JP2023069126A - Composition, epoxy resin, and material for electronic components including the same - Google Patents
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Landscapes
- Heterocyclic Carbon Compounds Containing A Hetero Ring Having Oxygen Or Sulfur (AREA)
- Epoxy Resins (AREA)
Abstract
Description
本発明は、電子機器の内部に生じた熱を効率よく伝導する電子部品用組成物、およびこれに用いられる液晶性を有する重合性化合物に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a composition for electronic components that efficiently conducts heat generated inside an electronic device, and a polymerizable compound having liquid crystallinity used therein.
近年、ハイブリッド自動車や電気自動車などの電力制御用の半導体素子や、高速コンピューター用のCPUなどにおいて、内部の半導体の温度が高くなり過ぎないように、パッケージ材料の高熱伝導化が望まれている。すなわち半導体チップから発生した熱を効果的に外部に放出させる能力が重要になっている。 2. Description of the Related Art In recent years, in semiconductor devices for power control of hybrid vehicles and electric vehicles, CPUs for high-speed computers, and the like, high thermal conductivity is desired for packaging materials so that the temperature of internal semiconductors does not become too high. That is, the ability to effectively dissipate the heat generated from the semiconductor chip to the outside has become important.
このような放熱問題を解決する方法は、発熱部位に高熱伝導性材料(放熱部材)を接触させて熱を外部に導き、放熱する方法が挙げられる。熱伝導性が高い材料は、金属や金属酸化物などの無機材料が挙げられる。しかし、このような無機材料は、加工性や絶縁性などに問題があり、単独で半導体パッケージの充填材への適用は非常に難しい。そのため、これら無機材料と樹脂を複合化し、高熱伝導化した放熱部材の開発が行われている。 As a method for solving such a heat dissipation problem, there is a method of contacting a heat-generating part with a highly thermally conductive material (heat-dissipating member) to guide heat to the outside and dissipate the heat. Materials with high thermal conductivity include inorganic materials such as metals and metal oxides. However, such inorganic materials have problems in workability, insulation, etc., and it is very difficult to apply them alone as fillers for semiconductor packages. Therefore, development of heat dissipating members with high thermal conductivity by combining these inorganic materials and resins is underway.
複合材の高熱伝導化は、一般的に、ポリエチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などの汎用樹脂に、金属充填材などの無機充填材を多量に添加することにより行われてきた。しかし、無機充填材の熱伝導率は物質固有の値であり上限が決まっている。そのため、樹脂の熱伝導率を向上させることで、複合材の高熱伝導化を行う方法が広く試みられている。高熱伝導化を実際に行う手段は、例えば、液晶性を有する材料を用いる方法が知られている(非特許文献1)。 High thermal conductivity of composite materials is generally achieved by adding large amounts of inorganic fillers such as metal fillers to general-purpose resins such as polyethylene resins, polyamide resins, polystyrene resins, acrylic resins, and epoxy resins. rice field. However, the thermal conductivity of inorganic fillers is a value specific to the substance and has a fixed upper limit. Therefore, a method of increasing the thermal conductivity of the composite material by improving the thermal conductivity of the resin has been widely attempted. As means for actually increasing the thermal conductivity, for example, a method using a material having liquid crystallinity is known (Non-Patent Document 1).
本発明の課題は、面内方向および厚み方向とも熱伝導性が高いエポキシ樹脂を提供することである。また寸法安定性に優れたエポキシ樹脂を提供することである。 An object of the present invention is to provide an epoxy resin having high thermal conductivity both in the in-plane direction and in the thickness direction. Another object of the present invention is to provide an epoxy resin having excellent dimensional stability.
本発明者らは、ブルー相を示す組成物を硬化させることにより、該ブルー相が固定化されたナノ構造を有するエポキシ樹脂が得られ、該エポキシ樹脂が所望の特性を持つことを見出し、本発明を完成させた。 The present inventors have found that by curing a composition exhibiting a blue phase, an epoxy resin having a nanostructure in which the blue phase is immobilized can be obtained, and that the epoxy resin has desired properties. perfected the invention.
本発明のエポキシ樹脂は、面内方向および厚み方向とも熱伝導性が高い。したがって、パワー半導体用などの放熱材料として好適に使用できる。 The epoxy resin of the present invention has high thermal conductivity both in the in-plane direction and in the thickness direction. Therefore, it can be suitably used as a heat dissipation material for power semiconductors and the like.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。また、本発明は、実施の形態に制限されるものではない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. Moreover, the present invention is not limited to the embodiments.
本発明は下記の項などである。 The present invention includes the following items.
[1]少なくとも1つのエポキシ化合物、および少なくとも1つのカイラル化合物を含有し、カイラル相を有する組成物。 [1] A composition containing at least one epoxy compound and at least one chiral compound and having a chiral phase.
[2]エポキシ化合物が、棒状の液晶性化合物である、項1に記載の組成物。 [2] The composition according to item 1, wherein the epoxy compound is a rod-like liquid crystalline compound.
[3]エポキシ化合物が、式(1)で表される化合物である、項2に記載の組成物。
式(1)中、Repは、独立して、オキシラニルを含む炭素数2から12の基であり、隣り合わないCH2はOで置換されていてもよく、Xは、独立して、単結合、-CH2CH2-、-CH2O-、-CH=CH-、-C≡C-、-OCO-、または-COO-であり、R1は、独立して、水素、フッ素、炭素数1から8のアルキル、炭素数1から8のアルコキシ、炭素数2から8のアルケニル、またはRepであり、これらアルキル、アルコキシ、およびアルケニルの1つの-CH2-は-CO-で置換していても良く、Aは1,4-フェニレン、シクロヘキサン-1,4-ジイル、シクロヘキセン-1,4-ジイルであり、nは0から2である。
[3] The composition according to item 2, wherein the epoxy compound is a compound represented by formula (1).
In formula (1), R ep is independently a group having 2 to 12 carbon atoms including oxiranyl, non-adjacent CH 2 may be substituted with O, and X is independently a single a bond, —CH 2 CH 2 —, —CH 2 O—, —CH═CH—, —C≡C—, —OCO—, or —COO—, and R 1 is independently hydrogen, fluorine, alkyl having 1 to 8 carbon atoms, alkoxy having 1 to 8 carbon atoms, alkenyl having 2 to 8 carbon atoms, or R ep , wherein one —CH 2 — of these alkyl, alkoxy or alkenyl is substituted with —CO—; A is 1,4-phenylene, cyclohexane-1,4-diyl, cyclohexene-1,4-diyl, and n is 0 to 2.
[4]カイラル化合物が、イソソルビドまたはビナフチル誘導体である、項1に記載の組成物。 [4] The composition according to Item 1, wherein the chiral compound is isosorbide or a binaphthyl derivative.
[5]カイラル相がブルー相である、項1に記載の組成物。 [5] The composition according to Item 1, wherein the chiral phase is a blue phase.
[6]硬化剤をさらに含む、項1から5のいずれか1項に記載の組成物。 [6] The composition according to any one of Items 1 to 5, further comprising a curing agent.
[7]硬化剤の少なくとも1種がカイラル化合物である、項6に記載の組成物。 [7] The composition according to Item 6, wherein at least one curing agent is a chiral compound.
[8]無機フィラーをさらに含む、項1から7のいずれか1項に記載の組成物。 [8] The composition according to any one of Items 1 to 7, further comprising an inorganic filler.
[9]項1から8のいずれか1項に記載の組成物を硬化させた、エポキシ樹脂。 [9] An epoxy resin obtained by curing the composition according to any one of [1] to [8].
[10]組成物のブルー相が固定化された、項9に記載のエポキシ樹脂。 [10] The epoxy resin according to item 9, wherein the blue phase of the composition is immobilized.
[11]項9または10に記載のエポキシ樹脂を使用した電子部品用材料。 [11] An electronic component material using the epoxy resin according to item 9 or 10.
[12]ブルー相に由来する自己集積構造が、高分子化により固定化された構造を内包する、項11に記載の電子部品用材料から得られる、放熱材料。 [12] A heat dissipating material obtained from the electronic component material according to item 11, wherein the self-assembled structure derived from the blue phase includes a structure immobilized by polymerization.
[13]式(CL-1)で表されるカイラル化合物。
式(CL-1)中、それぞれの芳香環上の少なくとも1つの水素は、メチル、メトキシ、またはOHで置換されてもよい。
[13] A chiral compound represented by formula (CL-1).
In formula (CL-1), at least one hydrogen on each aromatic ring may be replaced with methyl, methoxy, or OH.
「環の少なくとも1つの水素は、炭素数1~10のアルキルで置き換えられてもよく
の句は、例えば1,4-フェニレンの2,3,5,6位の水素の少なくとも1つがフッ素やメチル等の置換基で置き換えられた場合の態様を意味する。
「化合物(1)」は、式(1)で表される化合物を意味し、また、式(1)で表される
化合物の少なくとも1種を意味することもある。
The phrase "at least one hydrogen in the ring may be replaced by alkyl having 1 to 10 carbon atoms" is, for example, a It means an embodiment when substituted with a substituent such as.
"Compound (1)" means a compound represented by formula (1), and may also mean at least one compound represented by formula (1).
上記したように、少なくとも1つのエポキシ化合物、および少なくとも1つのカイラル
化合物を含有し、カイラル相を有する組成物であり、該組成物がブルー相を持つ組成物を
用いることで、本願の課題を解決できる。
As described above, the problem of the present application is solved by using a composition that contains at least one epoxy compound and at least one chiral compound, has a chiral phase, and has a blue phase. can.
上記ブルー相とは、液晶相の一形態であり、一般的に、カイラル化合物を添加した液晶
組成物の一部で発現する相である。ブルー相は通常、不安定相でありネマチック相から等方相へ転移する際の、狭い温度範囲で観察される。ブルー相の種類には、I、II、およびIIIなどがあるが、本発明では、これらを区別なくブルー相と呼ぶ。ブルー相は光学的に等方な相である。
The blue phase is one form of liquid crystal phase, and is generally a phase that appears in a part of a liquid crystal composition to which a chiral compound is added. The blue phase is usually an unstable phase and is observed in a narrow temperature range during the transition from the nematic phase to the isotropic phase. Types of blue phases include I, II, and III, and in the present invention, these are referred to as blue phases without distinction. A blue phase is an optically isotropic phase.
本発明の液晶組成物に含まれる原料化合物の構成は、特に限定はない。すなわち、用い
るエポキシ化合物、硬化剤、およびカイラル化合物の全てが液晶性を持っても良く、これ
ら全てが液晶性を持たなくとも良い。しかしながら、組成物への液晶性付与を確実に行う
ためには、液晶性を有するエポキシ化合物を原料化合物として使用することが、最も容易
で、好ましい。
The composition of the raw material compound contained in the liquid crystal composition of the present invention is not particularly limited. That is, all of the epoxy compound, curing agent, and chiral compound used may have liquid crystallinity, and none of them need to have liquid crystallinity. However, in order to reliably impart liquid crystallinity to the composition, it is easiest and preferable to use an epoxy compound having liquid crystallinity as a raw material compound.
「液晶性エポキシ化合物」
本発明組成物に使用できる液晶性エポキシ化合物に制限はなく、公知の該化合物から選
択することができる。このとき、ブルー相の発現し易さから、以下式(1)で表される化
合物を使用することが好ましい。
"Liquid crystal epoxy compound"
The liquid crystalline epoxy compound that can be used in the composition of the present invention is not limited and can be selected from known compounds. At this time, it is preferable to use a compound represented by the following formula (1) because it is easy to develop a blue phase.
式(1)中、Repは、独立して、オキシラニルを含む炭素数2から12の基であり、隣り合わないCH2はOで置換されていてもよく、Xは、独立して、単結合、-CH2CH2-、-CH2O-、-CH=CH-、-C≡C-、-OCO-、または-COO-であり、R1は、独立して、水素、フッ素、炭素数1から8のアルキル、炭素数1から8のアルコキシ、炭素数2から8のアルケニル、またはRepであり、これらアルキル、アルコキシ、およびアルケニルの1つの-CH2-は-CO-で置換していても良く、Aは1,4-フェニレン、シクロヘキサン-1,4-ジイル、シクロヘキセン-1,4-ジイルであり、nは0から2である。
In formula (1), R ep is independently a group having 2 to 12 carbon atoms including oxiranyl, non-adjacent CH 2 may be substituted with O, and X is independently a single a bond, —CH 2 CH 2 —, —CH 2 O—, —CH═CH—, —C≡C—, —OCO—, or —COO—, and R 1 is independently hydrogen, fluorine, alkyl having 1 to 8 carbon atoms, alkoxy having 1 to 8 carbon atoms, alkenyl having 2 to 8 carbon atoms, or R ep , wherein one —CH 2 — of these alkyl, alkoxy or alkenyl is substituted with —CO—; A is 1,4-phenylene, cyclohexane-1,4-diyl, cyclohexene-1,4-diyl, and n is 0 to 2.
上記式(1)で表される化合物において、特に好適な化合物例を、以下に示す。 Among the compounds represented by the above formula (1), examples of particularly suitable compounds are shown below.
式(1-1)から式(1-36)中、Repは、独立して、オキシラニルを有する炭素数2から12の基を表す。 In formulas (1-1) to (1-36), R ep independently represents an oxiranyl-containing group having 2 to 12 carbon atoms.
上記式(1-1)から式(1-36)で表される化合物において、本発明の課題を解決するためには、式(1-4)から式(1-19)および式(1-23)から式(1-25)で表される化合物の1つを選択する事が、好ましい。これらの化合物は、それぞれの化合物が示す液晶温度範囲が広く、またそれが硬化に適した温度領域にある。これらの化合物の中でも、式(1-6)、式(1-9)、(1-10)、および式(1-23)から式(1-25)で表される化合物の1つを選択する事が、同様の理由から、さらに好ましい。また硬化物の熱安定性をより向上させるためには、式(1-6)、式(1-9)、および(1-10)で表される化合物の1つを選択する事が、最も好ましい。 In the compounds represented by the above formulas (1-1) to (1-36), in order to solve the problems of the present invention, formulas (1-4) to (1-19) and formula (1- 23) to preferably one of the compounds represented by the formula (1-25). These compounds have a wide liquid crystal temperature range, which is suitable for curing. Among these compounds, one of the compounds represented by formula (1-25) from formula (1-6), formula (1-9), (1-10), and formula (1-23) is selected. is more preferable for the same reason. In order to further improve the thermal stability of the cured product, it is most preferable to select one of the compounds represented by formulas (1-6), (1-9) and (1-10). preferable.
これらの式(1-1)から式(1-36)の化合物において、広い液晶温度範囲を与えやすいことから、2つのRepは異なる構造であることが好ましい。 In these compounds of formulas (1-1) to (1-36), it is preferable that the two R ep have different structures because they tend to provide a wide liquid crystal temperature range.
組成物におけるこれらの液晶性エポキシ化合物の含有量に、特に制限はない。しかしながら、組成物の液晶性を維持するためには、エポキシ化合物全体に対して、液晶性エポキシ化合物の含有量は50モル%以上の含有量が好ましい。 The content of these liquid crystalline epoxy compounds in the composition is not particularly limited. However, in order to maintain the liquid crystallinity of the composition, the content of the liquid crystalline epoxy compound is preferably 50 mol % or more with respect to the entire epoxy compound.
液晶性エポキシ化合物は2種類以上を併用してもよい。 Two or more liquid crystalline epoxy compounds may be used in combination.
「カイラル化合物」
本発明に使用されるカイラル化合物は、特に限定なく公知の化合物を使用することができる。しかしながら、材料の耐熱性を低下させないため、オキシラニルまたはアミノなどの官能基を有する化合物、フェノールおよびその誘導体が好ましい。
また、本発明において、エポキシ化合物がカイラル化合物であってもよい。
"Chiral compound"
As the chiral compound used in the present invention, known compounds can be used without particular limitation. However, compounds with functional groups such as oxiranyl or amino, phenol and its derivatives are preferred as they do not reduce the heat resistance of the material.
Moreover, in the present invention, the epoxy compound may be a chiral compound.
カイラル化合物の構造も、特に制限はない。しかしながら、液晶に対するらせん誘起力(ヘリカル・ツイスト・パワー、HTP)が大きく、入手が容易であることから、イソソルビドおよびビナフチル構造であることが、好ましい。さらに組成物との相溶性が高いことから、イソソルビド構造であることが、より好ましい。 The structure of the chiral compound is also not particularly limited. However, isosorbide and binaphthyl structures are preferred because they have a large helical twist power (HTP) to liquid crystals and are readily available. Further, the isosorbide structure is more preferable because of its high compatibility with the composition.
このようなカイラル化合物としては、以下の式(CL-1)から式(CL-23)に示す化合物が好適例として挙げられる。 Preferred examples of such a chiral compound include compounds represented by the following formulas (CL-1) to (CL-23).
式中、R10は炭素数1から8のアルキルを表し、芳香環上で繋がっていない置換基は、置換位置が任意であることを表す。また、それぞれの芳香環の少なくとも1つの水素は、メチル、メトキシ、またはOHで置換されてもよい。
In the formula, R 10 represents alkyl having 1 to 8 carbon atoms, and substituents not connected on the aromatic ring represent arbitrary substitution positions. Also, at least one hydrogen of each aromatic ring may be replaced with methyl, methoxy, or OH.
上記式(CL-1)から式(CL-23)で表されるカイラル化合物の中でも、その他の原料化合物との相溶性が高いことから、式(CL-1)から式(CL-11)で表されるカイラル化合物が好ましく、式(CL-1)、式(CL-5)、式(CL-7)、式(CL-9)から式(CL-11)で表されるカイラル化合物が、さらに好ましい。 Among the chiral compounds represented by the above formulas (CL-1) to (CL-23), since they are highly compatible with other starting compounds, formulas (CL-1) to (CL-11) Chiral compounds represented by the formula (CL-1), formula (CL-5), formula (CL-7), formula (CL-9) to formula (CL-11) are preferred chiral compounds represented by More preferred.
液晶性エポキシ化合物を使用する場合、組成物の液晶性低下を防ぐためには、オキシラニル以外の置換基を有するカイラル化合物を用いることが好ましい。なかでも、その他の原料化合物との相溶性が高いことから、式(CL-1)、式(CL-5)、式(CL-7)で表されるカイラル化合物が好ましい。 When using a liquid crystalline epoxy compound, it is preferable to use a chiral compound having a substituent other than oxiranyl in order to prevent deterioration of the liquid crystallinity of the composition. Among them, the chiral compounds represented by the formulas (CL-1), (CL-5), and (CL-7) are preferred because of their high compatibility with other starting compounds.
これらのカイラル化合物の中でも、製造が容易なことから、式(CL-1)で表される化合物が最も好ましい。 Among these chiral compounds, the compound represented by formula (CL-1) is most preferable because it is easy to produce.
本発明の組成物において、これらのカイラル化合物の含有量に特に限定はない。しかしながら、組成物がブルー相を発現するためには、カイラル化合物が液晶性を持たない場合、エポキシ樹脂の原料化合物全体のモル数に対し、10から50モル%までの含有量が好ましく、10から30モル%までの含有量がより好ましい。また、カイラル化合物が液晶性を持つ場合、エポキシ樹脂の原料化合物全体のモル数に対し、10から100モル%までの含有量が好ましい。 The content of these chiral compounds in the composition of the present invention is not particularly limited. However, in order for the composition to exhibit a blue phase, when the chiral compound does not have liquid crystallinity, the content is preferably from 10 to 50 mol% with respect to the total number of moles of the raw material compound of the epoxy resin. A content of up to 30 mol % is more preferred. In addition, when the chiral compound has liquid crystallinity, the content is preferably 10 to 100 mol % with respect to the number of moles of the entire raw material compound of the epoxy resin.
カイラル化合物は2種類以上を併用してもよい。 Two or more chiral compounds may be used in combination.
「硬化剤」
本発明の組成物に使用できる硬化剤に制限はなく、公知のエポキシ硬化剤を使用することができる。なかでも、他の原料化合物、特に液晶性エポキシ化合物との相溶性に優れることから、以下の式(2)で表される化合物を選択することが好ましい。
式(2)中、CGは、独立して、OH、OCOR10、OCN、またはNH2であり、このときR10は、炭素数1から8のアルキルであり、Xは、独立して、単結合、-CH2CH2-、-CH2O-、-CH=CH-、-C≡C-、-OCO-、または-COO-であり、R1は、独立して、水素、OH、炭素数1から8のアルキル、炭素数1から8のアルコキシ、または炭素数2から8のアルケニルであり、これらアルキル、アルコキシ、およびアルケニルの1つの-CH2-は-CO-で置換していても良く、nは0から2である。
"Hardener"
The curing agent that can be used in the composition of the present invention is not limited, and known epoxy curing agents can be used. Among them, it is preferable to select a compound represented by the following formula (2) because of its excellent compatibility with other raw material compounds, particularly liquid crystalline epoxy compounds.
In formula (2), CG is independently OH, OCOR 10 , OCN, or NH 2 , where R 10 is alkyl having 1 to 8 carbon atoms, and X is independently a single a bond, —CH 2 CH 2 —, —CH 2 O—, —CH═CH—, —C≡C—, —OCO—, or —COO—, and R 1 is independently hydrogen, OH, alkyl having 1 to 8 carbon atoms, alkoxy having 1 to 8 carbon atoms, or alkenyl having 2 to 8 carbon atoms, wherein one —CH 2 — of these alkyl, alkoxy or alkenyl is substituted with —CO— is also good, and n is 0 to 2.
式(2)で表される硬化剤において、他の原料化合物との相溶性に優れ、入手が容易なことから、以下の式(2-1)から式(2-10)で表される化合物を選択することが好ましい。
式(2-1)から式(2-10)中、CGは、独立して、OH、OCOR10、OCN、またはNH2であり、このときR10は、炭素数1から8のアルキルであり、R1は、独立して、水素、OH、炭素数1から8のアルキル、炭素数1から8のアルコキシ、または炭素数2から8のアルケニルであり、これらアルキル、アルコキシ、およびアルケニルの1つの-CH2-は-CO-で置換していても良い。
In the curing agent represented by formula (2), since it has excellent compatibility with other raw material compounds and is easily available, compounds represented by the following formulas (2-1) to (2-10) is preferred.
In formulas (2-1) to (2-10), CG is independently OH, OCOR 10 , OCN, or NH 2 , where R 10 is alkyl having 1 to 8 carbon atoms , R 1 are independently hydrogen, OH, alkyl having 1 to 8 carbon atoms, alkoxy having 1 to 8 carbon atoms, or alkenyl having 2 to 8 carbon atoms, and one of these alkyl, alkoxy and alkenyl —CH 2 — may be substituted with —CO—.
本発明の組成物は、硬化剤を含まなくてもよい。その場合、後述する、カチオン発生剤やアニオン発生剤を用いて、エポキシ化合物のみから成る組成物を硬化することができる。 The compositions of the present invention may be free of curing agents. In that case, a composition consisting only of an epoxy compound can be cured using a cation generator or an anion generator, which will be described later.
「非液晶性エポキシ化合物」
組成物の液晶性を喪失させない限りにおいては、上記したような好適に使用することができる原料化合物のほかに、公知の非液晶性エポキシ化合物や式(2)以外のその他の硬化剤を併用できる。
"Non-liquid crystalline epoxy compounds"
As long as the liquid crystallinity of the composition is not lost, in addition to the raw material compounds that can be suitably used as described above, known non-liquid crystalline epoxy compounds and other curing agents other than formula (2) can be used in combination. .
公知の非液晶性エポキシ化合物としては、式(o-1)から式(o-15)で表される化合物が好ましく用いられる。 As known non-liquid crystalline epoxy compounds, compounds represented by formulas (o-1) to (o-15) are preferably used.
式(o-6)において、Z10は単結合、-CH2-、-O-、-S-、-CH(CH3)-、-C(CH3)2-、-SO2-、または-C(CF3)2-である。 In formula (o-6), Z 10 is a single bond, —CH 2 —, —O—, —S—, —CH(CH 3 )—, —C(CH 3 ) 2 —, —SO 2 —, or —C(CF 3 ) 2 —.
式(o-7)および式(o-8)において、Z11は>CH-または>C(CH3)-である。 In formulas (o-7) and (o-8), Z 11 is >CH- or >C(CH 3 )-.
また上記以外の他のエポキシ化合物は、式(o-20)~式(o-24)で表される化合物からなる樹脂も好ましく用いられる。 Resins composed of compounds represented by formulas (o-20) to (o-24) are also preferably used as epoxy compounds other than those described above.
式(o-20)中、Z12およびZ13は独立して、単結合、-CH2-、-O-、-S-、-CH(CH3)-、-C(CH3)2-、-SO2-、または-C(CF3)2-であり、n21は1以上5000以下の整数である。
式(o-21)および式(o-22)中、n21は1以上5000以下の整数である。n22およびn23は独立して、0または1であり、n21が2以上の場合、繰り返し毎に異なってもよい。
R10およびR11は1,4-フェニレン、4,4’-ビフェニレン、またはシクロペンタジエニレンである。
またこれら式(o-20)から式(o-22)中、それぞれの芳香環上の少なくとも1つの水素は、メチルで置き換えられてもよい。
In formula (o-20), Z 12 and Z 13 are independently a single bond, -CH 2 -, -O-, -S-, -CH(CH 3 )-, -C(CH 3 ) 2 - , -SO 2 -, or -C(CF 3 ) 2 -, and n21 is an integer of 1 or more and 5,000 or less.
In formulas (o-21) and (o-22), n21 is an integer of 1 or more and 5000 or less. n22 and n23 are independently 0 or 1, and when n21 is 2 or more, it may be different for each repetition.
R 10 and R 11 are 1,4-phenylene, 4,4'-biphenylene, or cyclopentadienylene.
In formulas (o-20) to (o-22), at least one hydrogen on each aromatic ring may be replaced with methyl.
式(o-23)および式(o-24)中、Z14は独立して、単結合、-CH(CH3)-、または-C(CH3)2-であり、n21は1以上5000以下の整数である。
またこれら式(o-23)および式(o-24)中、それぞれの芳香環上の少なくとも1つの水素は、メチルで置き換えられてもよい。
In formulas (o-23) and (o-24), Z 14 is independently a single bond, —CH(CH 3 )—, or —C(CH 3 ) 2 —, and n21 is 1 or more and 5000 It is an integer below.
In formulas (o-23) and (o-24), at least one hydrogen on each aromatic ring may be replaced with methyl.
本発明組成物中の、このような非液晶性エポキシ化合物の含有量は、組成物またはその硬化物が所望の特性を発現する限りにおいて、特に制限は無い。しかしながら本発明の効果を発揮するためには、これらの非液晶性エポキシ化合物の含有量は、組成物中のエポキシ化合物全体に対し、50モル%以下が好ましく、30モル%以下がより好ましい。 The content of such a non-liquid crystalline epoxy compound in the composition of the present invention is not particularly limited as long as the composition or its cured product exhibits desired properties. However, in order to exhibit the effects of the present invention, the content of these non-liquid crystalline epoxy compounds is preferably 50 mol % or less, more preferably 30 mol % or less, based on the total epoxy compounds in the composition.
[その他の硬化剤]
相溶性等の特性を低下させることが無ければ、本発明組成物には、式(2)以外の硬化剤を使用することもできる。このような硬化剤としては、公知の全てのフェノール、フェノールエステル、シアネートエステル、アミン、カルボン酸、カルボン酸エステル、酸無水物、またはチオールなどの化合物が挙げられる。このとき、組成物の室温での硬化を抑え、保存安定性を向上させるためには、フェノール系またはシアネートエステル系の硬化剤を使用することが好ましい。
[Other curing agents]
A curing agent other than the formula (2) may be used in the composition of the present invention as long as it does not degrade the properties such as compatibility. Such curing agents include all known phenols, phenol esters, cyanate esters, amines, carboxylic acids, carboxylic acid esters, anhydrides, or thiol compounds. At this time, it is preferable to use a phenol-based or cyanate ester-based curing agent in order to suppress curing of the composition at room temperature and improve storage stability.
フェノール系硬化剤は、組成物の液晶性を大きく損なうことがなく、容易に入手できることから、下記式(p-1)から(p-7)で表される少なくとも1つの化合物であることが好ましい。 The phenolic curing agent is preferably at least one compound represented by the following formulas (p-1) to (p-7) because it is readily available without significantly impairing the liquid crystallinity of the composition. .
式(p-1)中、n31は2~4の整数であり;
環Bは、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フルオレン、または9,9-ジフェニルフルオレンであり、これら環Bにおいて、少なくとも1つの水素は、炭素数1~3のアルキル、炭素数1~3のアルコキシで置き換えられてもよい。ただしベンゼンにおいてOH基がp-位に位置する事はない。
式(p-2)中、n32およびn33は独立して、1~3の整数であり;
Z30は、-CH2-、炭素数3~10のアルキレン、-CH(CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-O-、-S-、-SO2-であり、
ベンゼン環上の、少なくとも1つの水素は、炭素数1~3のアルキルで置き換えられてもよい。
式(p-3)および式(p-4)中、n34は1以上5000以下の整数であり、n35およびn36は独立して、0または1であり、n34が2以上の場合、繰り返し毎に異なってもよい。
式(p-4)中、R10およびR11は1,4-フェニレン、4,4’-ビフェニレン、シクロペンタジエニレンであり、
式(p-5)中、n34は1以上5000以下の整数であり、
式(p-6)中、n34は1以上5000以下の整数であり、
Z31は独立して、単結合、-CH(CH3)-、または-C(CH3)2-であり、n34は1以上5000以下の整数である。
式(p-7)中、n34は1以上5000以下の整数であり、R12は水素またはメチルである。
またこれら式(p-3)から式(p-7)中、それぞれの芳香環上の少なくとも1つの水素はメチルで置き換えられてもよい。
In formula (p-1), n31 is an integer of 2 to 4;
Ring B is benzene, naphthalene, anthracene, fluorene, or 9,9-diphenylfluorene, and in these rings B, at least one hydrogen is replaced with alkyl having 1 to 3 carbon atoms or alkoxy having 1 to 3 carbon atoms. may be However, in benzene, the OH group is never positioned at the p-position.
In formula (p-2), n32 and n33 are independently integers of 1 to 3;
Z 30 is —CH 2 —, alkylene having 3 to 10 carbon atoms, —CH(CH 3 )—, —C(CH 3 ) 2 —, —C(CF 3 ) 2 —, —O—, —S— , -SO 2 -,
At least one hydrogen on the benzene ring may be replaced with alkyl having 1 to 3 carbon atoms.
In formula (p-3) and formula (p-4), n34 is an integer of 1 or more and 5000 or less, n35 and n36 are independently 0 or 1, and when n34 is 2 or more, each repetition can be different.
In formula (p-4), R 10 and R 11 are 1,4-phenylene, 4,4'-biphenylene, cyclopentadienylene,
In formula (p-5), n34 is an integer of 1 or more and 5000 or less,
In formula (p-6), n34 is an integer of 1 or more and 5000 or less,
Z 31 is independently a single bond, —CH(CH 3 )—, or —C(CH 3 ) 2 —, and n34 is an integer of 1 or more and 5,000 or less.
In formula (p-7), n34 is an integer of 1 or more and 5000 or less, and R12 is hydrogen or methyl.
In formulas (p-3) to (p-7), at least one hydrogen on each aromatic ring may be replaced with methyl.
アミン系硬化剤は、組成物の液晶性を大きく損なうことがなく、容易に入手できることから、下記式(a-1)または(a-2)で表される少なくとも1つの化合物であることが好ましい。
E1-Z-(L-Z)n-E1 (a-1)
L1-Z-E (a-2)
The amine-based curing agent is preferably at least one compound represented by the following formula (a-1) or (a-2) because it is readily available without significantly impairing the liquid crystallinity of the composition. .
E 1 -Z-(LZ)nE 1 (a-1)
L 1 -ZE (a-2)
式(a-1)および(a-2)中、
Zは独立して、単結合、-O-、-NH-、-S-、-SO2-、-CO2-、または炭素数1~12のアルキレンであり、
式(a-1)中、
E1は独立して、アミノ、炭素数1~10のアルキルアミノ、水酸基、またはカルボキシであり、少なくとも1つのEは、アミノまたは炭素数1~10のアルキルアミノであり、
Lは独立して、単結合、シクロヘキシレン、フェニレン、またはナフタレンであり、これらの環の少なくとも1つの水素は、炭素数1~10のアルキルで置き換えられてもよく、
nは、0~7の整数である。
ただし、式(2)で表される構造を除く。
式(a-2)中、
L1は、水素、シクロヘキシル、フェニル、またはナフチルであり、これらの環の少なくとも1つの水素は、炭素数1~10のアルキルで置き換えられてもよく、
Eは、アミノまたは炭素数1~10のアルキルアミノである。
In formulas (a-1) and (a-2),
Z is independently a single bond, —O—, —NH—, —S—, —SO 2 —, —CO 2 —, or alkylene having 1 to 12 carbon atoms;
In formula (a-1),
E 1 is independently amino, alkylamino having 1 to 10 carbon atoms, hydroxyl group, or carboxy; at least one E is amino or alkylamino having 1 to 10 carbon atoms;
L is independently a single bond, cyclohexylene, phenylene, or naphthalene, and at least one hydrogen in these rings may be replaced with alkyl having 1 to 10 carbon atoms;
n is an integer from 0 to 7;
However, the structure represented by Formula (2) is excluded.
In formula (a-2),
L 1 is hydrogen, cyclohexyl, phenyl, or naphthyl, at least one hydrogen of these rings may be replaced with alkyl having 1 to 10 carbon atoms,
E is amino or alkylamino having 1 to 10 carbon atoms.
このような式(a-1)で表される化合物は、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、p-キシレンジアミン、m-キシレンジアミンなどの炭素数2~12の脂肪族多価アミン、m-フェニレンジアミン、N-メチル-p-フェニレンジアミン、N-エチル-p-フェニレンジアミン、N-プロピル-p-フェニレンジアミン、N-ブチル-p-フェニレンジアミン、m-フェニレンジアミン、N-メチル-m-フェニレンジアミン、N-エチル-m-フェニレンジアミン、N-プロピル-m-フェニレンジアミン、N-ブチル-m-フェニレンジアミン、2,4-ジアミノトルエン、2,6-ジアミノトルエン、o-フェニレンジアミン、1,5-ジアミノナフタレン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルプロパン、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、1,1-ビス(4-アミノフェニル)シクロヘキサン、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、ビス(4-アミノフェニル)フェニルメタンなどの、芳香族多価アミン、1,4-シクロヘキシルジアミン、1,3-シクロヘキシルジアミン、1,2-シクロヘキシルジアミン、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサンなどの、脂環式多価アミンが挙げられる。 Compounds represented by formula (a-1) include ethylenediamine, trimethylenediamine, tetramethylenediamine, hexamethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, p-xylenediamine, m-xylenediamine, and the like. -12 aliphatic polyhydric amines, m-phenylenediamine, N-methyl-p-phenylenediamine, N-ethyl-p-phenylenediamine, N-propyl-p-phenylenediamine, N-butyl-p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, N-methyl-m-phenylenediamine, N-ethyl-m-phenylenediamine, N-propyl-m-phenylenediamine, N-butyl-m-phenylenediamine, 2,4-diaminotoluene, 2, 6-diaminotoluene, o-phenylenediamine, 1,5-diaminonaphthalene, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylpropane, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 1,1-bis(4- Aromatic polyvalent amines such as aminophenyl)cyclohexane, 4,4′-diaminodiphenylsulfone, bis(4-aminophenyl)phenylmethane, 1,4-cyclohexyldiamine, 1,3-cyclohexyldiamine, 1,2- Cycloaliphatic polyvalent amines such as cyclohexyldiamine, 1,3-bis(aminomethyl)cyclohexane, and the like.
これらの中でも、組成物にした際の相溶性がよく、保存安定性に優れることから、N-メチル-p-フェニレンジアミン、N-エチル-p-フェニレンジアミン、N-プロピル-p-フェニレンジアミン、N-ブチル-p-フェニレンジアミン、2,5-ジアミノトルエン、m-フェニレンジアミン、N-メチル-m-フェニレンジアミン、N-エチル-m-フェニレンジアミン、N-プロピル-m-フェニレンジアミン、N-ブチル-m-フェニレンジアミン、2,4-ジアミノトルエン、2,6-ジアミノトルエン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルプロパン、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、および4,4’-ジアミノジフェニルスルホンが特に好適である。 Among these, N-methyl-p-phenylenediamine, N-ethyl-p-phenylenediamine, N-propyl-p-phenylenediamine, N-propyl-p-phenylenediamine, N-methyl-p-phenylenediamine, N-ethyl-p-phenylenediamine, N-butyl-p-phenylenediamine, 2,5-diaminotoluene, m-phenylenediamine, N-methyl-m-phenylenediamine, N-ethyl-m-phenylenediamine, N-propyl-m-phenylenediamine, N- butyl-m-phenylenediamine, 2,4-diaminotoluene, 2,6-diaminotoluene, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylpropane, 4,4'-diaminodiphenyl ether, and 4,4 '-Diaminodiphenyl sulfone is particularly preferred.
式(a-2)で表される化合物は、n-プロピルアミン、n-ブチルアミン、n-ペンチルアミン、n-ヘキシルアミン、n-オクチルアミン、n-ドデシルアミンなどの炭素数2~12の脂肪族アミン、アニリン、o-トルイジン、m-トルイジン、p-トルイジン、2,3-ジメチルアニリン、2,4-ジメチルアニリン、2,6-ジメチルアニリン、2,4,6-トリメチルアニリン、2-エチルアニリン、1-ナフチルアミン、1-アミノ-2-メチルナフタレンなどの芳香族アミン、シクロヘキシルアミン、2-メチルシクロヘキシルアミンなどの脂環式アミンが挙げられる。これらの中でも、組成物にした際の相溶性がよく、保存安定性に優れることから、アニリン、o-トルイジン、m-トルイジン、p-トルイジン、2,3-ジメチルアニリン、2,4-ジメチルアニリン、2,6-ジメチルアニリン、2,4,6-トリメチルアニリン、2-エチルアニリンが特に好適である。 Compounds represented by formula (a-2) are fatty acids having 2 to 12 carbon atoms such as n-propylamine, n-butylamine, n-pentylamine, n-hexylamine, n-octylamine and n-dodecylamine. group amines, aniline, o-toluidine, m-toluidine, p-toluidine, 2,3-dimethylaniline, 2,4-dimethylaniline, 2,6-dimethylaniline, 2,4,6-trimethylaniline, 2-ethyl Aromatic amines such as aniline, 1-naphthylamine and 1-amino-2-methylnaphthalene, and alicyclic amines such as cyclohexylamine and 2-methylcyclohexylamine. Among these, aniline, o-toluidine, m-toluidine, p-toluidine, 2,3-dimethylaniline, and 2,4-dimethylaniline have good compatibility when made into a composition and are excellent in storage stability. , 2,6-dimethylaniline, 2,4,6-trimethylaniline, 2-ethylaniline are particularly preferred.
好ましいカルボキシ含有硬化剤は、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、1,4-ナフタレンジカルボン酸、2,3-ナフタレンジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、2,2’-ビフェニルジカルボン酸、4,4’-ビフェニルジカルボン酸、ベンゾフェノン-4,4’-ジカルボン酸などが挙げられる。 Preferred carboxy-containing curing agents are phthalic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, 1,4-naphthalenedicarboxylic acid, 2,3-naphthalenedicarboxylic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 2,2′-biphenyldicarboxylic acid, 4 ,4′-biphenyldicarboxylic acid, benzophenone-4,4′-dicarboxylic acid and the like.
本発明組成物中の、このような公知の硬化剤の含有量は、組成物またはその硬化物が所望の特性を発現する限りにおいて、特に制限は無い。このとき本発明の効果を発現させるためには、硬化剤の全量に対し60重量%以下で使用することが好ましく、50重量%以下で使用することがさらに好ましく、40重量%以下で使用することが最も好ましい。 The content of such a known curing agent in the composition of the present invention is not particularly limited as long as the composition or its cured product exhibits desired properties. At this time, in order to exhibit the effect of the present invention, it is preferably used in an amount of 60% by weight or less, more preferably 50% by weight or less, and more preferably 40% by weight or less based on the total amount of the curing agent. is most preferred.
本発明組成物において、エポキシ化合物と硬化剤の比は、特に制限は無い。このとき耐熱性を向上させるためおよび反応を効率的に進めるために、該エポキシ化合物と該硬化剤との反応基を当量とすることが好ましい。例えば、エポキシ:フェノールの場合は、1:1であり、エポキシ:アミンの場合は2:1である。 In the composition of the present invention, the ratio of epoxy compound to curing agent is not particularly limited. At this time, in order to improve the heat resistance and to proceed the reaction efficiently, it is preferable to make the reactive groups of the epoxy compound and the curing agent equivalent. For example, epoxy:phenol is 1:1 and epoxy:amine is 2:1.
[硬化促進剤]
本発明の組成物は、耐熱性を向上させるため、さらに硬化促進剤を含むことが好ましい。このような硬化促進剤として、イミダゾール、2-メチルイミダゾール、2-エチル-4-メチル-1H-イミダゾール、2-フェニル-4-メチル-1H-イミダゾール、1,2-ジメチルイミダゾール、2-ウンデシルイミダゾール、1-ベンジル-2-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-ウンデシルイミダゾール、および1-シアノエチル-2-エチル-4-メチルイミダゾールなどのイミダゾール系硬化促進剤、トリフェニルフォスフィンなどのリン系硬化促進剤、2,4,6-トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、トリエチレンジアミン、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、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エン、4-ジメチルアミノピリジンなどのアミン系硬化促進剤、テトラアルキルアンモニウム塩などが挙げられる。このような硬化促進剤のうち、硬化温度が200℃以下であり硬化性が高いことから、イミダゾール系の硬化促進剤を使用することが好ましい。
[Curing accelerator]
The composition of the present invention preferably further contains a curing accelerator in order to improve heat resistance. Such curing accelerators include imidazole, 2-methylimidazole, 2-ethyl-4-methyl-1H-imidazole, 2-phenyl-4-methyl-1H-imidazole, 1,2-dimethylimidazole, 2-undecyl. imidazole curing accelerators such as imidazole, 1-benzyl-2-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-undecylimidazole, and 1-cyanoethyl-2-ethyl-4-methylimidazole; phosphorus-based curing accelerators such as triphenylphosphine Curing accelerator, 2,4,6-tris(dimethylaminomethyl)phenol, triethylenediamine, benzyldimethylamine, 2-(dimethylaminomethyl)phenol, 1,8-diazabicyclo[5.4.0]undeca-7- ene, amine curing accelerators such as 4-dimethylaminopyridine, tetraalkylammonium salts and the like. Among such curing accelerators, it is preferable to use an imidazole-based curing accelerator, since the curing temperature is 200° C. or less and the curability is high.
本発明の組成物における硬化促進剤の濃度は、耐熱性を向上させるためおよび反応を効率的に進めるために、本発明の組成物に含有される重合性化合物の重量に対し、0.1重量%以上であることが好ましく、0.5重量%以上であることがさらに好ましい。また硬化促進剤の昇華などによる信頼性などの悪化を避けるために、本発明重合性化合物の重量に対し、5重量%以下であることが好ましく、3重量%以下であることがさらに好ましい。 The concentration of the curing accelerator in the composition of the present invention is 0.1 weight with respect to the weight of the polymerizable compound contained in the composition of the present invention in order to improve the heat resistance and to proceed the reaction efficiently. % or more, more preferably 0.5% by weight or more. In order to avoid degradation of reliability due to sublimation of the curing accelerator, the amount is preferably 5% by weight or less, more preferably 3% by weight or less, based on the weight of the polymerizable compound of the present invention.
[無機フィラー]
本発明の電子部品用組成物は、無機フィラーを含有してもよい。
電子部品用組成物が含有する無機フィラーは、高熱伝導性の充填材として、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化珪素などの窒化物が挙げられる。ダイアモンド、黒鉛、炭化珪素、珪素、ベリリア、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化珪素、酸化銅、酸化チタン、酸化セリウム、酸化イットリウム、酸化錫、酸化ホルミニウム、酸化ビスマス、酸化コバルト、酸化カルシウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化珪素、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、金、銀、銅、白金、鉄、錫、鉛、ニッケル、アルミニウム、マグネシウム、タングステン、モリブデン、ステンレスなどの無機充填材や金属充填材であってもよい。好ましくは、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウムである。窒化ホウ素、窒化アルミニウムは平面方向の熱伝導率が非常に高く、誘電率が低く、絶縁性が高いため好ましい。特に六方晶系の窒化ホウ素(h-BN)や窒化アルミニウムが好ましい。
[Inorganic filler]
The composition for electronic parts of the present invention may contain an inorganic filler.
Inorganic fillers contained in the electronic component composition include nitrides such as aluminum nitride, boron nitride, and silicon nitride as fillers with high thermal conductivity. diamond, graphite, silicon carbide, silicon, beryllia, magnesium oxide, aluminum oxide, zinc oxide, silicon oxide, copper oxide, titanium oxide, cerium oxide, yttrium oxide, tin oxide, forminium oxide, bismuth oxide, cobalt oxide, calcium oxide, Inorganic fillers and metallic fillers such as aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, gold, silver, copper, platinum, iron, tin, lead, nickel, aluminum, magnesium, tungsten, molybdenum, and stainless steel It can be material. Boron nitride, aluminum nitride and aluminum oxide are preferred. Boron nitride and aluminum nitride are preferable because they have very high thermal conductivity in the planar direction, low dielectric constant, and high insulating properties. In particular, hexagonal boron nitride (h-BN) and aluminum nitride are preferred.
無機フィラーの形状は、球状、無定形、繊維状、棒状、筒状、板状、四脚状などが挙げられる。無機フィラーの種類、形状、大きさ、添加量などは、目的に応じて適宜選択できる。例えば、電子部品用組成物から形成された硬化物(電子部品用材料)が絶縁性を必要とする場合、所望の絶縁性が保たれれば導電性を有する無機フィラーであっても構わない。 Examples of the shape of the inorganic filler include spherical, amorphous, fibrous, rod-like, cylindrical, plate-like, and tetrapod-like. The type, shape, size, addition amount, etc. of the inorganic filler can be appropriately selected according to the purpose. For example, when a cured product (material for electronic parts) formed from a composition for electronic parts requires insulation, a conductive inorganic filler may be used as long as the desired insulation is maintained.
無機フィラーの平均粒径は、例えば、0.1~200μmが好ましい。より好ましくは、1~100μmである。0.1μm以上であると熱伝導率がよく、200μm以下であると充填率を上げられる。なお、本明細書において平均粒径とは、レーザー回折・散乱法による粒度分布測定に基づく。すなわち、フランホーファー回折理論及びミーの散乱理論による解析を利用して、湿式法により、粉体をある粒子径から2つに分けたとき、大きい側と小さい側が等量(体積基準)となる径をメジアン径とした。 The average particle size of the inorganic filler is preferably 0.1 to 200 μm, for example. More preferably, it is 1 to 100 μm. When it is 0.1 μm or more, the thermal conductivity is good, and when it is 200 μm or less, the filling rate can be increased. The average particle size used herein is based on particle size distribution measurement by a laser diffraction/scattering method. That is, using the analysis based on Fraunhofer diffraction theory and Mie's scattering theory, when the powder is divided into two from a certain particle size by the wet method, the larger side and the smaller side are equal (volume basis). was taken as the median diameter.
無機フィラーの添加量は、例えば放熱部材に用いる場合は、電子部品用組成物中の不揮発分の総量に対し、20~95重量%が好ましい。より好ましくは、50~95重量%である。20重量%以上であると熱伝導率が高くなり好ましい。また材料が脆くなることを防ぐため、無機フィラーの添加量は95重量%以下であることが好ましく、90重量%以下であることがさらに好ましい。 The amount of the inorganic filler to be added is preferably 20 to 95% by weight with respect to the total amount of non-volatile matter in the composition for electronic parts, for example, when it is used for a heat dissipating member. More preferably, it is 50 to 95% by weight. A content of 20% by weight or more is preferable because the thermal conductivity increases. In order to prevent the material from becoming brittle, the amount of inorganic filler added is preferably 95% by weight or less, more preferably 90% by weight or less.
無機フィラーは、未修飾のものをそのまま使用してもよい。又は、その表面をカップリング剤で処理したものを用いてもよい。例えば、窒化ホウ素(h-BN)をシランカップリング剤で処理する。窒化ホウ素の場合は粒子の平面に反応基がないため、その周囲のみにシランカップリング剤が結合する。カップリング剤で処理された窒化ホウ素は、電子部品用組成物中の重合性化合物との結合を形成でき、この結合は熱伝導に寄与すると考えられる。そのため、カップリング剤は、オキシラニル、オキセタニル、又は硬化剤の有する基と反応するものが好ましい。例えば、アミン系、又はオキシラニル、オキセタニルを有するものが好ましい。具体的には、JNC(株)製では、サイラエースS310,S320,S330,S360,S510,S530などが挙げられる。 An unmodified inorganic filler may be used as it is. Alternatively, one whose surface is treated with a coupling agent may be used. For example, boron nitride (h-BN) is treated with a silane coupling agent. In the case of boron nitride, since there are no reactive groups on the plane of the particles, the silane coupling agent is bonded only to the periphery thereof. Boron nitride treated with a coupling agent can form bonds with polymerizable compounds in the electronic component composition, which bonds are believed to contribute to heat conduction. Therefore, the coupling agent is preferably oxiranyl, oxetanyl, or one that reacts with the group possessed by the curing agent. For example, amines, or those having oxiranyl or oxetanyl are preferred. Specifically, Sila Ace S310, S320, S330, S360, S510, S530, etc., manufactured by JNC Co., Ltd. can be mentioned.
無機フィラーは、カップリング剤で処理した後、さらにエポキシなどの重合性の基を持つ化合物(重合性化合物)で表面修飾したものを用いてもよい。例えば、シランカップリング剤で処理された窒化ホウ素(h-BN)を重合性化合物で表面修飾する。重合性化合物で表面修飾された窒化ホウ素が、電子部品用組成物中の重合性化合物や硬化剤と結合を形成できると、この結合は熱伝導に寄与すると考えられる。例えば、重合性化合物は、式(1)で示す化合物であってもよく、それ以外の重合性化合物であってもよい。 The inorganic filler may be treated with a coupling agent and then surface-modified with a compound having a polymerizable group such as epoxy (polymerizable compound). For example, boron nitride (h-BN) treated with a silane coupling agent is surface-modified with a polymerizable compound. If the boron nitride surface-modified with a polymerizable compound can form a bond with the polymerizable compound or curing agent in the composition for electronic components, this bond is believed to contribute to heat conduction. For example, the polymerizable compound may be a compound represented by formula (1) or other polymerizable compounds.
[その他の構成要素]
本発明の組成物において、含有することのできるその他の構成要素は、特に限定されない。例えばエポキシ以外の重合性基を持つ重合性化合物、非重合性化合物、重合開始剤、及び溶媒などが挙げられる。
[Other components]
Other constituents that can be contained in the composition of the present invention are not particularly limited. Examples thereof include polymerizable compounds having a polymerizable group other than epoxy, non-polymerizable compounds, polymerization initiators, and solvents.
エポキシ以外の重合性基を持つ重合性化合物は、本発明の電子材料の特性を低下させない限りにおいて、特に制限は無く、公知の重合性化合物を使用できる。その中でも、アクリル化合物やスチレン系化合物などのラジカル重合する化合物が好ましく使用出来、液晶性を持つようなこれら化合物が、より好適に使用できる。
重合開始剤は、例えば熱重合開始剤、光カチオン重合開始剤、および光アニオン重合開始剤などが挙げられる。熱カチオン重合開始剤はスルホニウム塩系、三フッ化ホウ素-アミン錯体、ジシアンアジド、有機酸ヒドラジド、トルエンスルホン酸エステルなどが挙げられる。また光カチオン開始剤は、スルホニウム塩系、ヨードニウム塩系、非イオン系などが知られている。さらに光アニオン開始剤は、オキシム系、カーバメート系、グアニジウム-カルボン酸塩系、ニフェジピン系などが知られている。
The polymerizable compound having a polymerizable group other than epoxy is not particularly limited as long as it does not deteriorate the properties of the electronic material of the present invention, and known polymerizable compounds can be used. Among them, radically polymerizable compounds such as acrylic compounds and styrene compounds can be preferably used, and those compounds having liquid crystallinity can be used more preferably.
Polymerization initiators include, for example, thermal polymerization initiators, photocationic polymerization initiators, and photoanion polymerization initiators. Thermal cationic polymerization initiators include sulfonium salts, boron trifluoride-amine complexes, dicyanazides, organic acid hydrazides, and toluenesulfonic acid esters. Sulfonium salt-based, iodonium salt-based, and nonionic photo-cationic initiators are known. Furthermore, known photoanionic initiators include oxime-based, carbamate-based, guanidinium-carboxylate-based, and nifedipine-based initiators.
本発明組成物に、アクリル化合物やスチレン系化合物などのラジカル重合する化合物を含む場合は、ラジカル重合開始剤を使用してもよい。 When the composition of the present invention contains a radically polymerizable compound such as an acrylic compound or a styrenic compound, a radical polymerization initiator may be used.
本発明の組成物は溶媒を含有してもよい。該組成物の重合は溶媒中で行っても、無溶媒で行ってもよい。好ましい溶媒は、例えば、1,4-ジオキサン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、3-メトキシ-3-メチル-1-ブタノール、ジプロピレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、N-メチル-2-ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、γ-ブチロラクトン、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、2-エチルヘキサノール、1-プロパノール、イソブチルアルコール、n-ブタノール、2-ペンタノン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、ジアセトンアルコール、エチレングリコールが挙げられる。溶媒は1種単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。 The composition of the invention may contain a solvent. The composition may be polymerized in a solvent or without a solvent. Preferred solvents are, for example, 1,4-dioxane, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, Propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monobutyl ether, 3-methoxy-3-methyl-1-butanol, dipropylene glycol methyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, N -methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether propionate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate , γ-butyrolactone, methyl lactate, ethyl lactate, butyl lactate, 2-ethylhexanol, 1-propanol, isobutyl alcohol, n-butanol, 2-pentanone, methyl isobutyl ketone, diisobutyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, diacetone alcohol , ethylene glycol. A solvent may be used individually by 1 type, or may be used in mixture of 2 or more types.
本発明の組成物は高い重合性を有するので、取扱いを容易にするために、安定剤を添加してもよい。このような安定剤は、公知のものを制限なく使用できる。例えば、ハイドロキノン、4-エトキシフェノール、及び3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシトルエン(BHT)が挙げられる。 Since the composition of the present invention has high polymerizability, a stabilizer may be added to facilitate handling. Any known stabilizer can be used without limitation. Examples include hydroquinone, 4-ethoxyphenol, and 3,5-di-t-butyl-4-hydroxytoluene (BHT).
さらに、電子部品用組成物の粘度や色を調整するために添加剤(酸化物等)を添加してもよい。例えば、白色にするための酸化チタン、黒色にするためのカーボンブラック、粘度を調整するためのシリカの微粉末を挙げることができる。また、機械的強度をさらに増すために、例えば、ガラス、カーボンファイバーなどの無機繊維や、それらのクロス、又は、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミドなどの合成繊維、又は、超分子を添加してもよい。 Furthermore, additives (such as oxides) may be added to adjust the viscosity and color of the composition for electronic parts. For example, titanium oxide for whitening, carbon black for blackening, and silica fine powder for adjusting viscosity can be used. In addition, in order to further increase the mechanical strength, for example, inorganic fibers such as glass and carbon fibers, their cloths, synthetic fibers such as polyvinyl formal, polyvinyl butyral, polyester, polyamide, polyimide, or supramolecules are used. may be added.
[電子部品用材料]
本発明の電子部品用材料は、上記第2の実施の形態に係る電子部品用組成物を硬化させた硬化物を用途に応じて成形したものである。例えば、電子部品用材料を放熱部材として適用できる。
[Materials for electronic parts]
The electronic component material of the present invention is obtained by molding a cured product obtained by curing the electronic component composition according to the second embodiment according to the application. For example, an electronic component material can be applied as a heat dissipation member.
電子部品用材料は、本発明の組成物を重合(硬化)させることによって得られる重合体(エポキシ樹脂)である。この重合体は、高い熱伝導性を有するとともに、化学的安定性、耐熱性、硬度及び機械的強度などに優れている。なお、前記機械的強度とは、ヤング率、引っ張り強度、引き裂き強度、曲げ強度、曲げ弾性率、衝撃強度などである。 The electronic component material is a polymer (epoxy resin) obtained by polymerizing (curing) the composition of the present invention. This polymer has high thermal conductivity and is excellent in chemical stability, heat resistance, hardness, mechanical strength, and the like. The mechanical strength includes Young's modulus, tensile strength, tearing strength, bending strength, bending elastic modulus, impact strength, and the like.
本発明の組成物は、熱硬化性樹脂である。熱硬化性樹脂は、原料となる組成物を加熱することで、組成物に含まれるモノマーを高分子化させ、さらに三次元架橋させること等により、硬化する。この際の加熱温度は、本発明の組成物が液晶相(ブルー相)を示す温度範囲であることが好ましい。また本発明の組成物は、硬化をある程度進めることにより、液晶温度範囲が上昇する場合もある。このような場合は、上昇した液晶温度範囲において硬化させてもよい。 The composition of the invention is a thermosetting resin. A thermosetting resin is cured by heating a composition as a raw material to polymerize a monomer contained in the composition, and further three-dimensionally crosslink the composition. The heating temperature at this time is preferably within a temperature range in which the composition of the present invention exhibits a liquid crystal phase (blue phase). Further, the liquid crystal temperature range of the composition of the present invention may be increased by proceeding with curing to some extent. In such cases, it may be cured in an elevated liquid crystal temperature range.
本発明の硬化物は、ブルー相に由来する、二重ねじれシリンダー構造を内包すると考えられる。このような特徴的な構造に由来し、本発明の硬化物は、高い熱伝導性などの特性を有する。 The cured product of the present invention is considered to contain a double-twisted cylinder structure derived from the blue phase. Due to such a characteristic structure, the cured product of the present invention has properties such as high thermal conductivity.
硬化させる温度は、一定であってもよく、段階的に上昇または降下させてもよい。後者の場合、最初の硬化温度は、材料の放熱特性を向上させるため、組成物またはその硬化物が液晶相を示す温度が好ましい。また耐熱性を向上させるため、最初の硬化温度より高い温度で加熱することが好ましい。異なる温度で段階的に硬化させる場合、硬化物の製造時間を短縮するため、一定かつ異なる温度にした複数の加熱装置を用い、硬化させることが好ましい。 The curing temperature may be constant, or may be increased or decreased stepwise. In the latter case, the initial curing temperature is preferably a temperature at which the composition or its cured product exhibits a liquid crystal phase, in order to improve the heat dissipation properties of the material. Moreover, in order to improve heat resistance, it is preferable to heat at a temperature higher than the initial curing temperature. In the case of stepwise curing at different temperatures, in order to shorten the production time of the cured product, it is preferable to cure using a plurality of heating devices having constant and different temperatures.
熱重合による熱硬化温度は、20℃~350℃、好ましくは20℃~250℃、より好ましくは50℃~200℃の範囲である。硬化時間は、5秒~10時間、好ましくは1分~8時間、より好ましくは5分~5時間の範囲である。重合後は、応力ひずみなどを抑制するために徐冷が好ましい。また、再加熱処理を行い、ひずみなどを緩和させてもよい。 The thermosetting temperature by thermal polymerization is in the range of 20°C to 350°C, preferably 20°C to 250°C, more preferably 50°C to 200°C. Curing times range from 5 seconds to 10 hours, preferably from 1 minute to 8 hours, more preferably from 5 minutes to 5 hours. After polymerization, slow cooling is preferable in order to suppress stress strain and the like. In addition, reheating treatment may be performed to relax strain and the like.
より架橋させるために架橋剤を添加してもよい。これにより、耐薬品性及び耐熱性に極めて優れた重合体(硬化物)を得られる。このような架橋剤は、公知のものを制限なく使用できるが、例えば、トリメチロールプロパントリス(3-メルカプトプロピオネート)などが挙げられる。 A cross-linking agent may be added for better cross-linking. Thereby, a polymer (cured product) having extremely excellent chemical resistance and heat resistance can be obtained. As such a cross-linking agent, known ones can be used without limitation, and examples thereof include trimethylolpropane tris (3-mercaptopropionate).
本発明の電子部品用材料は、シート、フィルム、薄膜、繊維、成形体などの形状で使用できる。好ましい形状は、フィルム及び薄膜である。フィルム及び薄膜は、電子部品用組成物を基板に塗布した状態又は基板で挟んだ状態で重合させることによって得られる。また、溶媒を含有する電子部品用組成物を、基板に塗布し溶媒を除去することによっても得られる。さらに、フィルムについては、重合体のプレス成形によっても得られる。なお、本明細書におけるシートの膜厚は1mm以上であり、フィルムの膜厚は5μm以上、好ましくは10~900μmであり、より好ましくは20~800μmであり、薄膜の膜厚は5μm未満である。膜厚は用途に応じて適宜変更してよい。 The electronic component material of the present invention can be used in the form of sheets, films, thin films, fibers, moldings, and the like. Preferred shapes are films and thin films. Films and thin films are obtained by polymerizing a composition for electronic parts in a state of being coated on a substrate or sandwiched between substrates. It can also be obtained by applying a solvent-containing composition for electronic parts to a substrate and removing the solvent. Films can also be obtained by press molding of polymers. In this specification, the thickness of the sheet is 1 mm or more, the thickness of the film is 5 μm or more, preferably 10 to 900 μm, more preferably 20 to 800 μm, and the thickness of the thin film is less than 5 μm. . The film thickness may be appropriately changed depending on the application.
本発明の電子部品用材料は、高熱伝導性に加え、化学的安定性、耐熱性、硬度及び機械的強度などの優れた特性をも有する。よって、放熱板、放熱シート、放熱フィルム、放熱塗膜、放熱接着材、放熱成形品などに有用である。 The electronic component material of the present invention has excellent properties such as chemical stability, heat resistance, hardness and mechanical strength in addition to high thermal conductivity. Therefore, it is useful for heat radiation plates, heat radiation sheets, heat radiation films, heat radiation coatings, heat radiation adhesives, heat radiation moldings, and the like.
本発明の組成物から形成された電子部品用材料を上記では放熱材料として用いることを説明したが、電子部品用材料の用途は放熱材料に限られない。例えば、封止材や接着材料として用いてもよい。 Although the use of the electronic component material formed from the composition of the present invention as a heat dissipation material has been described above, the application of the electronic component material is not limited to the heat dissipation material. For example, it may be used as a sealing material or an adhesive material.
[電子部品用組成物の製造方法]
電子部品用組成物とは、本発明の組成物である材料を指し、熱伝導性を高めるため無機フィラーを含有してもよく、無機フィラーに対するカップリング処理の実施は問わない。電子部品用組成物の製造例として、無機フィラーにカップリング処理を施す場合の製造方法を説明する。カップリング処理は公知の方法を適用できる。
[Method for producing composition for electronic parts]
The electronic component composition refers to a material that is the composition of the present invention, and may contain an inorganic filler to increase thermal conductivity, and the inorganic filler may or may not be subjected to a coupling treatment. As an example of producing a composition for electronic parts, a production method in which an inorganic filler is subjected to a coupling treatment will be described. A known method can be applied to the coupling treatment.
一例として、まず無機フィラー粒子とカップリング剤を溶媒に加える。スターラー等を用いて撹拌したのち、放置する。溶媒乾燥後に真空乾燥機等を用いて真空条件下で加熱処理をする。この無機フィラー粒子に溶媒を加えて、超音波処理により粉砕する。遠心分離機を用いてこの溶液を分離精製する。上澄みを捨てたのち、溶媒を加えて同様の操作を数回行う。オーブンを用いて精製後の無機フィラー粒子を乾燥させる。 As an example, the inorganic filler particles and the coupling agent are first added to the solvent. After stirring with a stirrer or the like, leave to stand. After drying the solvent, heat treatment is performed under vacuum conditions using a vacuum dryer or the like. A solvent is added to the inorganic filler particles, and the particles are pulverized by ultrasonic treatment. This solution is separated and purified using a centrifuge. After discarding the supernatant, the solvent is added and the same operation is repeated several times. An oven is used to dry the inorganic filler particles after purification.
次にカップリング処理された無機フィラー粒子と重合性化合物を、メノウ乳鉢等を用いて混合したのち、2軸ロール等を用いて混練する。その後、超音波処理及び遠心分離によって分離精製する。 Next, the coupling-treated inorganic filler particles and the polymerizable compound are mixed using an agate mortar or the like, and then kneaded using a twin-screw roll or the like. Then, it is separated and purified by ultrasonic treatment and centrifugation.
さらにアミン系硬化剤を加え、メノウ乳鉢等を用いて混合したのち、2軸ロール等を用いて混練する。これにより、溶媒を含有しない電子部品用組成物が得られる。 Further, an amine-based curing agent is added, mixed using an agate mortar or the like, and then kneaded using a twin-screw roll or the like. Thereby, a solvent-free composition for electronic parts is obtained.
[電子部品用材料の製造方法]
一例として、溶媒を含有しない電子部品用組成物を用いて、電子部品用材料としてのフィルムを製造する方法を説明する。
[Method for producing electronic component material]
As an example, a method for producing a film as a material for electronic parts using a solvent-free composition for electronic parts will be described.
溶媒を含有しない電子部品用組成物を、圧縮成形機を用いて加熱板中にはさみ、圧縮成形により成形する。重合性化合物が所定の温度、時間で重合し重合体を形成する。さらに適切な時間、温度で後硬化を施してもよい。なお、圧縮成形時の圧力は、50~500kgf/cm2が好ましく、より好ましくは70~250kgf/cm2である。硬化時の圧力は基本的には高い方が好ましい。しかし、金型の流動性や、目的とする物性(どちら向きの熱伝導率を重視するかなど)によって適宜変更し、適切な圧力を加えることが好ましい。 A solvent-free composition for electronic components is sandwiched between hot plates using a compression molding machine and molded by compression molding. A polymerizable compound is polymerized at a predetermined temperature and time to form a polymer. Further, post-curing may be performed at an appropriate time and temperature. The pressure during compression molding is preferably 50-500 kgf/cm 2 , more preferably 70-250 kgf/cm 2 . Basically, the higher the pressure during curing, the better. However, it is preferable to apply an appropriate pressure by appropriately changing the fluidity of the mold and the desired physical properties (such as which direction of thermal conductivity is emphasized).
なお、電子部品用組成物は一部を硬化させた状態(半硬化状態)とすると、扱い易くなる。例えば、半硬化状態の組成物をシート状に形成し、好みの形に切り取り、これを好適な部材と部材の間に配置し貼りあわせてもよい。 When the composition for electronic parts is in a partially cured state (semi-cured state), it becomes easier to handle. For example, the semi-cured composition may be formed into a sheet, cut into a desired shape, placed between suitable members, and bonded together.
溶媒を含有する電子部品用組成物を用いて、電子部品用材料としてのフィルムを製造する方法を説明する。 A method for producing a film as a material for electronic parts using a composition for electronic parts containing a solvent will be described.
基板上に電子部品用組成物を塗布し、溶媒を乾燥除去して膜厚の均一な塗膜層を形成する。塗布方法は、例えば、スピンコート、ロールコート、カテンコート、フローコート、プリント、マイクログラビアコート、グラビアコート、ワイヤーバーコート、スリットコート、デップコート、スプレーコート、メニスカスコート法などが挙げられる。 A composition for electronic parts is applied onto a substrate, and the solvent is removed by drying to form a coating layer having a uniform thickness. Examples of coating methods include spin coating, roll coating, caten coating, flow coating, printing, micro gravure coating, gravure coating, wire bar coating, slit coating, dip coating, spray coating, and meniscus coating.
溶媒の乾燥除去は、例えば、室温での風乾、ホットプレートでの乾燥、乾燥炉での乾燥、温風や熱風の吹き付けなどにより実施できる。溶媒除去の条件は特に限定されず、溶媒がおおむね除去され、塗膜層の流動性がなくなるまで乾燥すればよい。 Drying removal of the solvent can be carried out, for example, by air drying at room temperature, drying on a hot plate, drying on a drying oven, blowing warm air or hot air, or the like. Conditions for removing the solvent are not particularly limited, and drying may be performed until most of the solvent is removed and the fluidity of the coating film layer is lost.
[電子部品]
電子部品は、例えば発熱部を有する電子デバイスが挙げられる。本発明の電子部品用材料を放熱部材として用いる場合は、放熱部材を前記発熱部に接触するように電子デバイスに配置する。放熱部材の形状は、放熱板、放熱シート、放熱フィルム、放熱接着材、放熱成形品などのいずれであってもよい。このように、放熱部材により電子デバイスに生じた熱を放熱させ、熱による故障を回避し、電子デバイスを備える電子機器の寿命を延ばせる。
[Electronic parts]
An electronic component includes, for example, an electronic device having a heat generating portion. When the electronic component material of the present invention is used as a heat radiating member, the heat radiating member is arranged in the electronic device so as to be in contact with the heat generating portion. The shape of the heat dissipating member may be any of a heat dissipating plate, a heat dissipating sheet, a heat dissipating film, a heat dissipating adhesive, a heat dissipating molded article, and the like. In this way, the heat generated in the electronic device is dissipated by the heat dissipating member, so that failure due to heat can be avoided and the life of the electronic equipment including the electronic device can be extended.
電子デバイスの一例として、半導体素子が挙げられる。放熱部材は、高熱伝導性に加えて、高耐熱性、高絶縁性を有する。そのため、半導体素子の中でも高電力のためより効率的な放熱機構を必要とする絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(Insulated Gate Bipolar Transistor、IGBT)に特に有効である。IGBTは半導体素子のひとつで、MOSFETをゲート部に組み込んだバイポーラトランジスタであり、電力制御の用途で使用される。IGBTを備えた電子機器には、大電力インバータの主変換素子、無停電電源装置、交流電動機の可変電圧可変周波数制御装置、鉄道車両の制御装置、ハイブリッドカー、エレクトリックカーなどの電動輸送機器、IH調理器などを挙げることができる。 An example of an electronic device is a semiconductor element. The heat dissipation member has high heat resistance and high insulation in addition to high thermal conductivity. Therefore, it is particularly effective for an insulated gate bipolar transistor (IGBT), which requires a more efficient heat dissipation mechanism due to its high power among semiconductor devices. An IGBT is one of semiconductor elements, and is a bipolar transistor with a MOSFET incorporated in its gate, and is used for power control. Electronic devices equipped with IGBTs include main conversion elements of large power inverters, uninterruptible power supplies, variable voltage variable frequency control devices for AC motors, control devices for railway vehicles, electric transportation equipment such as hybrid cars and electric cars, and IH. cooking utensils and the like.
[式(1)および式(2)で表される化合物、およびカイラル化合物の合成方法]
式(1)および式(2)で表される化合物、およびカイラル化合物は、有機合成化学における公知の手法を組合せることにより合成できる。出発物質に目的の重合性基及び環構造を導入する方法は、例えば、ホーベン-ワイル(Houben-Weyl, Methods of Organic Chemistry, Georg Thieme Verlag, Stuttgart)、オーガニック・シンセシーズ(Organic Syntheses, John Wiley & Sons, Inc.)、オーガニック・リアクションズ(Organic Reactions, John Wiley & Sons, Inc.)、コンプリヘンシブ・オーガニック・シンセシス(Comprehensive Organic Synthesis, Pergamon Press)、新実験化学講座(丸善)などの成書に記載されている。また、特開2006-265527号公報を参照してもよい。さらに実施例でも一部を開示する。
[Method for Synthesizing Compounds Represented by Formula (1) and Formula (2) and Chiral Compounds]
The compounds represented by formulas (1) and (2) and the chiral compound can be synthesized by combining known techniques in synthetic organic chemistry. Methods for introducing the desired polymerizable group and ring structure into the starting material include, for example, Houben-Weyl, Methods of Organic Chemistry, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, Organic Syntheses, John Wiley & Sons, Inc.), Organic Reactions (John Wiley & Sons, Inc.), Comprehensive Organic Synthesis (Pergamon Press), Shin Jikken Kagaku Koza (Maruzen), etc. Are listed. Also, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-265527 may be referred to. Furthermore, a part is disclosed also in an Example.
以下に、本発明に対して実施例を用いて詳細に説明する。しかし本発明は、実施例に記載された内容に限定されるものではない。なお温度の記載がない場合は、23℃で測定を行った。 Hereinafter, the present invention will be described in detail using examples. However, the invention is not limited to what is described in the examples. Measurements were performed at 23° C. unless the temperature was described.
[NMR測定]
NMRは、VARIAN社製のVARIAN NMR SYSTEMで計測した。1H NMR測定での磁場強度は500MHzであり、試料はCDCl3などの重水素化溶媒に溶解させ、測定は室温で行った。この際、積算回数は8回である。内部標準は、テトラメチルシランである。NMRの符号のうち、sはシングレット、dはダブレット、tはトリプレット、mはマルチプレット、brはブロードを意味する。
[NMR measurement]
NMR was measured by VARIAN NMR SYSTEM manufactured by VARIAN. The magnetic field strength in the 1 H NMR measurements was 500 MHz, the samples were dissolved in deuterated solvents such as CDCl 3 , and the measurements were performed at room temperature. At this time, the number of integration times is eight. The internal standard is tetramethylsilane. Among the NMR codes, s means singlet, d doublet, t triplet, m multiplet, and br broad.
[ブルー相の確認]
ホットステージ(メトラー トレド社製)付き偏光顕微鏡(ニコン社製)を用いて行った。組成物をスライドガラスに滴下し、80℃で2分間加熱し、溶媒を蒸発させた。その後組成物を等方相まで加熱し、降温させて相変化を観察した。降温速度は3℃/minで測定した。
ブルー相の同定は、以下のように行った。すなわち、等方相から液晶相へ転移する温度の近傍で、上下の偏光板の偏光の角度を約80度としたときに、サンプルの旋光性に伴う着色現象がみられ、かつ偏光の角度を90度としたときに暗視野となる状態を、ブルー相とした。
[Confirmation of blue phase]
A polarizing microscope (manufactured by Nikon Corporation) with a hot stage (manufactured by Mettler Toledo Corporation) was used. The composition was dropped onto a glass slide and heated at 80° C. for 2 minutes to evaporate the solvent. The composition was then heated to the isotropic phase and cooled to observe the phase change. The temperature drop rate was measured at 3°C/min.
Identification of the blue phase was performed as follows. That is, in the vicinity of the temperature at which the isotropic phase transitions to the liquid crystal phase, when the angle of polarization of the upper and lower polarizing plates is about 80 degrees, a coloring phenomenon is observed due to the optical rotation of the sample, and the angle of polarization is changed to A blue phase was defined as a state in which the field of view was dark when set to 90 degrees.
[熱伝導率の測定]
(株)アイフェイズ製、ai-Phase Mobile 1u熱拡散率測定装置により、サンプルの厚み方向の熱拡散率を測定した。サンプルの比熱(c、J/(Kg))と密度(ρ、g/m3)から、以下の式に従い、熱伝導率(W/(Km))を求めた。
κ=αxcxρ
このとき、比熱は(株)リガク製DSC型高感度示差走査熱量計Thermo Plus EVO2 DSC-8231で測定した。比重は、新光電子(株)製比電子はかり式比重計DME-220により測定した。
[Measurement of thermal conductivity]
The thermal diffusivity in the thickness direction of the sample was measured using an ai-Phase Mobile 1u thermal diffusivity measuring device manufactured by i-Phase Co., Ltd. From the specific heat (c, J/(Kg)) and density (ρ, g/m 3 ) of the sample, the thermal conductivity (W/(Km)) was obtained according to the following formula.
κ=α×c×ρ
At this time, the specific heat was measured with a DSC-type high-sensitivity differential scanning calorimeter Thermo Plus EVO2 DSC-8231 manufactured by Rigaku Corporation. The specific gravity was measured with a specific gravity meter DME-220 manufactured by Shinko Denshi Co., Ltd.
[エポキシ化合物および硬化剤]
式(1)で表されるエポキシ化合物として、下記式(1-9-1)、式(1-10-1)、および式(1-10-2)で表される化合物を実施例に使用した。これらの化合物は、以下合成例1および特願2021-083058号に従い、合成した。
カイラル化合物として、下記(CL-1-1)で表されるフェノール誘導体を実施例に使用した。この化合物は、実施例1に記載した通り合成した。
硬化剤としては、下記式(2-2-1)および式(2-2-2)で表される化合物を使用した。式(2-2-1)で表される化合物は特願2021-097293号に従い、合成した。式(2-2-2)で表される化合物はEuropean Journal of Medicinal Chemistry,46,488(2011).に従い合成した。
[Epoxy compound and curing agent]
As epoxy compounds represented by formula (1), compounds represented by the following formulas (1-9-1), (1-10-1), and (1-10-2) are used in Examples. bottom. These compounds were synthesized according to Synthesis Example 1 and Japanese Patent Application No. 2021-083058.
As a chiral compound, a phenol derivative represented by (CL-1-1) below was used in Examples. This compound was synthesized as described in Example 1.
Compounds represented by the following formulas (2-2-1) and (2-2-2) were used as curing agents. A compound represented by formula (2-2-1) was synthesized according to Japanese Patent Application No. 2021-097293. The compound represented by formula (2-2-2) is described in European Journal of Medicinal Chemistry, 46, 488 (2011). Synthesized according to
[硬化促進剤]
イミダゾール系の硬化促進剤であるキュアゾールSIZ(四国化成工業株式会社製)を、精製せずにそのまま使用した。
[Curing accelerator]
Curesol SIZ (manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.), which is an imidazole-based curing accelerator, was used as it was without purification.
[合成例1]
式(1-9-1)で表される化合物の合成
市販の4-ブロモ-3-メチルフェノール 10.0g(53.5mmol)、6-ブロモ-1-ヘキセン 9.20g(56.4mmol)、およびK2CO3 9.30g(67.3mmol)の混合物を、メチルエチルケトン(100ml)中、20時間還流した。反応液を冷却後、純水(100ml)およびトルエン(100ml)を加え、分液操作を行った。有機層を無水MgSO4で乾燥後、ろ過し、溶媒を減圧留去した。残渣をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、トルエン)で精製することにより、4-(5-ヘキセニルオキシ)-2-メチルブロモベンゼンを得た。収量14.2g(収率99%)。
[Synthesis Example 1]
Synthesis of compound represented by formula (1-9-1)
A mixture of 10.0 g (53.5 mmol) of commercially available 4-bromo-3-methylphenol, 9.20 g (56.4 mmol) of 6-bromo-1-hexene, and 9.30 g (67.3 mmol) of K 2 CO 3 was refluxed in methyl ethyl ketone (100 ml) for 20 hours. After cooling the reaction solution, pure water (100 ml) and toluene (100 ml) were added to separate the layers. After drying the organic layer over anhydrous MgSO 4 , it was filtered and the solvent was removed under reduced pressure. The residue was purified by column chromatography (silica gel, toluene) to give 4-(5-hexenyloxy)-2-methylbromobenzene. Yield 14.2 g (99% yield).
特願2021-083058号に記載の方法に従い、上記4-(5-ヘキセニルオキシ)-2-メチルブロモベンゼンを用い、4-(5-ヘキセニルオキシ)-2-メチルフェニルボロン酸を合成した。収量7.55g(収率61%)。 According to the method described in Japanese Patent Application No. 2021-083058, 4-(5-hexenyloxy)-2-methylphenylboronic acid was synthesized using the above 4-(5-hexenyloxy)-2-methylbromobenzene. Yield 7.55 g (61% yield).
4-(5-ヘキセニルオキシ)-2-メチルフェニルボロン酸 7.55g(32.2mmol)、化合物(1-9-1-a) 8.00g(27.8mmol)、テトラキストリフェニルフォスフィンパラジウム(0) 880mg、およびNa2CO3 5.72g(54.0mmol)の混合物を、THF/純水=80/80ml混合溶媒中、窒素気流下で、4時間還流した。反応液を冷却後、純水(100ml)およびトルエン(100ml)を加え、分液操作を行った。有機層を無水MgSO4で乾燥後、ろ過し、溶媒を減圧留去した。残渣をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ヘプタン/トルエン=10/1→5/1)および再結晶(エタノール)で精製することにより、化合物(1-9-1-b)を得た。収量9.15g(収率83%)。なお上記化合物(1-9-1-a)はEP1013649Aと同様の方法で合成した。 4-(5-hexenyloxy)-2-methylphenylboronic acid 7.55 g (32.2 mmol), compound (1-9-1-a) 8.00 g (27.8 mmol), tetrakistriphenylphosphine palladium ( A mixture of 880 mg of 0) and 5.72 g (54.0 mmol) of Na 2 CO 3 was refluxed for 4 hours in a mixed solvent of THF/pure water=80/80 ml under a nitrogen stream. After cooling the reaction solution, pure water (100 ml) and toluene (100 ml) were added to separate the layers. After drying the organic layer over anhydrous MgSO 4 , it was filtered and the solvent was removed under reduced pressure. The residue was purified by column chromatography (silica gel, heptane/toluene=10/1→5/1) and recrystallization (ethanol) to obtain compound (1-9-1-b). Yield 9.15 g (83% yield). The above compound (1-9-1-a) was synthesized in the same manner as in EP1013649A.
式(1-9-1-b)で表される化合物を、mCPBAを用いて酸化した。得られた生成物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、トルエン/酢酸エチル=20/1)および再結晶(エタノール)で精製することにより、化合物(1-9-1)を得た。収量8.10g(収率82%)。 A compound represented by formula (1-9-1-b) was oxidized using mCPBA. The resulting product was purified by column chromatography (silica gel, toluene/ethyl acetate=20/1) and recrystallization (ethanol) to obtain compound (1-9-1). Yield 8.10 g (82% yield).
相転移点(℃);C・66.6・N・102.4・I
1H―NMR(ppm,CDCl3);7.61,7.58,7.37,7.30(AA’BB’,8H),7.20(d,1H,J=8.50Hz),6.84(d,1H,J=3.00Hz),6.80(dd,1H,J=8.00,2.50Hz),4.02(t,2H,6.50Hz),3.05-2.75,2.53-2.50(m,8H),2.31(s,3H),2.00-1.82,1.74-1.50(m,8H).
Phase transition point (°C); C 66.6 N 102.4 I
1 H-NMR (ppm, CDCl 3 ); 7.61, 7.58, 7.37, 7.30 (AA'BB', 8H), 7.20 (d, 1H, J = 8.50 Hz), 6.84 (d, 1H, J = 3.00Hz), 6.80 (dd, 1H, J = 8.00, 2.50Hz), 4.02 (t, 2H, 6.50Hz), 3.05 -2.75, 2.53-2.50 (m, 8H), 2.31 (s, 3H), 2.00-1.82, 1.74-1.50 (m, 8H).
[実施例1]
式(CL-1-1)で表される化合物の合成
NaH 2.0g(60%、50mmol)およびテトラブチルアンモニウムヨージド 1.53g(4.14mmol)を、窒素雰囲気下、DMF(脱水、16ml)に分散させた。氷浴上、この混合物に、イソソルビド 3.03g(20.7mmol)のDMF(32ml)溶液を加えた。0~5℃を維持しながら、反応溶液を30分攪拌した。この温度で、p-アリルオキシベンジルクロリド 8.35g(45.7mmol)を加え、その後室温で60時間攪拌した。反応液にトルエン(50ml)と純水(50ml)を加え、分液を行った。有機層を純水(20ml)で2回洗浄後、無水MgSO4で乾燥した。ろ過及び溶媒を減圧留去後、得られた生成物をカラムクロマトグラフィー(トルエン:酢酸エチル=10:1)で精製することにより、化合物(CL-1-1-a)を得た。収量6.90g(収率76%)。
p-アリルオキシベンジルクロリドは、Journal of Organic Chemistry,85,2752(2020)に従って、合成した。
[Example 1]
Synthesis of compound represented by formula (CL-1-1)
2.0 g (60%, 50 mmol) NaH and 1.53 g (4.14 mmol) tetrabutylammonium iodide were dispersed in DMF (dry, 16 ml) under a nitrogen atmosphere. A solution of 3.03 g (20.7 mmol) of isosorbide in DMF (32 ml) was added to this mixture on an ice bath. The reaction solution was stirred for 30 minutes while maintaining 0-5°C. At this temperature, 8.35 g (45.7 mmol) of p-allyloxybenzyl chloride was added, followed by stirring at room temperature for 60 hours. Toluene (50 ml) and pure water (50 ml) were added to the reaction liquid to separate the layers. The organic layer was washed twice with pure water (20 ml) and dried over anhydrous MgSO4 . After filtration and evaporation of the solvent under reduced pressure, the resulting product was purified by column chromatography (toluene:ethyl acetate=10:1) to obtain compound (CL-1-1-a). Yield 6.90 g (76% yield).
p-Allyloxybenzyl chloride was synthesized according to Journal of Organic Chemistry, 85, 2752 (2020).
化合物(CL-1-1-a) 500mg(1.14mmol)、PdCl2(PPh3)2 40mg(0.057mmol)、およびギ酸アンモニウム 720mg(11mmol)の混合物を、THF(10ml)中、窒素雰囲気下、12時間還流した。冷却後、反応物に酢酸エチル(40ml)および純水(20ml)を加え、分液した。有機層を無水MgSO4で乾燥し、ろ過及び溶媒を減圧留去した。得られた生成物をカラムクロマトグラフィー(トルエン:酢酸エチル=2:1)で精製することにより、化合物(CL-1-1)を得た。収量0.29g(収率71%)。 A mixture of 500 mg (1.14 mmol) of compound (CL-1-1-a), 40 mg (0.057 mmol) of PdCl 2 (PPh 3 )2, and 720 mg (11 mmol) of ammonium formate was prepared in THF (10 ml) in a nitrogen atmosphere. It was refluxed for 12 hours. After cooling, ethyl acetate (40 ml) and pure water (20 ml) were added to the reaction mixture to separate the layers. The organic layer was dried over anhydrous MgSO4 , filtered and the solvent was removed under reduced pressure. The resulting product was purified by column chromatography (toluene:ethyl acetate=2:1) to obtain compound (CL-1-1). Yield 0.29 g (71% yield).
融点(℃);122.5~128.2℃
1H―NMR(ppm,CDCl3);9.21(brs、2H),7.15-7.09(m,4H),6.74-6.71(m,4H),4.64-4.35(m,6H),4.08-3.74(m,5H),3.48(t,1H,J=8.00Hz).
Melting point (°C); 122.5-128.2°C
1 H-NMR (ppm, CDCl 3 ); 9.21 (brs, 2H), 7.15-7.09 (m, 4H), 6.74-6.71 (m, 4H), 4.64- 4.35 (m, 6H), 4.08-3.74 (m, 5H), 3.48 (t, 1H, J=8.00Hz).
[実施例2]から[実施例7]、[比較例1]および[比較例2]
以下の表1に示す混合比で、硬化促進剤を含有しない組成物2から組成物7を調製した。溶剤はシクロペンタノンを用い、固形分濃度を20wt%とした。なお、表中の括弧内の数字は、原料化合物全体に占める各原料のモル%である。
[Example 2] to [Example 7], [Comparative Example 1] and [Comparative Example 2]
Compositions 2 to 7 containing no curing accelerator were prepared at the mixing ratios shown in Table 1 below. Cyclopentanone was used as the solvent, and the solid concentration was 20 wt %. The numbers in parentheses in the table are mol% of each raw material in the whole raw material compound.
表1 ブルー相を持つ組成物
Table 1 Compositions with blue phase
[実施例8]
組成物2から調製した硬化物の熱伝導率の測定
上記組成物2の固形分全体に対し、1重量%のキュアゾールSIZを添加した組成物(組成物2C)を調製した。この組成物2Cを、深さ0.2mmの窪みを有する0.5cm四方のPTFEシート上に入れ、50℃の温度に加温したホットプレート上にて5分間保持後、115℃の温度に加温したホットプレート上にて60分間保持し、厚みが0.05~0.2mmの円形片を取り出した。この硬化物(硬化物2C)の熱伝導率は、サンプルの厚み方向で0.58W/m・Kであった。
[Example 8]
Measurement of Thermal Conductivity of Cured Material Prepared from Composition 2 A composition (composition 2C) was prepared by adding 1% by weight of CURESOL SIZ to the total solid content of composition 2 above. This composition 2C was placed on a 0.5 cm square PTFE sheet having a depression of 0.2 mm in depth, held for 5 minutes on a hot plate heated to a temperature of 50 ° C., and then heated to a temperature of 115 ° C. It was kept on a heated hot plate for 60 minutes, and a circular piece with a thickness of 0.05 to 0.2 mm was taken out. The thermal conductivity of this cured product (cured product 2C) was 0.58 W/m·K in the thickness direction of the sample.
[実施例9]
上記実施例8と同様の方法で、組成物3にキュアゾールSIZを添加した組成物(組成物3C)を調製し、該組成物3Cの熱伝導率を測定した。その結果サンプルの厚み方向で0.55W/m・Kであった。
[Example 9]
A composition (composition 3C) was prepared by adding Cursol SIZ to composition 3 in the same manner as in Example 8, and the thermal conductivity of composition 3C was measured. As a result, it was 0.55 W/m·K in the thickness direction of the sample.
[比較例3]
上記実施例8と同様の方法で、組成物R1にキュアゾールSIZを添加した組成物(組成物R1C)を調製し、該組成物R1Cの熱伝導率を測定した。その結果サンプルの厚み方向で0.31W/m・Kであった。
[Comparative Example 3]
A composition (composition R1C) was prepared by adding Cursol SIZ to composition R1 in the same manner as in Example 8, and the thermal conductivity of composition R1C was measured. As a result, it was 0.31 W/m·K in the thickness direction of the sample.
上記のように、本発明の組成物は、高い熱伝導率を与えることが分かる。 As noted above, the compositions of the present invention are found to provide high thermal conductivity.
本発明の技術は、半導体素子のパッケージ用材料に好適に使用できる。また接着剤などその他のエポキシ樹脂に対する代替用途にも、使用できる。 The technology of the present invention can be suitably used for packaging materials for semiconductor devices. It can also be used for alternative applications to other epoxy resins such as adhesives.
Claims (13)
式(1)中、Repは、独立して、オキシラニルを含む炭素数2から12の基であり、隣り合わないCH2はOで置換されていてもよく、Xは、独立して、単結合、-CH2CH2-、-CH2O-、-CH=CH-、-C≡C-、-OCO-、または-COO-であり、R1は、独立して、水素、フッ素、炭素数1から8のアルキル、炭素数1から8のアルコキシ、炭素数2から8のアルケニル、またはRepであり、これらアルキル、アルコキシ、およびアルケニルの1つの-CH2-は-CO-で置換していても良く、Aは1,4-フェニレン、シクロヘキサン-1,4-ジイル、シクロヘキセン-1,4-ジイルであり、nは0から2である。 3. The composition according to claim 2, wherein the epoxy compound is a compound represented by formula (1).
In formula (1), R ep is independently a group having 2 to 12 carbon atoms including oxiranyl, non-adjacent CH 2 may be substituted with O, and X is independently a single a bond, —CH 2 CH 2 —, —CH 2 O—, —CH═CH—, —C≡C—, —OCO—, or —COO—, and R 1 is independently hydrogen, fluorine, alkyl having 1 to 8 carbon atoms, alkoxy having 1 to 8 carbon atoms, alkenyl having 2 to 8 carbon atoms, or R ep , wherein one —CH 2 — of these alkyl, alkoxy or alkenyl is substituted with —CO—; A is 1,4-phenylene, cyclohexane-1,4-diyl, cyclohexene-1,4-diyl, and n is 0 to 2.
式(CL-1)中、それぞれの芳香環上の少なくとも1つの水素は、メチル、メトキシ、またはOHで置換されてもよい。 A chiral compound represented by formula (CL-1).
In formula (CL-1), at least one hydrogen on each aromatic ring may be replaced with methyl, methoxy, or OH.
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