密度5テスラの磁場中にて、照度0.2W/cmの紫外線を5分間照射することによりエポキシ樹脂組成物11を硬化させ、厚み0.5mmの異方性エポキシ樹脂シート1を作製した。尚、磁力線の方向はシート状の厚み方向とした。
Figure 2005139298
(Example 2)
The same epoxy resin composition 11 as in Example 1 was filled in a mold cavity 12a heated to a temperature of 155 ° C. and melted, and the epoxy resin A was transferred to a nematic phase having no homeotropic alignment property. Thereafter, the epoxy resin composition 11 is cured by irradiating ultraviolet rays with an illuminance of 0.2 W / cm 2 for 5 minutes in a magnetic field having a magnetic flux density of 5 Tesla, and the anisotropic epoxy resin sheet 1 having a thickness of 0.5 mm. Was made. The direction of the lines of magnetic force was the sheet-like thickness direction.
(Example 3)
An anisotropic epoxy resin sheet 1 was produced in the same manner as in Example 2 except that the magnetic flux density was changed to 10 Tesla as shown in Table 1.
Example 4
The epoxy resin represented by the following formula (2), benzoate type epoxy resin having a mesogenic group in the molecular chain (referred to as epoxy resin B) 98 wt%, diphenyliodonium hexafluoroarsenate 1 wt% as a photopolymerization initiator, light A mixture of 0.5 wt% of 2,2-dimethoxy-2-phenyl-acetophenone and 0.5 wt% of isopropylthioxanthone was prepared as a polymerization initiation aid. Epoxy resin B transitions to a nematic phase having no property of homeotropic alignment at 110 ° C. and transitions to an isotropic phase at 165 ° C. in the temperature rising process. Next, the epoxy resin composition 11 was filled in the cavity 12a of the mold 12 heated to a temperature of 140 ° C. and melted, and the epoxy resin B was transferred to a nematic phase having no homeotropic alignment property. Thereafter, the epoxy resin composition 11 is cured by irradiating ultraviolet rays having an illuminance of 0.2 W / cm 2 for 5 minutes in a magnetic field having a magnetic flux density of 5 Tesla, and the anisotropic epoxy resin sheet 1 having a thickness of 0.5 mm is obtained. Produced. The direction of the lines of magnetic force was the sheet-like thickness direction.

Figure 2005139298
(実施例5)
実施例4で用いたものと同一のエポキシ樹脂組成物11から、表1に示すように磁束密度を10テスラに変更した以外は実施例4と同様の方法で異方性エポキシ樹脂シート1を作製した。
(比較例1)
前記エポキシ樹脂A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のモル比で混合したエポキシ樹脂組成物11を、温度155℃に加熱した型12のキャビティ12aに充填して溶融させた後、磁場を印加せずに、155℃で、30分間にわたって熱硬化させた。それにより、厚み0.5mmの異方性エポキシ樹脂シート1を作製した。
(比較例2)
比較例1と同一のエポキシ樹脂組成物11を、温度155℃に加熱した型12のキャビティ12aに充填して溶融させ、エポキシ樹脂Aをホメオトロピック配向する性質を有さないネマティック相に転移させた後、磁束密度5テスラの磁場中にて、155℃で、30分間にわたって熱硬化させた。それにより、厚み0.5mmの異方性エポキシ樹脂シート1を作製した。尚、磁力線の方向はシート状の厚み方向とした。
(比較例3)
比較例1と同一のエポキシ樹脂組成物11から、表1に示すように磁束密度を10テスラに変更した以外は比較例2と同様の方法で、異方性エポキシ樹脂シート1を作製した。(比較例4)
実施例1と同一のエポキシ樹脂組成物11を、温度155℃に加熱した型12のキャビティ12aに充填して溶融させ、エポキシ樹脂Aをホメオトロピック配向する性質を有さないネマティック相に転移させた。その後、磁場を印加せずに、照度0.2W/cmの紫外線を5分間照射することによりエポキシ樹脂組成物11を硬化させた。それにより、厚み0.5mmの異方性エポキシ樹脂シート1を作製した。
Figure 2005139298
(Example 5)
An anisotropic epoxy resin sheet 1 was produced from the same epoxy resin composition 11 used in Example 4 by the same method as in Example 4 except that the magnetic flux density was changed to 10 Tesla as shown in Table 1. did.
(Comparative Example 1)
A mold in which the epoxy resin composition 11 prepared by mixing the epoxy resin A and 4,4′-diamino-1,2-diphenylethane as a curing agent in a molar ratio of 1: 0.5 is heated to a temperature of 155 ° C. Twelve cavities 12a were filled and melted, and then thermally cured at 155 ° C. for 30 minutes without applying a magnetic field. Thereby, an anisotropic epoxy resin sheet 1 having a thickness of 0.5 mm was produced.
(Comparative Example 2)
The same epoxy resin composition 11 as in Comparative Example 1 was filled in the cavity 12a of the mold 12 heated to a temperature of 155 ° C. and melted, and the epoxy resin A was changed to a nematic phase having no homeotropic alignment property. Then, it was heat-cured at 155 ° C. for 30 minutes in a magnetic field having a magnetic flux density of 5 Tesla. Thereby, an anisotropic epoxy resin sheet 1 having a thickness of 0.5 mm was produced. The direction of the lines of magnetic force was the sheet-like thickness direction.
(Comparative Example 3)
An anisotropic epoxy resin sheet 1 was produced from the same epoxy resin composition 11 as in Comparative Example 1 by the same method as in Comparative Example 2 except that the magnetic flux density was changed to 10 Tesla as shown in Table 1. (Comparative Example 4)
The same epoxy resin composition 11 as in Example 1 was filled in the cavity 12a of the mold 12 heated to a temperature of 155 ° C. and melted, and the epoxy resin A was changed to a nematic phase having no homeotropic alignment property. . Then, the epoxy resin composition 11 was hardened by irradiating the ultraviolet-ray of illumination intensity 0.2W / cm < 2 > for 5 minutes, without applying a magnetic field. Thereby, an anisotropic epoxy resin sheet 1 having a thickness of 0.5 mm was produced.

実施例1〜5及び比較例1〜4におけるエポキシ樹脂組成物11において、エポキシ樹脂組成物全体に対するメソゲン基部分の重量含有率を求めた。また、実施例1〜5及び比較例1〜4において得られたエポキシ樹脂シート1について、レーザーフラッシュ法熱定数測定装置(LF/TCM−FA8510B 株式会社理学電機製)によって、各シート1の厚み方向における熱拡散率および比熱を測定し、さらに水中置換法により各シート1の密度を測定した。得られた各測定値より各エポキシ樹脂シート1の厚さ方向における熱伝導率λを算出した(熱伝導率=熱拡散率×比熱×密度)。さらに、それらのエポキシ樹脂シート1の厚さ方向における熱膨張係数を熱機械分析装置(TMA−50 株式会社島津製作所製)で測定した。実施例1〜5及び比較例1〜4において得られたシートの厚み方向における熱伝導率λ及び熱膨張係数を表1に示す。また、シートの異方性を示すために、シートの表面に沿う方向における熱膨張係数も表1に示す。   In the epoxy resin compositions 11 in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 4, the weight content of the mesogen group portion relative to the entire epoxy resin composition was determined. Moreover, about the epoxy resin sheet 1 obtained in Examples 1-5 and Comparative Examples 1-4, the thickness direction of each sheet | seat 1 is measured with the laser flash method thermal constant measuring apparatus (LF / TCM-FA8510B Rigaku Corporation). The thermal diffusivity and specific heat were measured, and the density of each sheet 1 was measured by an underwater substitution method. The thermal conductivity λ in the thickness direction of each epoxy resin sheet 1 was calculated from the obtained measured values (thermal conductivity = thermal diffusivity × specific heat × density). Furthermore, the thermal expansion coefficient in the thickness direction of those epoxy resin sheets 1 was measured with a thermomechanical analyzer (TMA-50 manufactured by Shimadzu Corporation). Table 1 shows the thermal conductivity λ and the thermal expansion coefficient in the thickness direction of the sheets obtained in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 4. Table 1 also shows the thermal expansion coefficient in the direction along the surface of the sheet in order to show the anisotropy of the sheet.

Figure 2005139298
表1の結果から明らかなように、実施例1では分子鎖内にメソゲン基を有する液晶性エポキシ樹脂が、表面に対して垂直方向に配向するホメオトロピック配向性を有する液晶相を発現する条件を維持したまま、エポキシ樹脂組成物11を光重合させたことにより、厚さ方向の熱伝導率λが0.43W/(m・K)と高い値を示した。
Figure 2005139298
As is apparent from the results in Table 1, in Example 1, the liquid crystal epoxy resin having a mesogenic group in the molecular chain has a condition for expressing a liquid crystal phase having homeotropic alignment aligned in a direction perpendicular to the surface. The epoxy resin composition 11 was photopolymerized while being maintained, so that the thermal conductivity λ in the thickness direction was as high as 0.43 W / (m · K).

実施例2〜4では、分子鎖内にメソゲン基を有する液晶性エポキシ樹脂を加熱溶融により低粘度のネマティック液晶相に転移させた後に、メソゲン基を磁場によって一方向に配向させているので、厚さ方向の熱伝導率λが0.4W/(m・K)以上であり、優れた熱伝導性を有する異方性エポキシ樹脂シートが得られた。   In Examples 2 to 4, after the liquid crystalline epoxy resin having a mesogenic group in the molecular chain is transferred to a low-viscosity nematic liquid crystal phase by heating and melting, the mesogenic group is aligned in one direction by a magnetic field. An anisotropic epoxy resin sheet having a thermal conductivity λ in the vertical direction of 0.4 W / (m · K) or more and having excellent thermal conductivity was obtained.

さらに、実施例1〜4のエポキシ樹脂シートでは、厚さ方向の熱膨張係数が負の値を示した。これは、これらのエポキシ樹脂シートは熱によって、膨張するのではなく、収縮することを意味する。しかしながら、これらの熱膨張係数の絶対値は極めて小さい。よって、これらのエポキシ樹脂シートでは、熱膨張が低減されているとともに、熱収縮も小さいことが分かる。   Furthermore, in the epoxy resin sheets of Examples 1 to 4, the thermal expansion coefficient in the thickness direction showed a negative value. This means that these epoxy resin sheets shrink rather than expand due to heat. However, the absolute values of these thermal expansion coefficients are extremely small. Therefore, it can be seen that these epoxy resin sheets have reduced thermal expansion and small thermal shrinkage.

一方、比較例1では、硬化剤として使用量を多くする必要があるアミン系硬化剤を使用するため、エポキシ樹脂組成物全体に対するメソゲン基部分の重量含有率が低く、また磁場によるメソゲン基の配向を行っていない。そのため、厚さ方向の熱伝導率λが0.30W/(m・K)と低い値であり、熱膨張係数も104×10−6/Kと高い値であった。 On the other hand, in Comparative Example 1, since an amine-based curing agent that needs to be used in a large amount is used as the curing agent, the weight content of the mesogenic group portion relative to the entire epoxy resin composition is low, and the orientation of the mesogenic group by a magnetic field Not done. Therefore, the thermal conductivity λ in the thickness direction was a low value of 0.30 W / (m · K), and the thermal expansion coefficient was a high value of 104 × 10 −6 / K.

比較例2及び3では、磁場印加によりメソゲン基が配向されているため、比較例1と比べると熱伝導率が高くなっている。しかしながら、比較例1と同様に、硬化剤として使用量が多くする必要があるアミン系硬化剤を使用するため、エポキシ樹脂組成物全体に対するメソゲン基部分の重量含有率が低い。そのため、十分に高い熱伝導率は得られていない。   In Comparative Examples 2 and 3, since the mesogenic group is oriented by applying a magnetic field, the thermal conductivity is higher than that of Comparative Example 1. However, as in Comparative Example 1, since an amine-based curing agent that needs to be used in a large amount is used as the curing agent, the weight content of the mesogen group portion relative to the entire epoxy resin composition is low. Therefore, a sufficiently high thermal conductivity has not been obtained.

比較例4では、光重合開始剤を使用するが、メソゲン基が全体として一方向に配向して
いないため、厚さ方向の熱伝導率λが0.31W/(m・K)と低い値であり、熱膨張係数も144×10−6/Kと高い値であった。このように比較例1〜4では、厚さ方向の熱伝導率λが0.4W/(m・K)未満で熱伝導性は不十分である。
In Comparative Example 4, a photopolymerization initiator is used, but since the mesogenic groups are not oriented in one direction as a whole, the thermal conductivity λ in the thickness direction is as low as 0.31 W / (m · K). The coefficient of thermal expansion was as high as 144 × 10 −6 / K. Thus, in Comparative Examples 1-4, the thermal conductivity λ in the thickness direction is less than 0.4 W / (m · K), and the thermal conductivity is insufficient.

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。
・請求項1に記載の異方性エポキシ樹脂硬化物において、分子内にメソゲン基を有する液晶性エポキシ樹脂が、所定温度範囲内において、ホメオトロピック配向する性質を有するメソゲン基を含む、異方性エポキシ樹脂硬化物。
The technical idea that can be grasped from the above embodiment will be described below.
The anisotropic epoxy resin cured product according to claim 1, wherein the liquid crystalline epoxy resin having a mesogenic group in the molecule contains a mesogenic group having a property of homeotropic alignment within a predetermined temperature range. Epoxy resin cured product.

・請求項5に記載の異方性エポキシ樹脂硬化物の製造方法において、エポキシ樹脂組成物中に含まれるエポキシ樹脂のメソゲン基を一定方向に配向させる工程が、前記エポキシ樹脂組成物に磁場を印加することによって行われる、異方性エポキシ樹脂硬化物の製造方法。   The method for producing a cured anisotropic epoxy resin according to claim 5, wherein the step of orienting the mesogenic groups of the epoxy resin contained in the epoxy resin composition in a certain direction applies a magnetic field to the epoxy resin composition. The manufacturing method of anisotropic epoxy resin hardened | cured material performed by doing.

・上記異方性エポキシ樹脂硬化物の製造方法において、前記磁場の磁束密度は、0.2〜20テスラである異方性エポキシ樹脂硬化物の製造方法。
・請求項5に記載の異方性エポキシ樹脂硬化物の製造方法において、分子内にメソゲン基を有する液晶性エポキシ樹脂が、所定温度範囲内において、ホメオトロピック配向する性質を有するメソゲン基を含み、エポキシ樹脂組成物中に含まれるエポキシ樹脂のメソゲン基を一定方向に配向させる工程が、前記エポキシ樹脂組成物を前記所定温度範囲に維持して、前記メソゲン基をホメオトロピック配向させることによって行われる、異方性エポキシ樹脂硬化物の製造方法。
-In the manufacturing method of the said anisotropic epoxy resin hardened | cured material, the magnetic flux density of the said magnetic field is a manufacturing method of anisotropic epoxy resin hardened | cured material which is 0.2-20 Tesla.
In the method for producing a cured anisotropic epoxy resin according to claim 5, the liquid crystalline epoxy resin having a mesogenic group in the molecule contains a mesogenic group having a property of homeotropic alignment within a predetermined temperature range, The step of orienting the mesogenic groups of the epoxy resin contained in the epoxy resin composition in a certain direction is performed by maintaining the epoxy resin composition in the predetermined temperature range and orienting the mesogenic groups homeotropically, A method for producing a cured anisotropic epoxy resin.

本発明の実施の形態におけるシート状の異方性エポキシ樹脂硬化物示す斜視図。The perspective view which shows the sheet-like anisotropic epoxy resin hardened | cured material in embodiment of this invention. 本発明の異方性エポキシ樹脂シートの製造装置を示す概略図。Schematic which shows the manufacturing apparatus of the anisotropic epoxy resin sheet of this invention. 本発明の異方性エポキシ樹脂シートの別の製造装置を示す概略図。Schematic which shows another manufacturing apparatus of the anisotropic epoxy resin sheet of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…異方性エポキシ樹脂シート、11…エポキシ樹脂組成物 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Anisotropic epoxy resin sheet, 11 ... Epoxy resin composition

Claims (5)

エポキシ樹脂組成物から形成されるエポキシ樹脂硬化物であって、前記エポキシ樹脂組成物は、
分子鎖内にメソゲン基を有する液晶性エポキシ樹脂と、
光重合開始剤とを含み、
該硬化物中において、前記メソゲン基が一定の方向に配向されている、異方性エポキシ樹脂硬化物。
An epoxy resin cured product formed from an epoxy resin composition, the epoxy resin composition comprising:
A liquid crystalline epoxy resin having a mesogenic group in the molecular chain;
A photopolymerization initiator,
An anisotropic epoxy resin cured product in which the mesogenic group is oriented in a certain direction in the cured product.
メソゲン基が配向されている方向における熱伝導率が、0.4〜30W/(m・K)である、請求項1に記載の異方性エポキシ樹脂硬化物。   The anisotropic epoxy resin hardened | cured material of Claim 1 whose heat conductivity in the direction where the mesogen group is orientated is 0.4-30W / (m * K). メソゲン基が配向されている方向における熱膨張係数が、−10×10-6〜50×10-6[/K]である、請求項1に記載の異方性エポキシ樹脂硬化物。 Thermal expansion coefficient in the direction mesogenic groups are oriented, -10 × a 10 -6 ~50 × 10 -6 [/ K], the anisotropic cured epoxy resin according to claim 1. シート形状を有し、その厚さ方向に沿ってメソゲン基が配向されている、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の異方性エポキシ樹脂硬化物。   The cured anisotropic epoxy resin according to any one of claims 1 to 3, wherein the cured epoxy resin has a sheet shape and mesogenic groups are oriented along the thickness direction thereof. 分子鎖内にメソゲン基を有する液晶性エポキシ樹脂および光重合開始剤を含むエポキシ樹脂組成物から形成されるエポキシ樹脂硬化物の製造方法であって、硬化物中において前記メソゲン基は一定の方向に配向されており、前記製造方法は、
エポキシ樹脂組成物を調製する工程と、
エポキシ樹脂組成物中に含まれるエポキシ樹脂のメソゲン基を一定方向に配向させる工程と、
メソゲン基を配向させた状態を維持したまま、エポキシ樹脂組成物を光重合させる工程とからなる、製造方法。
A method for producing a cured epoxy resin formed from an epoxy resin composition comprising a liquid crystalline epoxy resin having a mesogenic group in a molecular chain and a photopolymerization initiator, wherein the mesogenic group is in a certain direction in the cured product. Oriented, and the manufacturing method comprises:
Preparing an epoxy resin composition;
A step of orienting the mesogenic groups of the epoxy resin contained in the epoxy resin composition in a certain direction;
The manufacturing method which consists of the process of photopolymerizing an epoxy resin composition, maintaining the state which orientated the mesogen group.
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