JP2023102284A - Heat-conductive resin composition, heat-conductive resin sheet, heat dissipation laminate, heat dissipation circuit board, semiconductor device, and power module - Google Patents

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俊行 田中
Toshiyuki Tanaka
敏行 澤村
Toshiyuki Sawamura
紗絵 谷口
Sae TANIGUCHI
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Abstract

To provide a heat-conductive resin composition which can suppress unevenness of a coating surface, that is, a resin sheet surface, even when a content of boron nitride aggregated particles is increased to a certain degree in order to further improve heat conductivity.SOLUTION: Provided is a heat-conductive resin composition comprising a heat-curable resin, heat-conductive filler, and silica nanoparticles, wherein an average particle diameter of the silica nanoparticles in 1 nm to 100 nm, a content of the silica nanoparticles is more than 2.5 mass% and equal to or less than 10 mass% relative to 100 mass% of a total solid content of the heat-conductive resin composition, the heat-conductive filler includes boron nitride aggregated particles, an average particle diameter of the aggregated particles is 5 μm to 100 μm, and a content of the heat-conductive filler is 60 mass% to 85 mass% relative to 100 mass% of the total solid content of the heat-conductive resin composition.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、熱伝導性を有する熱伝導性樹脂組成物、並びに、当該組成物から形成される熱伝導性樹脂シート、当該熱伝導性樹脂シートを備えた放熱積層体、放熱性回路基板、半導体装置およびパワーモジュールに関する。 The present invention relates to a thermally conductive resin composition having thermal conductivity, a thermally conductive resin sheet formed from the composition, a heat-dissipating laminate, a heat-dissipating circuit board, a semiconductor device, and a power module comprising the thermally-conductive resin sheet.

近年、鉄道・自動車・産業用、一般家電用等の様々な分野で使用されているパワー半導体デバイスは、更なる小型化・低コスト化・高効率化等の為に、従来のSiパワー半導体から、SiC、AlN、GaN等を使用したパワー半導体へ移行しつつある。
パワー半導体デバイスは、一般的には、複数の半導体デバイスを共通のヒートシンク上に配してパッケージングしたパワー半導体モジュールとして利用される。
In recent years, power semiconductor devices used in various fields such as railways, automobiles, industry, and general home appliances are shifting from conventional Si power semiconductors to power semiconductors using SiC, AlN, GaN, etc. for further miniaturization, cost reduction, efficiency improvement, etc.
A power semiconductor device is generally used as a power semiconductor module in which a plurality of semiconductor devices are arranged on a common heat sink and packaged.

このようなパワー半導体デバイスの実用化に向けて、種々の課題が指摘されているが、そのうちの一つにデバイスからの発熱の問題がある。パワー半導体デバイスは、高温で作動させることにより高出力・高密度化が可能となる一方、デバイスのスイッチングなどに伴う発熱は、パワー半導体デバイスの信頼性を低下させることが懸念されている。 Various problems have been pointed out for the practical use of such power semiconductor devices, one of which is the problem of heat generation from the devices. Power semiconductor devices can be operated at high temperatures to achieve high output and high density. On the other hand, there is concern that heat generated due to device switching, etc., will reduce the reliability of power semiconductor devices.

また、近年、電気・電子分野において、集積回路の高密度化に伴う発熱が大きな問題となっており、これらの分野でも、いかに熱を放散するかが緊急の課題となっている。例えば、パソコンの中央演算装置、電気自動車のモーター等の制御に用いられる半導体装置の安定動作を行う際、放熱のためにヒートシンク、放熱フィン等が不可欠になっており、半導体装置とヒートシンク等とを結合する部材として、熱伝導性及び絶縁性を両立可能な部材が求められている。 In addition, in recent years, in the electrical and electronic fields, heat generation accompanying high density of integrated circuits has become a serious problem, and how to dissipate heat has become an urgent issue in these fields as well. For example, when a semiconductor device used to control the central processing unit of a personal computer, a motor of an electric vehicle, etc., is operated stably, a heat sink, heat radiation fin, etc. are indispensable for heat dissipation, and a member that can combine thermal conductivity and insulation is required as a member that connects the semiconductor device and the heat sink.

熱伝導性及び絶縁性を両立可能な部材として、従来から、アルミナ基板や窒化アルミニウム基板などの熱伝導性の高いセラミック基板が使用されてきた。しかし、セラミックス基板では、衝撃で割れやすい、薄膜化が困難で小型化が難しい、といった課題を抱えていた。
そこで、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂と無機フィラーを用いた放熱シートが提案されている。
Ceramic substrates with high thermal conductivity, such as alumina substrates and aluminum nitride substrates, have conventionally been used as members capable of achieving both thermal conductivity and insulation. However, ceramic substrates had problems such as being susceptible to cracking due to impact, and being difficult to make thinner and more compact.
Therefore, a heat dissipation sheet using a thermosetting resin such as an epoxy resin and an inorganic filler has been proposed.

熱硬化性樹脂と無機フィラーを用いた放熱シートに関しては、例えば特許文献1において、Tgが60℃以下のエポキシ樹脂と窒化ホウ素を含有する放熱樹脂シートであって、窒化ホウ素の含有量が30体積%以上、60体積%以下である放熱樹脂シートが提案されている。 Regarding a heat-dissipating sheet using a thermosetting resin and an inorganic filler, for example, Patent Document 1 proposes a heat-dissipating resin sheet containing an epoxy resin having a Tg of 60° C. or less and boron nitride, wherein the boron nitride content is 30% by volume or more and 60% by volume or less.

窒化ホウ素(以下「BN」とも称する。)は、絶縁性のセラミックであり、熱伝導性、固体潤滑性、化学的安定性、耐熱性に優れるという特徴を有することから、近年、電気・電子材料分野で特に着目されている材料である。 Boron nitride (hereinafter also referred to as “BN”) is an insulating ceramic, and has the characteristics of excellent thermal conductivity, solid lubricity, chemical stability, and heat resistance.

特許文献2には、熱硬化性樹脂と、窒化ホウ素の二次焼結粒子とを含む熱伝導性シート用樹脂組成物であって、熱伝導性シートの121℃でのプレッシャークッカーテストにおける72時間後の抽出水のpHが6.5以上8.5以下となるように両性酸化物のナノ粒子を配合することを特徴とする熱伝導性シート用樹脂組成物が開示されている。 Patent Document 2 discloses a resin composition for a thermally conductive sheet containing a thermosetting resin and secondary sintered particles of boron nitride, wherein nanoparticles of an amphoteric oxide are blended so that the pH of extracted water after 72 hours in a pressure cooker test at 121° C. of the thermally conductive sheet is 6.5 or more and 8.5 or less.

特許文献3には、信頼性に優れた半導体装置を安定的に製造でき、保存安定性に優れた熱伝導性樹脂組成物として、エポキシ樹脂、熱伝導性フィラー、動的光散乱法による平均粒子径D50が1~100nmのシリカナノ粒子を含み、上記シリカナノ粒子の含有量が、当該熱伝導性樹脂組成物の全固形分100質量%に対し、0.3~2.5質量%であり、上記熱伝導性フィラーは、鱗片状窒化ホウ素の一次粒子により構成されている二次凝集粒子を含む熱伝導性樹脂組成物が開示されている。 Patent Document 3 describes a thermally conductive resin composition that can stably produce a semiconductor device with excellent reliability and has excellent storage stability, as a thermally conductive resin composition that includes an epoxy resin, a thermally conductive filler, and silica nanoparticles having an average particle diameter D50 of 1 to 100 nm according to a dynamic light scattering method. A thermally conductive resin composition containing secondary aggregated particles is disclosed.

特開2017-036415号公報JP 2017-036415 A 特開2012-224676号公報JP 2012-224676 A 特開2017-025186号公報JP 2017-025186 A

前述のように、窒化ホウ素の凝集粒子は、絶縁性及び熱伝導性に優れているため、熱伝導性及び絶縁性が求められる樹脂シートを形成するには極めて有用な材料である。
しかし、熱伝導性をさらに高めるために、窒化ホウ素の凝集粒子の含有量をある程度増やすと、樹脂シートを形成した際、シート表面に凸凹が生じるようになり、当該樹脂シートを導電体に接合した際に隙間が生じ易くなる。そのため、熱伝導率が低下したり、絶縁性が低下したりするなどの要因となりやすかった。
As described above, aggregated particles of boron nitride are excellent in insulating properties and thermal conductivity, and therefore are extremely useful materials for forming resin sheets that require thermal conductivity and insulating properties.
However, if the content of the boron nitride agglomerated particles is increased to some extent in order to further increase the thermal conductivity, when the resin sheet is formed, the surface of the sheet becomes uneven, and the resin sheet becomes easy to create gaps when joined to the conductor. Therefore, it tends to be a factor such as a decrease in thermal conductivity and a decrease in insulation.

そこで本発明は、熱伝導性をさらに高めるために、窒化ホウ素の凝集粒子の含有量をある程度増やしても、塗布面すなわち樹脂シートを形成した際の表面の凸凹を抑制することができる熱伝導性樹脂組成物及び熱伝導性樹脂シートを提供せんとするものである。 Therefore, the present invention aims to provide a thermally conductive resin composition and a thermally conductive resin sheet that can suppress the unevenness of the coated surface, that is, the surface when the resin sheet is formed, even if the content of the boron nitride aggregated particles is increased to a certain extent in order to further increase the thermal conductivity.

本発明は、上記課題を解決するために、次に説明する第1~第15の態様の構成を有する発明であるのが好ましい。
[1]本発明の第1の態様は、熱硬化性樹脂と、無機フィラーとして熱伝導性フィラー及びシリカナノ粒子とを含む熱伝導性樹脂組成物であって、
前記シリカナノ粒子の平均粒子径が1nm以上100nm以下であり、
前記シリカナノ粒子の含有量が、当該熱伝導性樹脂組成物の全固形分100質量%に対し、2.5質量%より多く10質量%以下であり、
前記熱伝導性フィラーは、窒化ホウ素の凝集粒子を含み、前記凝集粒子の平均粒子径は5μm以上100μm以下であり、
前記熱伝導性フィラーの含有量は、当該熱伝導性樹脂組成物の全固形分100質量%に対し、60質量%以上85質量%以下である、熱伝導性樹脂組成物である。
[2]本発明の第2の態様は、前記第1の態様において、前記熱伝導性フィラーのうち、前記窒化ホウ素の凝集粒子が75質量%以上を占める、熱伝導性樹脂組成物である。
[3]本発明の第3の態様は、前記第1又は第2の態様において、前記窒化ホウ素の凝集粒子の弾性率が48MPa以上である、熱伝導性樹脂組成物である。
[4]本発明の第4の態様は、前記第1~第3の何れか一の態様において、前記窒化ホウ素の凝集粒子の破壊強度が20MPa以下である、熱伝導性樹脂組成物である。
[5]本発明の第5の態様は、前記第1~第4の何れか一の態様において、前記シリカナノ粒子の平均粒子径に対する、前記窒化ホウ素の凝集粒子の平均粒子径の粒子径比(BN/シリカ)が100~50,000である、熱伝導性樹脂組成物である。
[6]本発明の第6の態様は、前記第1~第5の何れか一の態様において、前記シリカナノ粒子は、有機金属化合物により表面処理されたものである、熱伝導性樹脂組成物である。
[7]本発明の第7の態様は、前記第1~第6の何れか一の態様において、前記熱硬化性樹脂として、一分子当たりエポキシ基を3つ以上有し、分子量650以下の多官能エポキシ樹脂を含む、熱伝導性樹脂組成物である。
[8]本発明の第8の態様は、前記第7の態様において、前記多官能エポキシ樹脂が、分子内に4個以上のグリシジル基を有するエポキシ樹脂である熱伝導性樹脂組成物である。
[9]本発明の第9の態様は、前記第1~第8の何れか一の態様において、前記熱伝導性樹脂組成物の固形分から無機粒子を除いた樹脂成分100質量%に対し、質量平均分子量10,000以上のポリマーを10質量%以上30質量%未満含む、熱伝導性樹脂組成物である。
In order to solve the above-described problems, the present invention preferably has the first to fifteenth aspects described below.
[1] A first aspect of the present invention is a thermally conductive resin composition comprising a thermosetting resin, and a thermally conductive filler and silica nanoparticles as inorganic fillers,
The average particle size of the silica nanoparticles is 1 nm or more and 100 nm or less,
The content of the silica nanoparticles is more than 2.5% by mass and 10% by mass or less with respect to 100% by mass of the total solid content of the thermally conductive resin composition,
The thermally conductive filler contains aggregated particles of boron nitride, and the average particle diameter of the aggregated particles is 5 μm or more and 100 μm or less,
Content of the said thermally conductive filler is a thermally conductive resin composition which is 60 mass % or more and 85 mass % or less with respect to 100 mass % of total solid content of the said thermally conductive resin composition.
[2] A second aspect of the present invention is the thermally conductive resin composition according to the first aspect, wherein the aggregated particles of boron nitride account for 75% by mass or more of the thermally conductive filler.
[3] A third aspect of the present invention is the thermally conductive resin composition according to the first or second aspect, wherein the elastic modulus of the aggregated particles of boron nitride is 48 MPa or more.
[4] A fourth aspect of the present invention is the thermally conductive resin composition according to any one of the first to third aspects, wherein the breaking strength of the aggregated particles of boron nitride is 20 MPa or less.
[5] A fifth aspect of the present invention is a thermally conductive resin composition according to any one of the first to fourth aspects, wherein the particle size ratio of the average particle size of the aggregated particles of boron nitride to the average particle size of the silica nanoparticles (BN/silica) is 100 to 50,000.
[6] A sixth aspect of the present invention is the thermally conductive resin composition according to any one of the first to fifth aspects, wherein the silica nanoparticles are surface-treated with an organometallic compound.
[7] A seventh aspect of the present invention is a thermally conductive resin composition according to any one of the first to sixth aspects, wherein the thermosetting resin comprises a polyfunctional epoxy resin having three or more epoxy groups per molecule and a molecular weight of 650 or less.
[8] An eighth aspect of the present invention is the thermally conductive resin composition according to the seventh aspect, wherein the polyfunctional epoxy resin is an epoxy resin having 4 or more glycidyl groups in the molecule.
[9] A ninth aspect of the present invention is a thermally conductive resin composition according to any one of the first to eighth aspects, comprising a polymer having a mass average molecular weight of 10,000 or more in an amount of 10% by mass or more and less than 30% by mass, based on 100% by mass of the resin component excluding inorganic particles from the solid content of the thermally conductive resin composition.

[10]本発明の第10の態様は、前記第1~第9の何れか一の態様の熱伝導性樹脂組成物から形成された熱伝導性樹脂シートである。
[11]本発明の第11の態様は、前記第10の態様において、硬化後の厚み方向の熱伝導率が10W/mK以上となる熱伝導性樹脂シートである。
[12]本発明の第12の態様は、前記第10又は11の態様の熱伝導性樹脂シートを備えた放熱積層体である。
[13]本発明の第13の態様は、前記第10又は11の態様の熱伝導性樹脂シートを備えた放熱性回路基板である。
[14]本発明の第14の態様は、前記第13の態様の放熱性回路基板を備えた半導体装置である。
[15]本発明の第15の態様は、前記第10又は11の態様の熱伝導性樹脂シートを備えたパワーモジュールである。
[10] A tenth aspect of the present invention is a thermally conductive resin sheet formed from the thermally conductive resin composition according to any one of the first to ninth aspects.
[11] An eleventh aspect of the present invention is the thermally conductive resin sheet according to the tenth aspect, which has a thermal conductivity of 10 W/mK or more in the thickness direction after curing.
[12] A twelfth aspect of the present invention is a heat dissipation laminate comprising the thermally conductive resin sheet according to the tenth or eleventh aspect.
[13] A thirteenth aspect of the present invention is a heat dissipating circuit board comprising the thermally conductive resin sheet according to the tenth or eleventh aspect.
[14] A fourteenth aspect of the present invention is a semiconductor device comprising the heat-dissipating circuit board according to the thirteenth aspect.
[15] A fifteenth aspect of the present invention is a power module comprising the thermally conductive resin sheet according to the tenth or eleventh aspect.

本発明が提案する熱伝導性樹脂組成物は、熱伝導性をさらに高めるために、窒化ホウ素の凝集粒子の含有量をある程度増やしても、具体的には、当該熱伝導性樹脂組成物の全固形分100質量%に対して60質量%以上としても、当該熱伝導性樹脂組成物から形成した樹脂シート表面の凸凹を抑制することができる。よって、当該樹脂シートを導電体に接合して積層体を形成した際、樹脂シートと導電体との接合界面に隙間が生じるのを抑制することができ、積層体の熱伝導率が低下したり、絶縁性が低下したりするのを防ぐことができる。
本発明が提案する熱伝導性樹脂組成物を用いてシートを作製した場合に、シート表面の凸凹を抑制できる理由は定かではないが、シリカナノ粒子を所定量以上含ませることにより、窒化ホウ素の凝集粒子間の摩擦が低減され、熱伝導性樹脂組成物の流動性が高まるため、熱伝導性樹脂組成物を塗布して乾燥させた時に塗布表面の再配列が起こりやすくなり、シート表面の凸凹を抑制できるものと推定される。
In the thermally conductive resin composition proposed by the present invention, even if the content of the aggregated particles of boron nitride is increased to some extent in order to further increase the thermal conductivity, specifically, the total solid content of the thermally conductive resin composition is 100%. Therefore, when the resin sheet is bonded to a conductor to form a laminate, it is possible to suppress the formation of a gap at the bonding interface between the resin sheet and the conductor, and it is possible to prevent deterioration in the thermal conductivity and insulation of the laminate.
It is not clear why the unevenness of the sheet surface can be suppressed when the thermally conductive resin composition proposed by the present invention is used to produce the sheet surface, but it is presumed that the inclusion of a predetermined amount or more of silica nanoparticles reduces the friction between the aggregated particles of boron nitride and increases the fluidity of the thermally conductive resin composition.

カードハウス構造を有する窒化ホウ素凝集粒子の一例に係る粒子断面図の概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram of a cross-sectional view of particles according to an example of aggregated boron nitride particles having a card house structure.

以下に、本発明の実施の形態の一例について詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変形して実施することができる。 An example of an embodiment of the present invention will be described in detail below. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention.

<<本熱伝導性樹脂組成物>>
本発明の実施の形態の一例に係る熱伝導性樹脂組成物(「本熱伝導性樹脂組成物」と称する。)は、熱硬化性樹脂と、無機フィラーとして熱伝導性フィラー及びシリカナノ粒子とを含むものであり、必要に応じてさらに、その他のポリマー、硬化剤、硬化促進剤、有機溶剤、その他の成分を含むものである。
<<This Thermally Conductive Resin Composition>>
A thermally conductive resin composition according to an example of the embodiment of the present invention (referred to as "the present thermally conductive resin composition") contains a thermosetting resin, and a thermally conductive filler and silica nanoparticles as inorganic fillers, and if necessary, further contains other polymers, curing agents, curing accelerators, organic solvents, and other components.

本熱伝導性樹脂組成物は、粉末状、スラリー状、液状、固形状、或いは、シート状などに成形された成形体のいずれであってもよい。 The thermally conductive resin composition may be in the form of powder, slurry, liquid, solid, or a sheet-like molded body.

<熱硬化性樹脂>
本熱伝導性樹脂組成物に含まれる熱硬化性樹脂は、熱によって硬化する樹脂であればよい。例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂等を挙げることができる。これらの中で、粘度、耐熱性、吸湿性、取扱い性の観点から、エポキシ樹脂が好ましい。
<Thermosetting resin>
The thermosetting resin contained in the present thermally conductive resin composition may be any resin that is cured by heat. Examples thereof include epoxy resins, phenol resins, polycarbonate resins, unsaturated polyester resins, urethane resins, melamine resins, and urea resins. Among these, epoxy resins are preferred from the viewpoint of viscosity, heat resistance, hygroscopicity, and handleability.

熱硬化性樹脂の含有量は、本熱伝導性樹脂組成物の固形分から無機フィラーを除いた樹脂成分100質量%に対し、5~99質量%であるのが好ましい。
熱硬化性樹脂の含有量が5質量%以上であれば、成形性が良好となるから好ましく、他方、99質量%以下であれば、他の成分の含有量を確保することができ、熱伝導性を高めることができるから好ましい。
かかる観点から、熱硬化性樹脂の含有量は、本熱伝導性樹脂組成物の固形分から無機フィラーを除いた無機フィラーを除いた樹脂成分100質量%に対し、5~99質量%であるのが好ましく、中でも10質量%以上、中でも20質量%以上、中でも30質量%以上、中でも40質量%以上、中でも50質量%以上であるのがさらに好ましい一方、98質量%以下の割合で含有することがさらに好ましい。
The content of the thermosetting resin is preferably 5 to 99% by mass with respect to 100% by mass of the resin component excluding the inorganic filler from the solid content of the present thermally conductive resin composition.
If the content of the thermosetting resin is 5% by mass or more, it is preferable because the moldability is improved.
From this point of view, the content of the thermosetting resin is preferably 5 to 99% by mass with respect to 100% by mass of the resin component excluding the inorganic filler from the solid content of the present thermally conductive resin composition, 10% by mass or more, 20% by mass or more, 30% by mass or more, 40% by mass or more, and more preferably 50% by mass or more.

(エポキシ樹脂)
本熱伝導性樹脂組成物に含まれる熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂は特に好ましい。
エポキシ樹脂とは、分子内に1個以上のオキシラン環(エポキシ基)を有する化合物の総称である。また、エポキシ樹脂に含まれるオキシラン環(エポキシ基)は、脂環式エポキシ基、グリシジル基のどちらでも構わない。反応速度もしくは耐熱性の観点から、グリシジル基であることがより好ましい。
(Epoxy resin)
Epoxy resin is particularly preferable as the thermosetting resin contained in the present thermally conductive resin composition.
Epoxy resin is a general term for compounds having one or more oxirane rings (epoxy groups) in the molecule. The oxirane ring (epoxy group) contained in the epoxy resin may be either an alicyclic epoxy group or a glycidyl group. A glycidyl group is more preferable from the viewpoint of reaction rate or heat resistance.

エポキシ樹脂としては、例えば、エポキシ基含有ケイ素化合物、脂肪族型エポキシ樹脂、ビスフェノールAまたはF型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、多官能型エポキシ樹脂、高分子型エポキシ樹脂等を挙げることができる。 Examples of epoxy resins include epoxy group-containing silicon compounds, aliphatic type epoxy resins, bisphenol A or F type epoxy resins, novolac type epoxy resins, alicyclic epoxy resins, glycidyl ester type epoxy resins, polyfunctional epoxy resins, polymer type epoxy resins, and the like.

前記エポキシ樹脂は、芳香族オキシラン環(エポキシ基)含有化合物であってもよい。
その具体例としては、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールAD、ビスフェノールS、テトラメチルビスフェノールA、テトラメチルビスフェノールF、テトラメチルビスフェノールAD、テトラメチルビスフェノールS、テトラフルオロビスフェノールAなどのビスフェノール類をグリシジル化したビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型のエポキシ樹脂、ジヒドロキシナフタレン、9,9-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フルオレンなどの2価のフェノール類をグリシジル化したエポキシ樹脂、1,1,1-トリス(4-ヒドロキシフェニル)メタンなどのトリスフェノール類をグリシジル化したエポキシ樹脂、1,1,2,2-テトラキス(4-ヒドロキシフェニル)エタンなどのテトラキスフェノール類をグリシジル化したエポキシ樹脂、フェノールノボラック、クレゾールノボラック、ビスフェノールAノボラック、臭素化ビスフェノールAノボラックなどのノボラック類をグリシジル化したノボラック型エポキシ樹脂などを挙げることができる。
The epoxy resin may be an aromatic oxirane ring (epoxy group)-containing compound.
Specific examples thereof include bisphenol-type epoxy resins obtained by glycidylating bisphenols such as bisphenol A, bisphenol F, bisphenol AD, bisphenol S, tetramethylbisphenol A, tetramethylbisphenol F, tetramethylbisphenol AD, tetramethylbisphenol S, and tetrafluorobisphenol A; biphenyl-type epoxy resins; dihydroxynaphthalene; Examples include epoxy resins obtained by glycidylating trisphenols such as hydroxyphenyl)methane; epoxy resins obtained by glycidylating tetrakisphenols such as 1,1,2,2-tetrakis(4-hydroxyphenyl)ethane;

中でも、本熱伝導性樹脂組成物に含まれるエポキシ樹脂は、「高分子量エポキシ樹脂」及び「多官能エポキシ樹脂」のいずれか一種又はこれらの二種類を含有するのが好ましい。 Above all, the epoxy resin contained in the present thermally conductive resin composition preferably contains either one of "high molecular weight epoxy resin" and "polyfunctional epoxy resin" or both of them.

なお、本熱伝導性樹脂組成物に含まれる高分子量エポキシ樹脂および多官能エポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂等のビスフェノール類をグリシジル化した各種ビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル類をグリシジル化した各種ビフェニル型のエポキシ樹脂、ジヒドロキシナフタレン、9,9-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フルオレンなどの2つの水酸基を有する芳香族性を有する化合物類をグリシジル化したエポキシ樹脂、1,1,1-トリス(4-ヒドロキシフェニル)メタンなどのトリスフェノール類をグリシジル化したエポキシ樹脂、1,1,2,2-テトラキス(4-ヒドロキシフェニル)エタンなどのテトラキスフェノール類をグリシジル化したエポキシ樹脂、フェノールノボラック、クレゾールノボラック、ビスフェノールAノボラック、臭素化ビスフェノールAノボラックなどのノボラック類をグリシジル化したノボラック型エポキシ樹脂、およびシリコーン含有エポキシ樹脂から選ばれる等の1種又は2種以上の組み合わせを挙げることができる。但し、これらに限定するものではない。 Epoxy resins other than the high molecular weight epoxy resin and the polyfunctional epoxy resin contained in the present thermally conductive resin composition include, for example, various bisphenol-type epoxy resins obtained by glycidylating bisphenols such as bisphenol A-type epoxy resin and bisphenol F-type epoxy resin, various biphenyl-type epoxy resins obtained by glycidylating biphenyls, and epoxy resins obtained by glycidylating aromatic compounds having two hydroxyl groups such as dihydroxynaphthalene and 9,9-bis(4-hydroxyphenyl)fluorene. , 1,1,1-tris(4-hydroxyphenyl)methane or the like, epoxy resins obtained by glycidylating trisphenols such as 1,1,1-tris(4-hydroxyphenyl)methane, epoxy resins obtained by glycidylating tetrakisphenols such as 1,1,2,2-tetrakis(4-hydroxyphenyl)ethane, novolac-type epoxy resins obtained by glycidylating novolacs such as phenol novolak, cresol novolak, bisphenol A novolak, brominated bisphenol A novolak, and silicone-containing epoxy resins. I can. However, it is not limited to these.

(高分子量エポキシ樹脂)
本熱伝導性樹脂組成物は、質量平均分子量10,000以上のポリマーを含んでいることが好ましく、当該ポリマーの好ましい一例として、高分子量エポキシ樹脂を挙げることができる。
前記高分子量エポキシ樹脂としては、例えばビスフェノールA型骨格、ビスフェノールF型骨格、ビスフェノールA/F混合型骨格、ナフタレン骨格、フルオレン骨格、ビフェニル呼格、アントラセン骨格、ピレン骨格、キサンテン骨格、アダマンタン骨格及びジシクロペンタジエン骨格からなる群から選択された少なくとも1つの骨格を有するフェノキシ樹脂を挙げることができる。
(high molecular weight epoxy resin)
The thermally conductive resin composition preferably contains a polymer having a mass average molecular weight of 10,000 or more, and a preferred example of the polymer is a high molecular weight epoxy resin.
Examples of the high molecular weight epoxy resin include phenoxy resins having at least one skeleton selected from the group consisting of a bisphenol A skeleton, a bisphenol F skeleton, a bisphenol A/F mixed skeleton, a naphthalene skeleton, a fluorene skeleton, a biphenyl vocative, anthracene skeleton, a pyrene skeleton, a xanthene skeleton, an adamantane skeleton, and a dicyclopentadiene skeleton.

前記高分子量エポキシ樹脂としては、例えば、下記式(1)で表される構造(以下、「構造(1)」と称す場合がある。)および下記式(2)で表される構造(以下、「構造(2)」と称す場合がある。)から選ばれる少なくとも一つの構造を有するエポキシ樹脂を挙げることができる。 Examples of the high molecular weight epoxy resin include epoxy resins having at least one structure selected from a structure represented by the following formula (1) (hereinafter sometimes referred to as "structure (1)") and a structure represented by the following formula (2) (hereinafter sometimes referred to as "structure (2)").

Figure 2023102284000001
Figure 2023102284000001

式(1)中、RおよびRはそれぞれ有機基を表し、少なくとも一方は分子量16以上の有機基であり、式(2)中、Rは2価の環状有機基を表す。 In formula (1), R 1 and R 2 each represent an organic group, at least one of which is an organic group having a molecular weight of 16 or more, and in formula (2), R 3 represents a divalent cyclic organic group.

なお、「有機基」とは、炭素原子を含む基であれば如何なる基でも含むものであり、具体的に例えば、アルキル基、アルケニル基、アリール基等が挙げられ、それらはハロゲン原子や、ヘテロ原子を有する基や、他の炭化水素基で置換されていても構わない。以下においても同様である。 The term "organic group" includes any group as long as it contains a carbon atom, and specific examples thereof include alkyl groups, alkenyl groups, aryl groups, etc., which may be substituted with a halogen atom, a heteroatom-containing group, or another hydrocarbon group. The same applies to the following.

また、高分子量エポキシ樹脂として、下記式(3)で表される構造(以下、「構造(3)」と称す場合がある。)を有するエポキシ樹脂を挙げることができる。 Further, as the high-molecular-weight epoxy resin, an epoxy resin having a structure represented by the following formula (3) (hereinafter sometimes referred to as "structure (3)") can be mentioned.

Figure 2023102284000002
Figure 2023102284000002

式(3)中、R、R、R、Rは、それぞれ分子量15以上の有機基を表す。 In formula (3), R 4 , R 5 , R 6 and R 7 each represent an organic group having a molecular weight of 15 or more.

上記式(1)において、RおよびRのうちの少なくとも一方は、分子量が16以上、好ましくは分子量16~1000の有機基を表し、例えば、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基等のアルキル基やフェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、フルオレニル基等のアリール基を挙げることができる。RおよびRは共に分子量16以上の有機基であってもよく、一方が分子量16以上の有機基で、他方が分子量15以下の有機基又は水素原子であってもよい。好ましくは、一方が分子量16以上の有機基で他方が分子量15以下の有機基であり、特にいずれか一方がメチル基で、他方がフェニル基であることが、樹脂粘度等の取扱い性の制御が容易になることや、硬化物の強度の観点から好ましい。 In the above formula (1), at least one of R 1 and R 2 represents an organic group having a molecular weight of 16 or more, preferably 16 to 1000, and examples thereof include alkyl groups such as ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group and heptyl group, and aryl groups such as phenyl group, tolyl group, xylyl group, naphthyl group and fluorenyl group. Both R 1 and R 2 may be organic groups with a molecular weight of 16 or more, or one may be an organic group with a molecular weight of 16 or more and the other may be an organic group with a molecular weight of 15 or less or a hydrogen atom. Preferably, one is an organic group having a molecular weight of 16 or more and the other is an organic group having a molecular weight of 15 or less, and in particular, one of them is a methyl group and the other is a phenyl group.

上記式(2)において、Rは2価の環状有機基であり、ベンゼン環構造、ナフタレン環構造、フルオレン環構造等の芳香族環構造であってもよいし、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン等の脂肪族環構造であってもよい。また、それらは独立に、炭化水素基、又はハロゲン原子等の置換基を有していても構わない。2価の結合部は、単一の炭素原子にある2価基であっても構わないし、異なる炭素原子にある2価基であっても構わない。好ましくは、炭素数6~100の2価の芳香族基、シクロプロパンやシクロヘキサンのような炭素数2~100のシクロアルカンに由来する基を挙げることができる。特に、下記式(4)で表される3,3,5-トリメチル-1,1-シクロへキシレン基(以下、「構造(4)」と称す場合がある。)が、樹脂粘度等の取扱い性の制御や硬化物の強度の観点から好ましい。 In the above formula (2), R 3 is a divalent cyclic organic group, and may be an aromatic ring structure such as a benzene ring structure, a naphthalene ring structure, or a fluorene ring structure, or an aliphatic ring structure such as cyclobutane, cyclopentane, or cyclohexane. Moreover, they may independently have a substituent such as a hydrocarbon group or a halogen atom. A divalent bond can be a divalent group on a single carbon atom or a divalent group on different carbon atoms. Preferred are divalent aromatic groups having 6 to 100 carbon atoms and groups derived from cycloalkanes having 2 to 100 carbon atoms such as cyclopropane and cyclohexane. In particular, a 3,3,5-trimethyl-1,1-cyclohexylene group represented by the following formula (4) (hereinafter sometimes referred to as "structure (4)") is preferable from the viewpoint of control of handleability such as resin viscosity and strength of the cured product.

Figure 2023102284000003
Figure 2023102284000003

上記式(3)において、R、R、R、Rは、それぞれ分子量15以上の有機基である。好ましくは分子量15~1000のアルキル基であり、特にR、R、R、Rのすべてがメチル基であることが、樹脂粘度等の取扱い性の制御や硬化物の強度の観点から好ましい。 In formula (3) above, R 4 , R 5 , R 6 and R 7 each represent an organic group having a molecular weight of 15 or more. An alkyl group having a molecular weight of 15 to 1000 is preferable, and it is particularly preferable that all of R 4 , R 5 , R 6 and R 7 are methyl groups from the viewpoint of control of handleability such as resin viscosity and strength of the cured product.

高分子量エポキシ樹脂は、特に構造(1)および構造(2)のいずれか一方と、構造(3)とを含むエポキシ樹脂であることが、得られる硬化物である放熱シートの吸湿性の低減と強度保持の性能の両立の観点から好ましい。 The high-molecular-weight epoxy resin is preferably an epoxy resin containing either one of the structure (1) and the structure (2) and the structure (3), from the viewpoint of both reducing the hygroscopicity of the resulting cured heat-dissipating sheet and maintaining its strength.

このような高分子量エポキシ樹脂は、一般的なビスフェノールA、ビスフェノールF骨格を有するエポキシ樹脂と比較して、疎水性の炭化水素および芳香族構造を多く含むため、高分子量エポキシ樹脂を配合することにより、得られる硬化物である放熱シートの吸湿量を低減することができる。
また、吸湿量を低減するという観点から、高分子量エポキシ樹脂は疎水性構造である構造(1)、(2)、(3)を多く含むものが好ましく、具体的には質量平均分子量が10,000以上のエポキシ樹脂であることが好ましく、また質量平均分子量が20,000以上のエポキシ樹脂であることがより好ましく、さらに質量平均分子量が30,000以上、例えば30,000~40,000のエポキシ樹脂であることがより一層好ましい。
Such high-molecular-weight epoxy resins contain more hydrophobic hydrocarbons and aromatic structures than general epoxy resins having a bisphenol A or bisphenol-F skeleton. Therefore, by blending high-molecular-weight epoxy resins, it is possible to reduce the amount of moisture absorbed by the resulting heat-dissipating sheet, which is a cured product.
From the viewpoint of reducing moisture absorption, the high-molecular-weight epoxy resin preferably contains a large amount of structures (1), (2), and (3) which are hydrophobic structures. Specifically, it is preferably an epoxy resin having a weight average molecular weight of 10,000 or more, more preferably an epoxy resin having a weight average molecular weight of 20,000 or more, and even more preferably an epoxy resin having a weight average molecular weight of 30,000 or more, for example, 30,000 to 40,000. .

また、高分子量エポキシ樹脂はより疎水性であることが好ましく、かかる観点から、エポキシ成分のエポキシ当量は大きい方がよく、具体的には5,000g/当量以上が好ましく、7,000g/当量以上、例えば8,000~15,000g/当量がより好ましい。 Further, the high-molecular-weight epoxy resin is preferably more hydrophobic, and from this point of view, the epoxy equivalent of the epoxy component is preferably large, specifically preferably 5,000 g/equivalent or more, more preferably 7,000 g/equivalent or more, for example, 8,000 to 15,000 g/equivalent.

なお、エポキシ樹脂の質量平均分子量とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定されたポリスチレン換算の値である。
また、エポキシ当量とは、「1当量のエポキシ基を含むエポキシ樹脂の質量」と定義され、JIS K7236に準じて測定することができる。
In addition, the mass average molecular weight of the epoxy resin is a polystyrene-equivalent value measured by gel permeation chromatography.
The epoxy equivalent is defined as "the mass of an epoxy resin containing one equivalent of an epoxy group" and can be measured according to JIS K7236.

このような高分子量エポキシ樹脂は、1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 Such high molecular weight epoxy resins may be used alone or in combination of two or more.

高分子量エポキシ樹脂の含有量は、本熱伝導性樹脂組成物の固形分から無機フィラーを除いた樹脂成分100質量%に対し、10質量%以上30質量%未満であるのが好ましい。
高分子量エポキシ樹脂の含有量が10質量%以上であることで、無機フィラーの保持力と成膜性が保たれるから好ましく、30質量%未満であることで、硬化時の強度を保つことができるから好ましい。
かかる観点から、高分子量エポキシ樹脂の含有量は、本熱伝導性樹脂組成物の固形分から無機フィラーを除いた樹脂成分100質量%に対し、10質量%以上30質量%未満であるのが好ましく、中でも13質量%以上或いは29質量%以下、その中でも15質量%以上或いは28質量%以下であるのがさらに好ましい。
The content of the high molecular weight epoxy resin is preferably 10% by mass or more and less than 30% by mass with respect to 100% by mass of the resin component excluding the inorganic filler from the solid content of the present thermally conductive resin composition.
When the content of the high-molecular-weight epoxy resin is 10% by mass or more, the holding power and film-forming properties of the inorganic filler are maintained, and when the content is less than 30% by mass, the strength during curing can be maintained.
From this point of view, the content of the high molecular weight epoxy resin is preferably 10% by mass or more and less than 30% by mass, more preferably 13% by mass or more or 29% by mass or less, and more preferably 15% by mass or more or 28% by mass or less, based on 100% by mass of the resin component excluding the inorganic filler from the solid content of the present thermally conductive resin composition.

(多官能エポキシ樹脂)
多官能エポキシ樹脂とは、分子内に2個以上のオキシラン環(エポキシ基)を有するエポキシ樹脂をいう。
このような多官能エポキシ樹脂を添加することにより、極性の高いオキシラン環(エポキシ基)を高密度で導入することが可能であり、それにより、ファンデルワールス力や水素結合といった物理的相互作用の効果が増し、例えば、本熱伝導性樹脂組成物から形成した本熱伝導性樹脂シートと導電体との密着性を向上させることができる。また、多官能エポキシ樹脂を添加することにより、本熱伝導性樹脂シートの貯蔵弾性率を高くすることができ、それにより被着体である導電体表面の凹凸に本熱伝導性樹脂組成物の硬化物が入り込んだ後、強固なアンカー効果を発現し、本熱伝導性樹脂シートと導電体との密着性を向上させることができる。
一方で、多官能エポキシ樹脂を導入することにより、本熱伝導性樹脂組成物の吸湿性が高くなる傾向にあるが、オキシラン環(エポキシ基)の反応性を向上させることで、反応途中の水酸基量を減らし、吸湿性の増加を抑制することができる。また、前述した高分子量エポキシ樹脂と多官能エポキシ樹脂を組み合わせて本熱伝導性樹脂組成物を製造することにより、本熱伝導性樹脂シートの高弾性化と低吸湿化を両立することが可能となる。
(Polyfunctional epoxy resin)
A polyfunctional epoxy resin refers to an epoxy resin having two or more oxirane rings (epoxy groups) in the molecule.
By adding such a polyfunctional epoxy resin, it is possible to introduce highly polar oxirane rings (epoxy groups) at a high density, thereby increasing the effects of physical interactions such as van der Waals forces and hydrogen bonding, and for example, the adhesion between the present thermally conductive resin sheet formed from the present thermally conductive resin composition and the conductor can be improved. In addition, by adding a polyfunctional epoxy resin, the storage elastic modulus of the present thermally conductive resin sheet can be increased, and as a result, after the cured product of the present thermally conductive resin composition enters the unevenness of the surface of the conductor, which is the adherend, a strong anchoring effect can be exhibited, and the adhesion between the present thermally conductive resin sheet and the conductor can be improved.
On the other hand, the introduction of a polyfunctional epoxy resin tends to increase the hygroscopicity of the present thermally conductive resin composition, but by improving the reactivity of the oxirane ring (epoxy group), it is possible to reduce the amount of hydroxyl groups during the reaction and suppress the increase in hygroscopicity. In addition, by producing the present thermally conductive resin composition by combining the above-described high molecular weight epoxy resin and polyfunctional epoxy resin, it is possible to achieve both high elasticity and low moisture absorption of the present thermally conductive resin sheet.

前記多官能エポキシ樹脂としては、熱硬化後の硬化物の貯蔵弾性率を高くする、特にパワー半導体など発熱量の多い場合に重要になる高温時の貯蔵弾性率を高くする観点から、分子内に2個以上のオキシラン環(エポキシ基)を有するエポキシ樹脂であればよく、中でも、分子内に3個以上のオキシラン環(エポキシ基)を有するエポキシ樹脂が好ましく、さらに分子内に4個以上のグリシジル基を有するエポキシ樹脂がより一層好ましい。分子内に複数のオキシラン環(エポキシ基)、特にグリシジル基を有することで、硬化物の架橋密度が向上し、得られる硬化物である放熱シートがより高強度となる。それにより、吸湿リフロー試験において放熱シートに内部応力が発生した際に、放熱シートが変形したり、破壊したりせずに、形態を保持することで、放熱シート内にボイド等の空隙が発生するのを抑制することができる。 The polyfunctional epoxy resin may be an epoxy resin having two or more oxirane rings (epoxy groups) in the molecule, preferably an epoxy resin having three or more oxirane rings (epoxy groups) in the molecule, and more preferably an epoxy resin having four or more glycidyl groups in the molecule, from the viewpoint of increasing the storage elastic modulus of the cured product after thermosetting, and in particular, increasing the storage elastic modulus at high temperatures, which is important in the case of a power semiconductor or the like that generates a large amount of heat. By having a plurality of oxirane rings (epoxy groups), particularly glycidyl groups, in the molecule, the crosslink density of the cured product is improved, and the resulting cured product, that is, the heat-dissipating sheet, has higher strength. As a result, when internal stress is generated in the heat-dissipating sheet in the moisture absorption reflow test, the heat-dissipating sheet does not deform or break, and by maintaining its shape, it is possible to suppress the formation of voids or other voids in the heat-dissipating sheet.

また、熱硬化後の放熱シートの貯蔵弾性率を高くするという観点から、多官能エポキシ樹脂の分子量は650以下であることが好ましく、特に100以上或いは630以下、中でも200以上或いは600以下であることがさらに好ましく、200以上或いは550以下であることがさらに好ましい。
また、アミン系もしくはアミド系の構造は親水性であるため、当該構造を有すると吸水性が高くなる傾向がある。よって、多官能エポキシ樹脂は、より低吸湿及び高架橋を達成する観点から、アミン系もしくはアミド系の構造を含まない多官能エポキシ樹脂であることがより好ましい。
In addition, from the viewpoint of increasing the storage elastic modulus of the thermally cured heat-dissipating sheet, the molecular weight of the polyfunctional epoxy resin is preferably 650 or less, particularly 100 or more or 630 or less, more preferably 200 or more or 600 or less, and further preferably 200 or more or 550 or less.
In addition, since an amine-based or amide-based structure is hydrophilic, having such a structure tends to increase water absorption. Therefore, from the viewpoint of achieving lower moisture absorption and higher cross-linking, the polyfunctional epoxy resin is more preferably a polyfunctional epoxy resin that does not contain an amine or amide structure.

多官能エポキシ樹脂の具体例としては、例えば一分子当たりエポキシ基を3つ以上有し、分子量650以下の多官能エポキシ樹脂が好ましい。例えばナガセケムテックス社製の、EX321L、DLC301、DLC402等を用いることができる。
これらの多官能エポキシ樹脂は1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
A specific example of the polyfunctional epoxy resin is preferably a polyfunctional epoxy resin having 3 or more epoxy groups per molecule and a molecular weight of 650 or less. For example, EX321L, DLC301, DLC402, etc. manufactured by Nagase ChemteX Corporation can be used.
These polyfunctional epoxy resins may be used alone or in combination of two or more.

多官能エポキシ樹脂の含有量は、本熱伝導性樹脂組成物の固形分から無機フィラーを除いた樹脂成分100質量%に対し、5質量%以上80質量%以下であるのが好ましい。
多官能エポキシ樹脂の含有量が5質量%以上であれば、熱伝導性樹脂組成物の硬化物の弾性率を保持できることから好ましく、80質量%以下であれば、吸水率が高くなり過ぎないことから好ましい。
かかる観点から、多官能エポキシ樹脂の含有量は、本熱伝導性樹脂組成物の固形分から無機フィラーを除いた樹脂成分100質量%に対し、5質量%以上80質量%以下であるのが好ましく、中でも10質量%以上或いは70質量%以下、その中でも15質量%以上或いは50質量%以下であるのがさらに好ましい。
The content of the polyfunctional epoxy resin is preferably 5% by mass or more and 80% by mass or less with respect to 100% by mass of the resin component excluding the inorganic filler from the solid content of the present thermally conductive resin composition.
If the content of the polyfunctional epoxy resin is 5% by mass or more, the elastic modulus of the cured product of the thermally conductive resin composition can be maintained, and if it is 80% by mass or less, the water absorption rate does not become too high.
From this point of view, the content of the polyfunctional epoxy resin is preferably 5% by mass or more and 80% by mass or less, more preferably 10% by mass or more or 70% by mass or less, and more preferably 15% by mass or more or 50% by mass or less, based on 100% by mass of the resin component excluding the inorganic filler from the solid content of the present thermally conductive resin composition.

高分子量エポキシ樹脂及び多官能エポキシ樹脂を併用する場合、シートの成膜性とシート硬化物の弾性率の観点から、高分子量エポキシ樹脂の含有量100質量部に対し、多官能エポキシ樹脂の含有量は20質量部以上300質量部以下であるのが好ましく、中でも30質量部以上250質量部以下、その中でも40質量部以上200質量部以下であるのがさらに好ましい。 When a high molecular weight epoxy resin and a polyfunctional epoxy resin are used together, the content of the polyfunctional epoxy resin is preferably 20 parts by mass or more and 300 parts by mass or less, more preferably 30 parts by mass or more and 250 parts by mass or less, and more preferably 40 parts by mass or more and 200 parts by mass or less, with respect to 100 parts by mass of the high molecular weight epoxy resin, from the viewpoint of the film-forming properties of the sheet and the elastic modulus of the cured sheet.

<熱伝導性フィラー>
本熱伝導性樹脂組成物に含まれる熱伝導性フィラーとは、熱伝導率が2.0W/m・K以上であるものが好ましく、特に3.0W/m・K以上、特に5.0W/m・K以上、特に10.0W/m・K以上であるものがさらに好ましい。
<Thermal conductive filler>
The thermally conductive filler contained in the present thermally conductive resin composition preferably has a thermal conductivity of 2.0 W/m K or higher, particularly 3.0 W/m K or higher, particularly 5.0 W/m K or higher, and more preferably 10.0 W/m K or higher.

熱伝導性フィラーとしては、炭素のみからなる電気絶縁性であるフィラー、金属炭化物又は半金属炭化物、金属酸化物又は半金属酸化物、及び金属窒化物又は半金属窒化物等からなるフィラーを挙げることができる。 Examples of thermally conductive fillers include electrically insulating fillers composed only of carbon, fillers composed of metal carbides, metalloid carbides, metal oxides, metalloid oxides, metal nitrides, metalloid nitrides, and the like.

前記炭素のみからなり電気絶縁性であるフィラーとしては、例えばダイヤモンド(熱伝導率:約2000W/m・K)等を挙げることができる。
前記金属炭化物又は半金属炭化物としては、例えば炭化ケイ素(熱伝導率:約60~270W/m・K)、炭化チタン(熱伝導率:約21W/m・K)、炭化タングステン(熱伝導率:約120W/m・K)等を挙げることができる。
Examples of the electrically insulating filler composed of only carbon include diamond (thermal conductivity: about 2000 W/m·K).
Examples of the metal carbide or metalloid carbide include silicon carbide (thermal conductivity: about 60 to 270 W/m K), titanium carbide (thermal conductivity: about 21 W/m K), and tungsten carbide (thermal conductivity: about 120 W/m K).

前記金属酸化物又は半金属酸化物の例としては、酸化マグネシウム(熱伝導率:約40W/m・K)、酸化アルミニウム(熱伝導率:約20~35W/m・K)、酸化亜鉛(熱伝導率:約54W/m・K)、酸化イットリウム(熱伝導率:約27W/m・K)、酸化ジルコニウム(熱伝導率:約3W/m・K)、酸化イッテルビウム(熱伝導率:約38.5W/m・K)、酸化ベリリウム(熱伝導率:約250W/m・K)、「サイアロン」(ケイ素、アルミニウム、酸素、窒素からなるセラミックス、熱伝導率:約21W/m・K)等を挙げることができる。
前記金属窒化物又は半金属窒化物の例としては、窒化ホウ素(六方晶窒化ホウ素(h-BN)の板状粒子の面方向の熱伝導率:約200~500W/m・K)、窒化アルミニウム(熱伝導率:約160~285W/m・K)、窒化ケイ素(熱伝導率:約30~80W/m・K)等を挙げることができる。
Examples of the metal oxides or metalloid oxides include magnesium oxide (thermal conductivity: about 40 W/m K), aluminum oxide (thermal conductivity: about 20 to 35 W/m K), zinc oxide (thermal conductivity: about 54 W/m K), yttrium oxide (thermal conductivity: about 27 W/m K), zirconium oxide (thermal conductivity: about 3 W/m K), ytterbium oxide (thermal conductivity: about 38.5 W/m). · K), beryllium oxide (thermal conductivity: about 250 W/m·K), and “Sialon” (ceramics composed of silicon, aluminum, oxygen, and nitrogen, thermal conductivity: about 21 W/m·K).
Examples of the metal nitride or metalloid nitride include boron nitride (thermal conductivity in the plane direction of plate-like particles of hexagonal boron nitride (h-BN): about 200 to 500 W / m K), aluminum nitride (thermal conductivity: about 160 to 285 W / m K), silicon nitride (thermal conductivity: about 30 to 80 W / m K).

これらの熱伝導性フィラーは、1種のみを用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 These thermally conductive fillers may be used alone or in combination of two or more.

電気絶縁性の観点から、熱伝導性フィラーの20℃における体積抵抗率は1013Ω・cm以上であるのが好ましく、特に1014Ω・cm以上であるのがより好ましい。
中でも、本熱伝導性樹脂シートの電気絶縁性を十分なものとし易い点から、金属酸化物、半金属酸化物、金属窒化物又は半金属窒化物が好ましい。このような熱伝導性フィラーとして、具体的には、酸化アルミニウム(Al、体積抵抗率:>1014Ω・cm)、窒化アルミニウム(AlN、体積抵抗率:>1014Ω・cm)、窒化ホウ素(BN、体積抵抗率:>1014Ω・cm)、窒化ケイ素(Si、体積抵抗率:>1014Ω・cm)、シリカ(SiO、体積抵抗率:>1014Ω・cm)などを挙げることができる。
中でも、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素が好ましく、本熱伝導性樹脂シートに高い絶縁性を付与できる点から、とりわけ酸化アルミニウム、窒化ホウ素が好ましい。
From the viewpoint of electrical insulation, the volume resistivity of the thermally conductive filler at 20° C. is preferably 10 13 Ω·cm or more, more preferably 10 14 Ω·cm or more.
Among them, metal oxides, semi-metal oxides, metal nitrides, and semi-metal nitrides are preferable because they can easily provide sufficient electrical insulation of the present thermally conductive resin sheet. Specific examples of such thermally conductive fillers include aluminum oxide (Al 2 O 3 , volume resistivity: >10 14 Ω·cm), aluminum nitride (AlN, volume resistivity: >10 14 Ω·cm), boron nitride (BN, volume resistivity: >10 14 Ω·cm), silicon nitride (Si 3 N 4 , volume resistivity: >10 14 Ω·cm), silica (SiO 2 , volume resistivity ratio: >10 14 Ω·cm).
Among them, aluminum oxide, aluminum nitride, and boron nitride are preferable, and aluminum oxide and boron nitride are particularly preferable because they can impart high insulating properties to the present thermally conductive resin sheet.

伝導性フィラーの形状は、不定形粒子状、球状、ウィスカー状、繊維状、板状、又はそれらの凝集体、混合体であってもよい。
でも、本発明の熱伝導性フィラーの形状は球状であることが好ましい。
The shape of the conductive filler may be amorphous particles, spheres, whiskers, fibers, plates, or aggregates or mixtures thereof.
However, the shape of the thermally conductive filler of the present invention is preferably spherical.

なお、本発明において「球状」とは、通常アスペクト比(長径と短径の比)が1以上2以下、好ましくは1以上1.75以下、より好ましくは1以上1.5以下、さらに好ましくは1以上1.4以下であることをいう。
当該アスペクト比は、本熱伝導性樹脂組成物或いは本熱伝導性樹脂シートの断面を、走査型電子顕微鏡(SEM)で撮影した画像から10個以上の粒子を任意に選択し、それぞれの長径と短径の比を求めて平均値を算出することにより求めることができる。
In the present invention, the term "spherical" generally means that the aspect ratio (ratio of major axis to minor axis) is 1 or more and 2 or less, preferably 1 or more and 1.75 or less, more preferably 1 or more and 1.5 or less, and still more preferably 1 or more and 1.4 or less.
The aspect ratio can be determined by arbitrarily selecting 10 or more particles from an image of the cross section of the present thermally conductive resin composition or the present thermally conductive resin sheet taken with a scanning electron microscope (SEM), determining the ratio of the major axis to the minor axis of each particle, and calculating the average value.

[窒化ホウ素凝集粒子]
熱伝導性樹脂組成物に含まれる熱伝導性フィラーは、加熱成型時の吸湿の問題が少なく、毒性も低い点、熱伝導率を効率的に高めることができる点、及び、本熱伝導性樹脂シートに高い絶縁性を付与できる点から、窒化ホウ素の一次粒子が凝集してなる「窒化ホウ素凝集粒子」を含有することが好ましい。
[Boron Nitride Agglomerated Particles]
The thermally conductive filler contained in the thermally conductive resin composition has little problem of moisture absorption during heat molding, has low toxicity, can efficiently increase thermal conductivity, and can impart high insulation to the present thermally conductive resin sheet.

また、窒化ホウ素凝集粒子と、他の熱伝導性フィラーを併用してもよい。ただし、本熱伝導性樹脂シート中の伝熱挙動は、後述のとおり単に熱伝導性フィラー内部での熱伝導率のみに依存するものではない。そのため、上記で例示した粒子の中で、熱伝導率は極端に高いものの、価格も極端に高いダイヤモンド粒子等を使用した場合も、本熱伝導性樹脂シートの厚み方向の熱伝導率が極端に上がることはない。従って、窒化ホウ素凝集粒子と他の熱伝導性フィラーを併用する場合は、主に組成物のコストカットの点からの実施が主眼となる。そのため、比較的廉価で、かつ熱伝導率が比較的高い点から、窒化ホウ素と併用する熱伝導性フィラーとしては、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、炭化タングステン、炭化ケイ素、窒化アルミニウム等の中から適宜選択することが好ましい。 In addition, aggregated boron nitride particles may be used in combination with other thermally conductive fillers. However, the heat transfer behavior in this thermally conductive resin sheet does not simply depend on the thermal conductivity inside the thermally conductive filler, as will be described later. Therefore, among the particles exemplified above, even when diamond particles, etc., which have extremely high thermal conductivity but are extremely expensive, are used, the thermal conductivity in the thickness direction of the present thermally conductive resin sheet does not increase extremely. Therefore, when aggregated boron nitride particles and other thermally conductive fillers are used in combination, the main point is to reduce the cost of the composition. Therefore, since it is relatively inexpensive and has relatively high thermal conductivity, the thermally conductive filler used in combination with boron nitride is appropriately selected from magnesium oxide, aluminum oxide, tungsten carbide, silicon carbide, aluminum nitride, etc. It is preferable.

中でも、高い熱伝導性の観点から、熱伝導性フィラーの75質量%以上を窒化ホウ素凝集粒子が占めるのが好ましく、中でも80質量%以上、その中でも85質量%以上(100質量%を含む)を窒化ホウ素凝集粒子が占めるのが好ましい。 Among them, from the viewpoint of high thermal conductivity, the boron nitride aggregated particles preferably account for 75% by mass or more of the thermally conductive filler, among which 80% by mass or more, and among them 85% by mass or more (including 100% by mass). It is preferable that the boron nitride aggregated particles occupy.

窒化ホウ素凝集粒子の形状は、球状であることが好ましい。 The shape of the aggregated boron nitride particles is preferably spherical.

窒化ホウ素凝集粒子の凝集構造は、熱伝導率を向上させる観点から、カードハウス構造であるのが好ましい。
なお、窒化ホウ素凝集粒子の凝集構造は、走査型電子顕微鏡(SEM)により確認することができる。
The aggregated structure of the boron nitride aggregated particles is preferably a card house structure from the viewpoint of improving thermal conductivity.
The aggregate structure of the aggregated boron nitride particles can be confirmed with a scanning electron microscope (SEM).

カードハウス構造とは、板状粒子が配向せず複雑に積層されたものであり、「セラミックス・43・No.2」(2008年、日本セラミックス協会発行)に記載されている。
より具体的には、凝集粒子を形成する一次粒子の平面部と、該凝集粒子内に存在する他の一次粒子の端面部が接触している構造をいう。カードハウス構造の模式図を図1に示す。
該カードハウス構造の凝集粒子は、その構造上破壊強度が非常に高く、本熱伝導性樹脂シートのシート成形時に行われる加圧工程でも圧壊しない。そのため、通常本熱伝導性樹脂シートの長手方向に配向してしまう一次粒子を、ランダムな方向に存在させることができる。したがって、カードハウス構造の凝集粒子を用いると、本熱伝導性樹脂シートの厚み方向に一次粒子のab面が配向する割合をより高めることができるので、該シートの厚み方向に効果的に熱伝導を行うことができ、厚み方向の熱伝導率を一層高めることができる。
The card house structure is a structure in which tabular particles are not oriented and are intricately laminated, and is described in "Ceramics 43 No. 2" (published by the Ceramic Society of Japan, 2008).
More specifically, it refers to a structure in which the plane portion of a primary particle forming an aggregated particle and the end face portion of another primary particle present in the aggregated particle are in contact with each other. A schematic diagram of the card house structure is shown in FIG.
The agglomerated particles having a card house structure have a very high breaking strength due to their structure, and are not crushed even in the pressurizing process performed during sheet molding of the present thermally conductive resin sheet. Therefore, the primary particles, which are normally oriented in the longitudinal direction of the present thermally conductive resin sheet, can be present in random directions. Therefore, the use of agglomerated particles with a card house structure can further increase the ratio of the ab planes of the primary particles oriented in the thickness direction of the present thermally conductive resin sheet, so that heat can be effectively conducted in the thickness direction of the sheet, and the thermal conductivity in the thickness direction can be further increased.

なお、カードハウス構造を有する窒化ホウ素凝集粒子は、例えば国際公開第2015/119198号に記載される方法で製造することができる。 The aggregated boron nitride particles having a card house structure can be produced, for example, by the method described in International Publication No. 2015/119198.

カードハウス構造を有する窒化ホウ素凝集粒子を用いる場合、当該粒子は表面処理剤により表面処理が施されていてもよい。
当該表面処理剤としては、例えば、シランカップリング処理などの公知の表面処理剤を用いることができる。一般的に、熱伝導性フィラーと熱可塑性樹脂との間には直接的な親和性や密着性は認められない場合が多く、これは熱伝導性フィラーとしてカードハウス構造を有する窒化ホウ素凝集粒子を用いた場合も同様である。熱伝導性フィラーとマトリクス樹脂との界面の密着性を化学的処理により高めることで、界面での熱伝導性減衰をより低減できると考えられる。
When using aggregated boron nitride particles having a card house structure, the particles may be surface-treated with a surface-treating agent.
As the surface treatment agent, for example, a known surface treatment agent such as silane coupling treatment can be used. In general, there is often no direct affinity or adhesion between the thermally conductive filler and the thermoplastic resin, and this is also the case when aggregated boron nitride particles having a card house structure are used as the thermally conductive filler. It is considered that the thermal conductivity attenuation at the interface can be further reduced by increasing the adhesion at the interface between the thermally conductive filler and the matrix resin by chemical treatment.

本熱伝導性樹脂シートに用いる熱伝導性フィラーとして、窒化ホウ素凝集粒子を用いることで、一次粒子をそのまま用いた熱伝導性フィラーに比べて、粒径を大きくすることができる。
熱伝導性フィラーの粒径を大きくすることによって、熱伝導率の低い熱可塑性樹脂を介した熱伝導性フィラー間の伝熱経路を少なくでき、従って、厚み方向の伝熱経路中での熱抵抗増大を低減できる。
By using aggregated boron nitride particles as the thermally conductive filler used in the present thermally conductive resin sheet, the particle size can be increased compared to the thermally conductive filler using the primary particles as they are.
By increasing the particle size of the thermally conductive filler, it is possible to reduce the number of heat transfer paths between the thermally conductive fillers via the thermoplastic resin with low thermal conductivity, thus reducing the increase in thermal resistance in the heat transfer path in the thickness direction.

上記の観点から、窒化ホウ素凝集粒子の最大粒子径の下限は、好ましくは20μm以上であり、より好ましくは30μm以上であり、さらに好ましくは40μm以上である。一方、前記最大粒子径の上限は、好ましくは300μm以下であり、より好ましくは200μm以下であり、さらに好ましくは100μm以下であり、よりさらに好ましくは90μm以下である。 From the above viewpoint, the lower limit of the maximum particle size of the aggregated boron nitride particles is preferably 20 µm or more, more preferably 30 µm or more, and still more preferably 40 µm or more. On the other hand, the upper limit of the maximum particle size is preferably 300 µm or less, more preferably 200 µm or less, still more preferably 100 µm or less, and even more preferably 90 µm or less.

また、窒化ホウ素凝集粒子の平均粒子径は、特に限定されない。中でも、5μm以上が好ましく、10μm以上がより好ましく、特に15μm以上がさらに好ましい。また、100μm以下が好ましく、90μm以下がより好ましい。窒化ホウ素凝集粒子の平均粒子径が5μm以上であることで、樹脂組成物及び樹脂組成物を用いた硬化物内において相対的に粒子数が少なくなるため、粒子間界面が少なくなることにより熱抵抗が小さくなり、複合樹脂シートが高熱伝導率になる場合がある。また、前記平均粒子径が上記上限値以下であることで、樹脂組成物を用いた硬化物の表面平滑性が得られる傾向にある。 Moreover, the average particle size of the aggregated boron nitride particles is not particularly limited. Among them, 5 μm or more is preferable, 10 μm or more is more preferable, and 15 μm or more is particularly preferable. Moreover, 100 micrometers or less are preferable and 90 micrometers or less are more preferable. When the average particle size of the aggregated boron nitride particles is 5 μm or more, the number of particles in the resin composition and the cured product using the resin composition is relatively reduced, so the interface between particles is reduced, resulting in a decrease in thermal resistance, and the composite resin sheet may have a high thermal conductivity. Moreover, it exists in the tendency for the surface smoothness of the hardened|cured material using a resin composition to be obtained because the said average particle diameter is below the said upper limit.

窒化ホウ素凝集粒子の平均粒子径又は最大粒子径が上記上限以下であることにより、マトリクス樹脂中に窒化ホウ素凝集粒子を含有させた場合に、表面荒れなどのない良質な膜を形成できる。平均粒子径又は最大粒子径が上記下限以上であることにより、マトリクス樹脂と窒化ホウ素凝集粒子の界面が減少する結果、熱抵抗が小さくなり、高熱伝導化を達成できるとともに、パワー半導体デバイスに求められる熱伝導性フィラーとしての十分な熱伝導性向上効果を得ることができる。 By setting the average particle size or the maximum particle size of the aggregated boron nitride particles to be equal to or less than the above upper limit, when the aggregated boron nitride particles are contained in the matrix resin, it is possible to form a high-quality film free from surface roughening. When the average particle size or the maximum particle size is at least the above lower limit, the interface between the matrix resin and the boron nitride aggregated particles is reduced, resulting in a decrease in thermal resistance, achieving high thermal conductivity, and a sufficient effect of improving thermal conductivity as a thermally conductive filler required for power semiconductor devices.

また、本熱伝導性樹脂シートの厚みに対してマトリクス樹脂と窒化ホウ素凝集粒子の界面の熱抵抗の影響が顕著になるのは、本熱伝導性樹脂シートの厚みに対する窒化ホウ素凝集粒子の大きさが1/10以下の場合であると考えられる。特に、パワー半導体デバイス向けの場合、厚みが100μm~300μmの本熱伝導性樹脂シートが適用されるケースが多いため、熱伝導性の観点からも、窒化ホウ素凝集粒子の最大粒子径は上記下限より大きいことが好ましい。
また、窒化ホウ素凝集粒子の最大粒子径が上記下限以上であることにより、窒化ホウ素凝集粒子とマトリクス樹脂との界面によりもたらされる熱抵抗の増大が抑制されるだけでなく、必要となる粒子間の熱伝導パス数が減少して、本熱伝導性樹脂シートの厚み方向に一方の面から他方の面まで繋がる確率が大きくなる。
一方で、窒化ホウ素凝集粒子の最大粒子径が上記上限以下であることにより、本熱伝導性樹脂シートの表面への窒化ホウ素凝集粒子の突出が抑えられ、表面荒れのない良好な表面形状が得られるため、銅基板と貼り合わせたシートを作製する際に、十分な密着性を有し、優れた耐電圧特性を得ることができる。
In addition, the effect of the thermal resistance at the interface between the matrix resin and the aggregated boron nitride particles on the thickness of the present thermally conductive resin sheet becomes significant when the size of the aggregated boron nitride particles is 1/10 or less with respect to the thickness of the present thermally conductive resin sheet. In particular, in the case of power semiconductor devices, the present thermally conductive resin sheet having a thickness of 100 μm to 300 μm is often applied, so from the viewpoint of thermal conductivity, the maximum particle size of the aggregated boron nitride particles is preferably larger than the above lower limit.
In addition, when the maximum particle size of the boron nitride aggregated particles is equal to or greater than the above lower limit, not only is the increase in thermal resistance caused by the interface between the boron nitride aggregated particles and the matrix resin suppressed, but the number of required heat conduction paths between the particles is reduced, and the probability of connecting from one surface to the other surface in the thickness direction of the present thermally conductive resin sheet is increased.
On the other hand, when the maximum particle size of the aggregated boron nitride particles is equal to or less than the above upper limit, protrusion of the aggregated boron nitride particles to the surface of the present thermally conductive resin sheet is suppressed, and a good surface shape without surface roughness is obtained. Therefore, when producing a sheet bonded to a copper substrate, it has sufficient adhesion and excellent withstand voltage characteristics can be obtained.

本熱伝導性樹脂シートの厚みに対する、窒化ホウ素凝集粒子の大きさ(最大粒子径)の比率(最大粒子径/厚さ)は0.3以上1.0以下であるのが好ましく、中でも0.35以上或いは0.95以下、その中でも0.4以上或いは0.9以下であるのがさらに好ましい。 The ratio (maximum particle diameter/thickness) of the size (maximum particle diameter) of the aggregated boron nitride particles to the thickness of the present thermally conductive resin sheet is preferably 0.3 or more and 1.0 or less, more preferably 0.35 or more or 0.95 or less, and more preferably 0.4 or more or 0.9 or less.

なお、窒化ホウ素凝集粒子の最大粒子径及び平均粒子径は、例えば以下の方法で測定することができる。
原料として用いる窒化ホウ素凝集粒子の最大粒子径及び平均粒子径は、窒化ホウ素凝集粒子を溶剤に分散させた試料、具体的には、分散安定剤を含有する純水媒体中に窒化ホウ素凝集粒子を分散させた試料に対して、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置にて粒度分布を測定し、得られた粒度分布から窒化ホウ素凝集粒子の最大粒子径Dmax及び平均粒子径D50として求めることができる。
ここで、Dmax及びD50は、レーザー回折散乱式粒度分布測定法により測定して得られる体積基準粒度分布における最大粒子径及び累積体積50%粒子径である。
また、モフォロギG3(マルバーン社製)等の乾式の粒度分布測定装置で最大粒子径及び平均粒子径を求めることもできる。
The maximum particle size and average particle size of the aggregated boron nitride particles can be measured, for example, by the following methods.
The maximum particle size and average particle size of the aggregated boron nitride particles used as a raw material can be obtained as the maximum particle size Dmax and the average particle size D50 of the aggregated boron nitride particles by measuring the particle size distribution of a sample obtained by dispersing the aggregated boron nitride particles in a solvent, specifically, by measuring the particle size distribution of a sample obtained by dispersing the aggregated boron nitride particles in a pure water medium containing a dispersion stabilizer with a laser diffraction/scattering particle size distribution analyzer, and obtaining the resulting particle size distribution.
Here, Dmax and D50 are the maximum particle diameter and the cumulative volume 50% particle diameter in the volume-based particle size distribution obtained by measuring the particle size distribution using laser diffraction scattering.
The maximum particle size and average particle size can also be obtained with a dry particle size distribution analyzer such as Morphologi G3 (manufactured by Malvern).

他方、本熱伝導性樹脂組成物或いは本熱伝導性樹脂シート中の窒化ホウ素凝集粒子の最大粒子径及び平均粒子径についても、溶媒(加熱溶媒を含む)中で熱可塑性樹脂を溶解除去、或いは、膨潤させて窒化ホウ素凝集粒子との付着強度を低減せしめた後に物理的に除去し、さらには樹脂成分を大気下で加熱し灰化させて除去することで、上記と同様の方法で最大粒子径Dmax及び平均粒子径D50を測定することが可能である。
また、本熱伝導性樹脂組成物或いは本熱伝導性樹脂シート中の窒化ホウ素凝集粒子の最大粒子径については、本熱伝導性樹脂組成物或いは本熱伝導性樹脂シートの断面を、走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡、顕微ラマン分光器、原子間力顕微鏡などにより、10個以上の任意の窒化ホウ素凝集粒子を直接観察し、そのうちの最大粒子径を求めることも可能である。
また、本熱伝導性樹脂組成物或いは本熱伝導性樹脂シート中の窒化ホウ素凝集粒子の平均粒子径については、本熱伝導性樹脂組成物或いは本熱伝導性樹脂シートの断面を、走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡、顕微ラマン分光器、原子間力顕微鏡などにより、10個以上の任意の窒化ホウ素凝集粒子を直接観察し、粒子の径の算術平均値によって求めることも可能である。
なお、粒子が非球形の場合は、最長径と最短径を測定し、その平均値を当該粒子の粒子径とする。
On the other hand, the maximum particle size Dmax and the average particle size D50 of the aggregated boron nitride particles in the present thermally conductive resin composition or the present thermally conductive resin sheet can also be measured in the same manner as described above by removing the thermoplastic resin by dissolving or swelling the thermoplastic resin in a solvent (including a heating solvent) to reduce the adhesive strength with the boron nitride aggregated particles, then physically removing the particles, and then removing the resin components by heating and incinerating them in the atmosphere. is.
As for the maximum particle size of the aggregated boron nitride particles in the present thermally conductive resin composition or the present thermally conductive resin sheet, the cross section of the present thermally conductive resin composition or the present thermally conductive resin sheet can be directly observed with a scanning electron microscope, a transmission electron microscope, a microscopic Raman spectrometer, an atomic force microscope, or the like to directly observe 10 or more arbitrary boron nitride aggregated particles, and the maximum particle size of them can be determined.
Further, the average particle size of the boron nitride aggregated particles in the present thermally conductive resin composition or the present thermally conductive resin sheet can be obtained by directly observing 10 or more arbitrary boron nitride aggregated particles in the cross section of the present thermally conductive resin composition or the present thermally conductive resin sheet with a scanning electron microscope, a transmission electron microscope, a microscopic Raman spectroscope, an atomic force microscope, etc., and calculating the arithmetic mean value of the particle diameter.
When the particles are non-spherical, the longest diameter and the shortest diameter are measured, and the average value is taken as the particle diameter of the particles.

(破壊強度)
窒化ホウ素凝集粒子の破壊強度は、20MPa以下であるのが好ましく、中でも15MPa以下、その中でも10MPa以下であるのがさらに好ましい。
窒化ホウ素凝集粒子の破壊強度が20MPa以下であることにより、窒化ホウ素凝集粒子同士が接触している部分は変形し、面接触することができる。そのため、窒化ホウ素凝集粒子内部の高い熱伝導率を維持しながら、窒化ホウ素凝集粒子界面及び後述する金属基板と放熱シートとの界面の接触熱抵抗を下げ、全体の熱伝導率が向上することができる。
但し、窒化ホウ素凝集粒子の破壊強度が小さすぎると、成形体を作製する際の圧力で粒子が破壊されやすくなり、熱伝導性が向上しない傾向があるため、窒化ホウ素凝集粒子の破壊強度は、2.5MPa以上であるのが好ましく、中でも3.0MPa以上、その中でも3.5MPa以上、その中でも4.0MPa以上であるのがさらに好ましい。
(destruction strength)
The breaking strength of the aggregated boron nitride particles is preferably 20 MPa or less, more preferably 15 MPa or less, and more preferably 10 MPa or less.
When the boron nitride aggregated particles have a breaking strength of 20 MPa or less, the portions where the boron nitride aggregated particles are in contact with each other are deformed and can come into surface contact. Therefore, while maintaining high thermal conductivity inside the boron nitride aggregated particles, the contact thermal resistance at the interface between the boron nitride aggregated particles and the interface between the metal substrate and the heat dissipation sheet, which will be described later, can be reduced, and the overall thermal conductivity can be improved.
However, if the breaking strength of the aggregated boron nitride particles is too small, the particles are likely to be broken by the pressure during the production of the compact, and the thermal conductivity tends not to improve.

なお、破壊強度は、粒子1粒をJIS R 1639-5に従って圧縮試験し、下記式により算出できる。通常、粒子は5点以上測定し、その平均値を採用する。
式:Cs=2.48P/(πd
Cs:破壊強度(MPa)
P:破壊試験力(N)
d:粒子径(mm)
The breaking strength can be calculated by the following formula after subjecting one particle to a compression test according to JIS R 1639-5. Particles are usually measured at 5 or more points, and the average value is adopted.
Formula: Cs = 2.48P/(πd 2 )
Cs: breaking strength (MPa)
P: breaking test force (N)
d: particle diameter (mm)

(弾性率)
窒化ホウ素凝集粒子の弾性率は48MPa以上であるのが好ましく、中でも50MPa以上、その中でも55MPa以上であるのがさらに好ましい。
窒化ホウ素凝集粒子の弾性率が上記範囲であれば、窒化ホウ素凝集粒子がプレス圧力の方向に塑性変形し、凝集構造が崩れてしまうことを防ぐことができる。一方、弾性率の上限値は特に限定するものではない。但し、十分な変形が得られやすい点から、窒化ホウ素凝集粒子の弾性率は2000MPa以下が好ましく、より好ましくは1500MPa以下であり、更に好ましくは1000MPa以下である。
(elastic modulus)
The elastic modulus of the aggregated boron nitride particles is preferably 48 MPa or higher, more preferably 50 MPa or higher, and more preferably 55 MPa or higher.
If the elastic modulus of the aggregated boron nitride particles is within the above range, it is possible to prevent the aggregated boron nitride particles from being plastically deformed in the direction of the pressing pressure and collapsing the aggregated structure. On the other hand, the upper limit of the elastic modulus is not particularly limited. However, the elastic modulus of the aggregated boron nitride particles is preferably 2,000 MPa or less, more preferably 1,500 MPa or less, and still more preferably 1,000 MPa or less, from the viewpoint of easily obtaining sufficient deformation.

窒化ホウ素凝集粒子の弾性率は、破壊強度の測定に用いた装置を用いて、破壊が起きた時点の試験力とその時点の圧縮変位から下記の式より算出することができる。
E=3×(1-ν)×P/4×(d/2)1/2×Y3/2
(「E」は弾性率(MPa)であり、「ν」はポアソン比であり、「P」は破壊試験力(N)であり、「d」は粒子径(mm)であり、「Y」は圧縮変位(mm)である。なお、ポアソン比は一定(0.13)と仮定することができる。)
The modulus of elasticity of the aggregated boron nitride particles can be calculated from the following formula from the test force at the time when the fracture occurred and the compression displacement at that time using the device used for measuring the fracture strength.
E=3×(1−ν 2 )×P/4×(d/2) 1/2 ×Y 3/2
(“E” is the elastic modulus (MPa), “ν” is the Poisson’s ratio, “P” is the breaking test force (N), “d” is the particle diameter (mm), and “Y” is the compression displacement (mm). Note that the Poisson's ratio can be assumed to be constant (0.13).)

(熱伝導性フィラーの含有量)
前記熱伝導性フィラーの含有量は、本熱伝導性樹脂組成物の全固形分100質量%に対し、60質量%以上85質量%以下であるのが好ましい。
熱伝導性フィラーの含有量が60質量%以上であれば、高い熱伝導性が得られる反面、シリカナノ粒子を含有しなければ、シートを作製した場合にシート表面に凹凸が生じ易くなる。他方、85質量%以下であれば、シリカナノ粒子を含有することで表面の凸凹を低減させることができる。
かかる観点から、前記熱伝導性フィラーの含有量は、本熱伝導性樹脂組成物の全固形分100質量%に対し、60質量%以上であるのが好ましく、中でも62質量%以上、その中でも65質量%以上であるのがさらに好ましい。他方、85質量%以下であるのが好ましく、中でも83質量%以下、その中でも81質量%以下であるのがさらに好ましい。
(Content of thermally conductive filler)
The content of the thermally conductive filler is preferably 60% by mass or more and 85% by mass or less with respect to 100% by mass of the total solid content of the present thermally conductive resin composition.
If the content of the thermally conductive filler is 60% by mass or more, high thermal conductivity can be obtained. On the other hand, if the content is 85% by mass or less, the inclusion of silica nanoparticles can reduce the unevenness of the surface.
From this point of view, the content of the thermally conductive filler is preferably 60% by mass or more, more preferably 62% by mass or more, and more preferably 65% by mass or more, based on 100% by mass of the total solid content of the present thermally conductive resin composition. On the other hand, it is preferably 85% by mass or less, more preferably 83% by mass or less, more preferably 81% by mass or less.

<シリカナノ粒子>
シリカナノ粒子は、絶縁体である上、誘電率が低いため電気特性に優れている。しかも、シリカナノ粒子を所定量以上含ませることにより、窒化ホウ素の凝集粒子の含有量を増やしても、シート表面の凸凹を抑制することができる。かかる観点から、本発明の用途には、酸化チタン粒子やアルミナ粒子に比べて、シリカナノ粒子が無機フィラーとして特に好適である。
<Silica nanoparticles>
Silica nanoparticles are insulators and have excellent electrical properties due to their low dielectric constant. In addition, by including a predetermined amount or more of silica nanoparticles, unevenness of the sheet surface can be suppressed even if the content of aggregated particles of boron nitride is increased. From this point of view, silica nanoparticles are particularly suitable as the inorganic filler for the use of the present invention, compared to titanium oxide particles and alumina particles.

前記シリカナノ粒子の平均粒子径は、1nm以上100nm以下であるのが好ましい。
シリカナノ粒子の平均粒子径が1nm以上であれば、粒子同士の凝集が抑えられ、流動性が保たれるから好ましく、100nm以下であれば、少量の添加で熱伝導粒子の表面に効率よく付着し、流動性を与えられるから好ましい。
かかる観点から、シリカナノ粒子の平均粒子径は、1nm以上100nm以下であるのが好ましく、中でも2nm以上或いは80nm以下、その中でも3nm以上或いは70nm以下、その中でも5nm以上或いは60nm以下であるのがさらに好ましい。
The average particle size of the silica nanoparticles is preferably 1 nm or more and 100 nm or less.
If the average particle size of the silica nanoparticles is 1 nm or more, aggregation of the particles is suppressed, and fluidity is maintained.
From this point of view, the average particle size of the silica nanoparticles is preferably 1 nm or more and 100 nm or less, more preferably 2 nm or more or 80 nm or less, more preferably 3 nm or more or 70 nm or less, and more preferably 5 nm or more or 60 nm or less.

前記シリカナノ粒子の平均粒子径に対する、前記窒化ホウ素の凝集粒子の平均粒子径の粒子径比(BN/シリカ)は、100~50,000であるのが好ましい。
当該粒子径比(BN/シリカ)が100以上であれば、凝集を抑制するから好ましい。他方、50000以下であれば、窒化ホウ素の凝集粒子の表面に効率よく付着し流動性を与えるから好ましい。
かかる観点から、当該粒子径比(BN/シリカ)は100以上であるのが好ましく、中でも500以上、その中でも1,000以上であるのがさらに好ましい。他方、50,000以下であるのが好ましく、中でも30,000以下、その中でも10,000以下であるのがさらに好ましい。
The particle size ratio (BN/silica) of the average particle size of the aggregated particles of boron nitride to the average particle size of the silica nanoparticles is preferably 100 to 50,000.
If the particle size ratio (BN/silica) is 100 or more, aggregation is suppressed, which is preferable. On the other hand, if it is 50,000 or less, it is preferable because it efficiently adheres to the surface of the aggregated particles of boron nitride and imparts fluidity.
From this point of view, the particle size ratio (BN/silica) is preferably 100 or more, more preferably 500 or more, and more preferably 1,000 or more. On the other hand, it is preferably 50,000 or less, more preferably 30,000 or less, more preferably 10,000 or less.

原料として用いるシリカナノ粒子の平均粒子径は、例えば、シリカナノ粒子を溶剤に分散させた試料、具体的には、分散安定剤を含有する純水媒体中にシリカナノ粒子を分散させた試料に対して、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置にて粒度分布を測定し、得られた粒度分布からシリカナノ粒子の平均粒子径D50として求めることができる。
他方、本熱伝導性樹脂組成物或いは本熱伝導性樹脂シート中のシリカナノ粒子の平均粒子径は、例えば、本熱伝導性樹脂組成物或いは本熱伝導性樹脂シートの断面を、走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡、顕微ラマン分光器、原子間力顕微鏡などにより、10個以上の任意のシリカナノ粒子を直接観察し、粒子の径の算術平均値によって求めることも可能である。
なお、粒子が非球形の場合は、最長径と最短径を測定し、その平均値を当該粒子の粒子径とする。
The average particle size of the silica nanoparticles used as a raw material can be determined as the average particle size D50 of the silica nanoparticles from the particle size distribution obtained by measuring the particle size distribution of a sample obtained by dispersing the silica nanoparticles in a solvent, specifically, a sample obtained by dispersing the silica nanoparticles in a pure water medium containing a dispersion stabilizer, using a laser diffraction/scattering particle size distribution analyzer.
On the other hand, the average particle size of the silica nanoparticles in the present thermally conductive resin composition or the present thermally conductive resin sheet can be determined by, for example, directly observing 10 or more arbitrary silica nanoparticles in the cross section of the present thermally conductive resin composition or the present thermally conductive resin sheet with a scanning electron microscope, a transmission electron microscope, a microscopic Raman spectrometer, an atomic force microscope, etc., and calculating the arithmetic average value of the particle diameters.
When the particles are non-spherical, the longest diameter and the shortest diameter are measured, and the average value is taken as the particle diameter of the particles.

シリカナノ粒子は、中空粒子、中実粒子のいずれでもよい。 Silica nanoparticles may be either hollow particles or solid particles.

シリカナノ粒子はさらに、有機金属化合物で表面処理されたものであってもよい。
シリカナノ粒子が有機金属化合物で表面処理されたものであると、表面が疎水化され、流動性をより一層高めることができ、少量であっても表面の凹凸を抑制する効果がある。また、表面処理していないシリカナノ粒子に比べて、塗布のために作製したスラリーの粘度が上昇しすぎて塗布性を悪化させることを防ぐことができる。
かかる有機金属化合物としては、例えば有機珪素化合物、有機チタニウム化合物、有機ジルコニウム化合物、有機アルミニウム化合物などを挙げることができる。中でも、有機珪素化合物が好ましい。
有機珪素化合物としては、例えばジメチルポリシロキサン、末端に反応基を有するジメチルポリシロキサン、メチルハイドロジェンポリシロキサン等のシリコーンオイル、メチルジメトキシシラン、ジフェニルジジメトキシシラン等のオルガノシラン、ヘキサメチルジシラザン等のシラザン、3-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、3-アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン等のシランカップリング剤、フェニル基含有シランカップリング剤等を挙げることができる。
特に、疎水性を付与しやすい観点から、メチルハイドロジェンポリシロキサン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、末端に反応基を有するジメチルポリシロキサン、フェニル基含有シランカップリング剤が好ましく、メチルハイドロジェンポリシロキサン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、フェニル基含有シランカップリング剤がより好ましく、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、フェニル基含有シランカップリング剤がさらに好ましい。
Silica nanoparticles may also be surface-treated with an organometallic compound.
When the silica nanoparticles are surface-treated with an organometallic compound, the surface is hydrophobized, fluidity can be further enhanced, and even a small amount has the effect of suppressing unevenness on the surface. In addition, it is possible to prevent deterioration of coating properties due to an excessive increase in the viscosity of the slurry prepared for coating, as compared with silica nanoparticles that have not been surface-treated.
Examples of such organometallic compounds include organosilicon compounds, organotitanium compounds, organozirconium compounds, and organoaluminum compounds. Among them, organosilicon compounds are preferred.
Examples of the organosilicon compound include dimethylpolysiloxane, dimethylpolysiloxane having a terminal reactive group, silicone oils such as methylhydrogenpolysiloxane, organosilanes such as methyldimethoxysilane and diphenyldidimethoxysilane, silazanes such as hexamethyldisilazane, silane coupling agents such as 3-methacryloyloxypropyltrimethoxysilane, 3-acryloyloxypropyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane and γ-aminopropyltriethoxysilane, and phenyl group-containing silane cups. A ring agent and the like can be mentioned.
In particular, from the viewpoint of easily imparting hydrophobicity, methylhydrogenpolysiloxane, methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, trimethylmethoxysilane, hexamethyldisilazane, dimethylpolysiloxane having a reactive group at the terminal, and a phenyl group-containing silane coupling agent are preferable, methylhydrogenpolysiloxane, dimethyldimethoxysilane, trimethylmethoxysilane, and a phenyl group-containing silane coupling agent are more preferable, and dimethyldimethoxysilane, trimethylmethoxysilane, and a phenyl group-containing silane coupling agent are more preferable.

(含有量)
シリカナノ粒子の含有量は、本該熱伝導性樹脂組成物の全固形分100質量%に対し、2.5質量%より多く10質量%以下であるのが好ましい。
シリカナノ粒子の含有量が2.5質量%より多ければ、熱伝導性をさらに高めるために、窒化ホウ素の凝集粒子の含有量をある程度増やしても、具体的には、窒化ホウ素の凝集粒子の含有量を60質量%以上としても、本熱伝導性樹脂組成物から形成した樹脂シート表面の凸凹を抑制することができる。他方、10質量%以下であれば、シートのハンドリング性の点から、好ましい。
かかる観点から、シリカナノ粒子の含有量は、本該熱伝導性樹脂組成物の全固形分100質量%に対し、2.5質量%より多くするのが好ましく、中でも2.6質量%以上、その中でも2.7質量%以上とするのがさらに好ましい。他方、10質量%以下とするのが好ましく、中でも9質量%以下、その中でも8質量%以下とするのがさらに好ましい。
(Content)
The content of silica nanoparticles is preferably more than 2.5% by mass and not more than 10% by mass with respect to 100% by mass of the total solid content of the thermally conductive resin composition.
If the content of the silica nanoparticles is more than 2.5% by mass, even if the content of the aggregated particles of boron nitride is increased to some extent in order to further increase the thermal conductivity, specifically, even if the content of the aggregated particles of boron nitride is 60% by mass or more, unevenness on the surface of the resin sheet formed from the present thermally conductive resin composition can be suppressed. On the other hand, if it is 10% by mass or less, it is preferable from the viewpoint of sheet handling.
From this point of view, the content of silica nanoparticles is preferably more than 2.5% by mass, more preferably 2.6% by mass or more, and more preferably 2.7% by mass or more, based on 100% by mass of the total solid content of the thermally conductive resin composition. On the other hand, it is preferably 10% by mass or less, more preferably 9% by mass or less, more preferably 8% by mass or less.

また、前記窒化ホウ素の凝集粒子の含有質量に対する、シリカナノ粒子の含有質量の含有量比(シリカ/BN)は、0.01~0.2であるのが好ましい。
当該含有量比(シリカ/BN)が0.01以上であれば、BNの流動性を高めることができるから好ましい。他方、0.2以下であれば、熱伝導性を下げないから好ましい。
かかる観点から、当該含有量比(シリカ/BN)が0.01以上であるのが好ましく、中でも0.02以上、その中でも0.025以上であるのがさらに好ましい。他方、0.2以下であるのが好ましく、中でも0.15以下、その中でも0.1以下であるのがさらに好ましい。
Further, the content ratio (silica/BN) of the content of the silica nanoparticles to the content of the aggregated particles of boron nitride is preferably 0.01 to 0.2.
If the content ratio (silica/BN) is 0.01 or more, it is preferable because the fluidity of BN can be improved. On the other hand, if it is 0.2 or less, it is preferable because it does not lower the thermal conductivity.
From this point of view, the content ratio (silica/BN) is preferably 0.01 or more, more preferably 0.02 or more, and more preferably 0.025 or more. On the other hand, it is preferably 0.2 or less, more preferably 0.15 or less, more preferably 0.1 or less.

<ポリマー>
本熱伝導性樹脂組成物は、必要に応じて、前記高分子量エポキシ樹脂の代わりに、若しくは、前記高分子量エポキシ樹脂と共に、質量平均分子量10,000以上の他のポリマーを含有してもよい。
このような高分子量ポリマーは、本熱伝導性樹脂組成物において、樹脂マトリックス成分乃至バインダー樹脂成分としての役割を果たすことができる。
<Polymer>
The present thermally conductive resin composition may optionally contain other polymers having a mass average molecular weight of 10,000 or more instead of the high molecular weight epoxy resin or together with the high molecular weight epoxy resin.
Such a high-molecular-weight polymer can serve as a resin matrix component or a binder resin component in the present thermally conductive resin composition.

前記ポリマーとしては、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂等のいずれであってもよい。
当該熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂としては、例えば、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン又はポリエーテルケトン等の熱可塑性樹脂を挙げることができる。また、上記熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂として、熱可塑性ポリイミド、熱硬化性ポリイミド、ベンゾオキサジン、ポリベンゾオキサゾールとベンゾオキサジンとの反応物などのスーパーエンプラと呼ばれている耐熱性樹脂群等を使用することもできる。また、スチレン、アルキルスチレンなどのスチレン系重合体、(メタ)アクリル酸アルキル、(メタ)アクリル酸グリシジルなどの(メタ)アクリル系重合体、スチレン-メタクリル酸グリシジルなどのスチレン系-(メタ)アクリル系共重合体、ポリビニルブチラール、ポリビニルベンザール、ポリビニルアセタールなどのポリビニルアルコール誘導体、ノルボルネン化合物を含有するノルボルネン系ポリマー、フェノキシ樹脂等も使用することができる。中でも、耐熱性と熱硬化性樹脂との相溶性の点で、フェノキシ樹脂が好適である。
上記熱可塑性樹脂及び上記熱硬化性樹脂はそれぞれ、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂の内のいずれか一方が用いられてもよく、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とが併用されてもよい。
The polymer may be either a thermoplastic resin, a thermosetting resin, or the like.
Examples of the thermoplastic resin and thermosetting resin include thermoplastic resins such as polyphenylene ether, polyphenylene sulfide, polyarylate, polysulfone, polyethersulfone, polyetheretherketone, and polyetherketone. As the thermoplastic resin and thermosetting resin, a group of heat-resistant resins called super engineering plastics such as thermoplastic polyimide, thermosetting polyimide, benzoxazine, and a reaction product of polybenzoxazole and benzoxazine can also be used. In addition, styrene-based polymers such as styrene and alkylstyrene, (meth)acrylic polymers such as alkyl (meth)acrylate and glycidyl (meth)acrylate, styrene-(meth)acrylic copolymers such as styrene-glycidyl methacrylate, polyvinyl alcohol derivatives such as polyvinyl butyral, polyvinyl benzal and polyvinyl acetal, norbornene-based polymers containing norbornene compounds, phenoxy resins, and the like can also be used. Of these, phenoxy resins are preferred in terms of heat resistance and compatibility with thermosetting resins.
Each of the thermoplastic resin and the thermosetting resin may be used alone or in combination of two or more. Either one of a thermoplastic resin and a thermosetting resin may be used, or a combination of the thermoplastic resin and the thermosetting resin may be used.

質量平均分子量10,000以上のポリマー(高分子量エポキシ樹脂と併用する場合、該高分子量エポキシ樹脂も包含する)の含有量は、本熱伝導性樹脂組成物の固形分から無機フィラーを除いた樹脂成分100質量%に対し、10質量%以上30質量%未満であるのが好ましい。
前記ポリマーを10質量%以上含有することで、無機フィラーの保持力と成膜性が保たれ、30質量%未満の割合で含有することで、硬化時の強度を保つことができるから、好ましい。
かかる観点から、前記ポリマーの含有量は、本熱伝導性樹脂組成物の固形分から無機フィラーを除いた樹脂成分100質量%に対し、10質量%以上であるのが好ましく、中でも13質量%以上、その中でも15質量%以上であるのがさらに好ましい。他方、30質量%未満であるのが好ましく、中でも29質量%未満であるのがさらに好ましい。
The content of the polymer having a mass average molecular weight of 10,000 or more (including the high molecular weight epoxy resin when used in combination with the high molecular weight epoxy resin) is preferably 10% by mass or more and less than 30% by mass with respect to 100% by mass of the resin component excluding the inorganic filler from the solid content of the present thermally conductive resin composition.
By containing the polymer in an amount of 10% by mass or more, the holding power and film-forming property of the inorganic filler can be maintained.
From this point of view, the content of the polymer is preferably 10% by mass or more, more preferably 13% by mass or more, more preferably 15% by mass or more, based on 100% by mass of the resin component excluding the inorganic filler from the solid content of the present thermally conductive resin composition. On the other hand, it is preferably less than 30% by mass, more preferably less than 29% by mass.

<硬化剤>
本熱伝導性樹脂組成物は、必要に応じて、硬化剤を含有することができる。
硬化剤としては、例えば、フェノール樹脂、窒素原子を含有する複素環構造を有する化合物(以下、「窒素含有複素環化合物」と称す場合がある。)、芳香族骨格もしくは脂環式骨格を有する酸無水物、該酸無水物の水添加物もしくは該酸無水物の変性物などを挙げることができる。硬化剤は、1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらの好ましい硬化剤の使用により、耐熱性、耐湿性および電気物性のバランスに優れた樹脂硬化物を得ることができる。
<Curing agent>
This thermally conductive resin composition can contain a curing agent, if necessary.
Examples of the curing agent include phenol resins, compounds having a heterocyclic structure containing a nitrogen atom (hereinafter sometimes referred to as "nitrogen-containing heterocyclic compounds"), acid anhydrides having an aromatic skeleton or an alicyclic skeleton, hydrogenated products of the acid anhydrides, or modified products of the acid anhydrides. Only one curing agent may be used, or two or more curing agents may be used in combination.
By using these preferable curing agents, it is possible to obtain cured resin products having an excellent balance of heat resistance, moisture resistance and electrical properties.

前記フェノール樹脂としては、例えば、フェノールノボラック、o-クレゾールノボラック、p-クレゾールノボラック、t-ブチルフェノールノボラック、ジシクロペンタジエンクレゾール、ポリパラビニルフェノール、ビスフェノールA型ノボラック、キシリレン変性ノボラック、デカリン変性ノボラック、ポリ(ジ-o-ヒドロキシフェニル)メタン、ポリ(ジ-m-ヒドロキシフェニル)メタン、又はポリ(ジ-p-ヒドロキシフェニル)メタン等を挙げることができる。中でも、熱硬化性樹脂組成物の柔軟性および難燃性をより一層の向上、樹脂硬化物の力学物性および耐熱性向上のためには剛直な主鎖骨格を持つノボラック型フェノール樹脂やトリアジン骨格を有するフェノール樹脂が好ましい。
また、未硬化の熱硬化性樹脂組成物の柔軟性および樹脂硬化物の靭性向上のためにはアリル基を有するフェノール樹脂が好ましい。
Examples of the phenol resin include phenol novolak, o-cresol novolak, p-cresol novolak, t-butylphenol novolak, dicyclopentadiene cresol, polyparavinylphenol, bisphenol A type novolak, xylylene-modified novolak, decalin-modified novolak, poly(di-o-hydroxyphenyl)methane, poly(di-m-hydroxyphenyl)methane, and poly(di-p-hydroxyphenyl)methane. Among them, a novolak type phenol resin having a rigid main chain skeleton and a phenol resin having a triazine skeleton are preferable for further improving the flexibility and flame retardancy of the thermosetting resin composition and improving the mechanical properties and heat resistance of the cured resin.
In order to improve the flexibility of the uncured thermosetting resin composition and the toughness of the cured resin, a phenolic resin having an allyl group is preferred.

前記窒素含有複素環化合物の有する複素環構造としては、例えば、イミダゾール、トリアジン、トリアゾール、ピリミジン、ピラジン、ピリジン、アゾールから誘導される構造などを挙げることができる。熱硬化性樹脂組成物の絶縁性、金属との密着性の向上の観点から、イミダゾール系化合物やトリアジン系化合物が好ましい。
好ましいイミダゾール系化合物、トリアジン系化合物としては、例えば2-エチル-4-メチルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、1-ベンジル-2-メチルイミダゾール、1-ベンジル-2-フェニルイミダゾール、1-シアノエチル-2-ウンデシルイミダゾール、1-シアノエチル-2-エチル-4-メチルイミダゾール、2-フェニル-4-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、2,4-ジアミノ-6-[2’-メチルイミダゾリル-(1’)]-エチル-s-トリアジン、2,4-ジアミノ-6-[2’-ウンデシルイミダゾリル-(1’)]-エチル-s-トリアジン、2,4-ジアミノ-6-[2’-エチル-4’メチルイミダゾリル-(1’)]-エチル-s-トリアジン、2,4-ジアミノ-6-[2’-メチルイミダゾリル-(1’)]-エチル-s-トリアジンイソシアヌル酸付加物、2-フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、2-フェニル-4,5-ジヒドロキシメチルイミダゾール、2-フェニル-4-メチル-5-ヒドロキシメチルイミダゾール、2,4-ジアミノ-6-ビニル-s-トリアジン、2,4-ジアミノ-6-ビニル-s-トリアジンイソシアヌル酸付加物、2,4-ジアミノ-6-メタクリロイルオキシエチル-s-トリアジン、2,4-ジアミノ-6-メタクリロイルオキシエチル-s-トリアジンイソシアヌル酸付加物等を挙げることができる。
Examples of the heterocyclic structure possessed by the nitrogen-containing heterocyclic compound include structures derived from imidazole, triazine, triazole, pyrimidine, pyrazine, pyridine, and azole. From the viewpoint of improving the insulating properties of the thermosetting resin composition and the adhesion to metals, imidazole-based compounds and triazine-based compounds are preferred.
Preferred imidazole compounds and triazine compounds include, for example, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 1-benzyl-2-methylimidazole, 1-benzyl-2-phenylimidazole, 1-cyanoethyl-2-undecylimidazole, 1-cyanoethyl-2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-phenylimidazolium tri Melitate, 2,4-diamino-6-[2′-methylimidazolyl-(1′)]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6-[2′-undecylimidazolyl-(1′)]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6-[2′-ethyl-4′-methylimidazolyl-(1′)]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6-[2′-methyl imidazolyl-(1′)]-ethyl-s-triazine isocyanurate, 2-phenylimidazole isocyanurate, 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole, 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole, 2,4-diamino-6-vinyl-s-triazine, 2,4-diamino-6-vinyl-s-triazine isocyanurate, 2,4-diamino-6-meth Acryloyloxyethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6-methacryloyloxyethyl-s-triazine isocyanuric acid adduct and the like can be mentioned.

これらの中でも、樹脂相溶性が高く、かつ反応活性化温度が高いことで、硬化速度や硬化後の物性を容易に調整することができ、これにより、本熱伝導性樹脂組成物の保存安定性向上や加熱成形後の接着強度の更なる向上を実現できることから、特にイミダゾールから誘導される構造を有するもの、トリアジンから誘導される構造を有するものが好ましく、とりわけトリアジンから誘導される構造を有するものが好ましい。窒素含有複素環化合物の有する複素環構造としては、1,3,5-トリアジンから誘導される構造が特に好ましい。また、これらの例示された構造部分を複数有するものであっても構わない。 Among these, the high resin compatibility and the high reaction activation temperature make it possible to easily adjust the curing speed and the physical properties after curing, thereby improving the storage stability of the present thermally conductive resin composition and further improving the adhesive strength after heat molding. As the heterocyclic structure possessed by the nitrogen-containing heterocyclic compound, a structure derived from 1,3,5-triazine is particularly preferred. Moreover, it is also possible to have a plurality of these illustrated structural portions.

なお、窒素含有複素環化合物には、構造によっては後述する硬化触媒が含まれる場合があり、従って、本熱伝導性樹脂組成物は硬化触媒として窒素含有複素環化合物を含むことができる。
窒素含有複素環化合物は1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、1分子中に複数の復素環構造を同時に有していても構わない。
前記窒素含有複素環化合物の分子量は1,000以下であることが好ましく、500以下であることがより好ましい。
The nitrogen-containing heterocyclic compound may contain a curing catalyst, which will be described later, depending on the structure. Therefore, the present thermally conductive resin composition can contain the nitrogen-containing heterocyclic compound as a curing catalyst.
Only one type of nitrogen-containing heterocyclic compound may be used, or two or more types may be used in combination. Also, one molecule may have a plurality of heterocyclic structures at the same time.
The molecular weight of the nitrogen-containing heterocyclic compound is preferably 1,000 or less, more preferably 500 or less.

前記芳香族骨格を有する酸無水物、該酸無水物の水添加物又は該酸無水物の変性物は、特に限定されない。 The acid anhydride having an aromatic skeleton, the hydrogenated acid anhydride, or the modified acid anhydride is not particularly limited.

前記脂環式骨格を有する酸無水物、該酸無水物の水添加物又は該酸無水物の変性物は、多脂環式骨格を有する酸無水物、該酸無水物の水添加物もしくは該酸無水物の変性物、又はテルペン系化合物と無水マレイン酸との付加反応により得られる脂環式骨格を有する酸無水物、該酸無水物の水添加物又は該酸無水物の変性物であることが好ましい。 The acid anhydride having an alicyclic skeleton, the hydrogenated acid anhydride or the modified acid anhydride is preferably an acid anhydride having a polyalicyclic skeleton, a hydrogenated acid anhydride or a modified acid anhydride, an acid anhydride having an alicyclic skeleton obtained by an addition reaction of a terpene compound and maleic anhydride, a hydrogenated acid anhydride or a modified acid anhydride.

硬化剤は、溶剤及び無機フィラーを除く本熱伝導性樹脂組成物100質量%中に0~70質量%、特に0~55質量%含まれることが好ましい。硬化剤の含有量が上記下限以上であると、十分な硬化性能を得ることができ、上記上限以下であれば反応が効果的に進行し、架橋密度を向上させ、強度を増すことができ、さらに製膜性が向上する。 The curing agent is preferably contained in an amount of 0 to 70% by mass, particularly 0 to 55% by mass, based on 100% by mass of the present thermally conductive resin composition excluding the solvent and inorganic filler. When the content of the curing agent is at least the above lower limit, sufficient curing performance can be obtained, and when it is at most the above upper limit, the reaction proceeds effectively, the crosslink density can be improved, the strength can be increased, and the film formability is improved.

<硬化促進剤>
本熱伝導性樹脂組成物は、必要に応じて、硬化速度や硬化物の物性などを調整するために、硬化促進剤として硬化触媒を含有することができる。
<Curing accelerator>
The present thermally conductive resin composition can contain a curing catalyst as a curing accelerator, if necessary, in order to adjust the curing speed, the physical properties of the cured product, and the like.

硬化触媒は、熱硬化性樹脂成分や硬化剤の種類に応じて適宜に選択するのが好ましい。
硬化触媒の具体例としては、鎖状または環状の3級アミン、有機リン系化合物、4級ホスホニウム塩類又は有機酸塩等のジアザビシクロアルケン類等、イミダゾール類を挙げることができる。また、有機金属化合物類、4級アンモニウム塩類又は金属ハロゲン化物等を用いることもできる。上記有機金属化合物類としては、オクチル酸亜鉛、オクチル酸錫又はアルミニウムアセチルアセトン錯体等を挙げることができる。
これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
It is preferable to appropriately select the curing catalyst according to the type of the thermosetting resin component and the curing agent.
Specific examples of curing catalysts include linear or cyclic tertiary amines, organophosphorus compounds, diazabicycloalkenes such as quaternary phosphonium salts or organic acid salts, and imidazoles. Organic metal compounds, quaternary ammonium salts, metal halides, and the like can also be used. Examples of the organometallic compounds include zinc octylate, tin octylate, and aluminum acetylacetone complexes.
These may be used singly or in combination of two or more.

中でも、特に保存安定性、耐熱性、硬化速度の観点から、イミダゾール類が好ましい。
好ましいイミダゾール系化合物としては、例えば2-エチル-4-メチルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、1-ベンジル-2-メチルイミダゾール、1-ベンジル-2-フェニルイミダゾール、1-シアノエチル-2-ウンデシルイミダゾール、1-シアノエチル-2-エチル-4-メチルイミダゾール、2-フェニル-4-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、2,4-ジアミノ-6-[2’-メチルイミダゾリル-(1’)]-エチル-s-トリアジン、2,4-ジアミノ-6-[2’-ウンデシルイミダゾリル-(1’)]-エチル-s-トリアジン、2,4-ジアミノ-6-[2’-エチル-4’メチルイミダゾリル-(1’)]-エチル-s-トリアジン、2,4-ジアミノ-6-[2’-メチルイミダゾリル-(1’)]-エチル-s-トリアジンイソシアヌル酸付加物、2-フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、2-フェニル-4,5-ジヒドロキシメチルイミダゾール、2-フェニル-4-メチル-5-ヒドロキシメチルイミダゾール等を挙げることができる。
特に融点が100℃以上、さらに好ましくは200℃以上のイミダゾール化合物を用いることで、保存安定性、密着性に優れた硬化物が得られる。さらに前述のイミダゾール環以外の窒素含有複素環化合物を含むものが接着性の観点からより好ましい。
Among them, imidazoles are particularly preferred from the viewpoint of storage stability, heat resistance, and curing speed.
Preferred imidazole compounds include, for example, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 1-benzyl-2-methylimidazole, 1-benzyl-2-phenylimidazole, 1-cyanoethyl-2-undecylimidazole, 1-cyanoethyl-2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-phenylimidazolium trimellitate, 2 , 4-diamino-6-[2′-methylimidazolyl-(1′)]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6-[2′-undecylimidazolyl-(1′)]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6-[2′-ethyl-4′-methylimidazolyl-(1′)]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6-[2′-methylimidazolyl -(1′)]-ethyl-s-triazine isocyanurate, 2-phenylimidazole isocyanurate, 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole, 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole and the like.
In particular, by using an imidazole compound having a melting point of 100° C. or higher, more preferably 200° C. or higher, a cured product having excellent storage stability and adhesion can be obtained. Furthermore, from the viewpoint of adhesiveness, those containing a nitrogen-containing heterocyclic compound other than the aforementioned imidazole ring are more preferable.

硬化触媒は、溶剤及び無機フィラーを除く本熱伝導性樹脂組成物100質量%中に0.1~10質量%、特に0.1~5質量%含まれることが好ましい。硬化触媒の含有量が前記下限以上であると、硬化反応の進行を十分に促進して良好に硬化させることができ、前記上限以下であると、硬化速度が速すぎることがなく、従って、本熱伝導性樹脂組成物の保存安定性を良好なものとすることができる。 The curing catalyst is preferably contained in an amount of 0.1 to 10% by mass, particularly 0.1 to 5% by mass in 100% by mass of the thermally conductive resin composition excluding the solvent and the inorganic filler. When the content of the curing catalyst is at least the above lower limit, the progress of the curing reaction can be sufficiently accelerated and the composition can be cured satisfactorily.

<有機溶剤>
本熱伝導性樹脂組成物は、必要に応じて、例えば、塗布工程を経てシート状硬化物を成形する際の塗布性の向上のために、有機溶剤を含有していてもよい。
本熱伝導性樹脂組成物が含有し得る有機溶剤としては、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルなどを挙げることができる。
これらの有機溶剤は、1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
<Organic solvent>
The present thermally conductive resin composition may contain an organic solvent, if necessary, for example, to improve coatability when forming a sheet-like cured product through a coating step.
Examples of organic solvents that may be contained in the present thermally conductive resin composition include methyl ethyl ketone, cyclohexanone, propylene glycol monomethyl ether acetate, butyl acetate, isobutyl acetate, propylene glycol monomethyl ether, and the like.
These organic solvents may be used alone or in combination of two or more.

本熱伝導性樹脂組成物が有機溶剤を含有する場合、その含有量は、放熱シート作製時の取り扱い性等に応じて適宜決定される。通常、有機溶剤は、本熱伝導性樹脂組成物中の固形分(溶剤以外の成分の合計)濃度が10~90質量%、特に40質量%以上或いは80質量%以下となるように用いることが好ましい。
また、シート状に形成した場合には、有機溶剤は、本熱伝導性樹脂組成物中の固形分(溶剤以外の成分の合計)濃度が95質量%以上、より好ましくは97質量%以上、さらに好ましくは98質量%以上、さらに好ましくは99質量%以上となるように用いることが好ましい。
When the present thermally conductive resin composition contains an organic solvent, the content thereof is appropriately determined according to the handleability and the like when producing the heat-dissipating sheet. Usually, the organic solvent is preferably used so that the solid content (total of components other than the solvent) concentration in the present thermally conductive resin composition is 10 to 90% by mass, particularly 40% by mass or more or 80% by mass or less.
In the case of forming a sheet, the organic solvent is preferably used so that the solid content (total of components other than the solvent) concentration in the present thermally conductive resin composition is 95% by mass or more, more preferably 97% by mass or more, more preferably 98% by mass or more, and still more preferably 99% by mass or more.

<その他の成分>
本熱伝導性樹脂組成物は、上記成分以外に、他の成分を含有してもよい。
当該他の成分としては、例えば、分散剤、熱可塑性樹脂、有機フィラー、無機フィラー、無機フィラーと樹脂成分との界面接着強度を改善するシランカップリング剤などの添加剤、樹脂シートと金属板状材との密着強度を高める効果を期待できる添加剤、還元剤等の絶縁性炭素成分、粘度調整剤、チキソ性付与剤、難燃剤、着色剤、リン系、フェノール系他の各種酸化防止剤、フェノールアクリレート系他のプロセス安定剤、熱安定剤、ヒンダードアミン系ラジカル補足剤(HAAS)、衝撃改良剤、加工助剤、金属不活化剤、銅害防止剤、帯電防止剤、増量剤等を挙げることができる。これらの添加剤を使用する場合の添加量は、通常、これらの目的に使用される量の範囲であればよい。
<Other ingredients>
The present thermally conductive resin composition may contain other components in addition to the above components.
Examples of other components include dispersants, thermoplastic resins, organic fillers, inorganic fillers, additives such as silane coupling agents that improve the interfacial adhesive strength between the inorganic filler and the resin component, additives that can be expected to increase the adhesive strength between the resin sheet and the metal plate, insulating carbon components such as reducing agents, viscosity modifiers, thixotropic agents, flame retardants, colorants, various antioxidants such as phosphorus and phenol, phenol acrylate and other process stabilizers, heat stabilizers, and hindered amine radical scavengers. agents (HAAS), impact modifiers, processing aids, metal deactivators, copper damage inhibitors, antistatic agents, extenders and the like. When these additives are used, the amount to be added may be within the range of amounts normally used for these purposes.

<本熱伝導性樹脂組成物の物性>
本熱伝導性樹脂組成物は、シート状に成形し、硬化した際の厚み方向の熱伝導率を10W/mK以上とすることができ、中でも13W/mK以上、その中でも15W/mK以上とすることができる。
<Physical properties of the present thermally conductive resin composition>
When the thermally conductive resin composition is molded into a sheet and cured, the thermal conductivity in the thickness direction can be 10 W/mK or more, especially 13 W/mK or more, especially 15 W/mK or more.

<<本熱伝導性樹脂組成物の用途>>
本熱伝導性樹脂組成物は、熱伝導性が要求される各種用途に利用することができる。
<<Uses of this thermally conductive resin composition>>
The thermally conductive resin composition can be used for various applications that require thermal conductivity.

<熱伝導性樹脂シート>
本発明の実施形態の一例に係る熱伝導性樹脂シート(「本熱伝導性樹脂シート」と称する)は、本熱伝導性樹脂組成物から形成された熱伝導性樹脂シートであればよい。
本熱伝導性樹脂シートは、シート表面の凹凸を抑えることができるため、導電体、例えば金属板と積層したときに隙間が生じ難いという特徴を有している。
<Thermal conductive resin sheet>
A thermally conductive resin sheet (referred to as "the present thermally conductive resin sheet") according to an example of the embodiment of the present invention may be a thermally conductive resin sheet formed from the present thermally conductive resin composition.
Since the present thermally conductive resin sheet can suppress irregularities on the surface of the sheet, it has the characteristic that gaps are less likely to occur when laminated with a conductor such as a metal plate.

本熱伝導性樹脂シートを硬化した場合の25℃における厚み方向の熱伝導率は、10W/m・K以上であることが好ましく、特に15W/m・K以上であることがより好ましく、中でも17W/m・K以上であることがより好ましい。厚み方向の熱伝導率が上記下限値以上であることにより、高温で作動させるパワー半導体デバイス等にも好適に用いることができる。
当該熱伝導率は、熱可塑性樹脂の種類及び溶融粘度等の物性値、窒化ホウ素凝集粒子の構造、吸油量及び含有量、熱可塑性樹脂と窒化ホウ素凝集粒子との混合方法、後述する加熱混練工程における条件等によって調整することができる。
The thermal conductivity in the thickness direction at 25° C. when the thermally conductive resin sheet is cured is preferably 10 W/m K or more, particularly preferably 15 W/m K or more, and more preferably 17 W/m K or more. Since the thermal conductivity in the thickness direction is equal to or higher than the above lower limit, it can be suitably used for power semiconductor devices and the like that operate at high temperatures.
The thermal conductivity can be adjusted by the type of thermoplastic resin and physical properties such as melt viscosity, the structure, oil absorption and content of the aggregated boron nitride particles, the method of mixing the thermoplastic resin and the aggregated boron nitride particles, and the conditions in the heating and kneading step described later.

なお、本熱伝導性樹脂シートを硬化した場合の厚み方向の熱伝導率、若しくは、本熱伝導性樹脂組成物をシート状に成形し、硬化した際の厚み方向の熱伝導率は、次の方法により測定できる。
例えば、熱抵抗測定装置(株式会社メンターグラフィックス製、製品名「T3ster」)を用いて、同一組成・同一条件で作製した厚さの異なる樹脂組成物の硬化物の熱抵抗値を測定し、熱抵抗値を厚さに対してプロットしたグラフの傾きから、熱伝導率を求めることができる。
The thermal conductivity in the thickness direction when the present thermally conductive resin sheet is cured, or the thermal conductivity in the thickness direction when the present thermally conductive resin composition is molded into a sheet and cured can be measured by the following method.
For example, using a thermal resistance measuring device (manufactured by Mentor Graphics Co., Ltd., product name “T3ster”), the thermal resistance value of a cured product of a resin composition having the same composition and different thicknesses prepared under the same conditions is measured, and the thermal conductivity can be obtained from the slope of the graph plotting the thermal resistance value against the thickness.

本熱伝導性樹脂シートの厚みの下限値は、50μm以上が好ましく、60μm以上がより好ましく、70μm以上がさらに好ましい。他方、厚みの上限値は、400μm以下が好ましく、300μm以下がより好ましく、250μm以下がさらに好ましい。
本熱伝導性樹脂シートの厚みを50μm以上とすることで、十分な耐電圧特性を確保できる。一方、400μm以下とすることで、特に熱伝導性樹脂シートをパワー半導体デバイス等に用いる場合、小型化や薄型化が達成可能であり、また、セラミックス材料による絶縁性熱伝導性層に比較して、薄膜化による厚み方向の熱抵抗低減の効果を得ることができる。
The lower limit of the thickness of the present thermally conductive resin sheet is preferably 50 µm or more, more preferably 60 µm or more, and even more preferably 70 µm or more. On the other hand, the upper limit of the thickness is preferably 400 µm or less, more preferably 300 µm or less, and even more preferably 250 µm or less.
By setting the thickness of the present thermally conductive resin sheet to 50 μm or more, sufficient withstand voltage characteristics can be ensured. On the other hand, by setting the thickness to 400 μm or less, it is possible to achieve miniaturization and thinning, especially when the thermally conductive resin sheet is used for a power semiconductor device, etc., and compared to an insulating thermally conductive layer made of a ceramic material, it is possible to obtain the effect of reducing thermal resistance in the thickness direction by thinning.

<熱伝導性樹脂シート及びシート状硬化物の製造方法>
以下、本熱伝導性樹脂シート及び該シートの硬化物としてのシート状硬化物の製造方法の一例について説明する。
<Method for producing thermally conductive resin sheet and sheet-like cured product>
An example of a method for producing the present thermally conductive resin sheet and a sheet-like cured product as a cured product of the sheet will be described below.

本熱伝導性樹脂シートは、本熱伝導性樹脂組成物をシート状に製膜し(この工程を「製膜工程」と称する)、必要に応じて乾燥し(この工程を「乾燥工程」と称する)、さらに必要に応じて加圧して作製することができる(この工程を「加圧工程」と称する)。そして、こうして得た本熱伝導性樹脂シートを硬化させてシート状硬化物を作製することができる(この工程を「硬化工程」と称する)。 The present thermally conductive resin sheet can be produced by forming the present thermally conductive resin composition into a sheet (this process is referred to as a "film forming process"), drying it as necessary (this process is referred to as a "drying process"), and further applying pressure as necessary (this process is referred to as a "pressurizing process"). Then, the thermally conductive resin sheet obtained in this way can be cured to produce a sheet-like cured product (this process is referred to as a "curing process").

(製膜工程)
例えばスラリー状の本熱伝導性樹脂組成物をブレード法などの塗布法、溶剤キャスト法又は押し出し成膜法等の方法でシート状に成形することができる。
(Film forming process)
For example, the present thermally conductive resin composition in a slurry state can be formed into a sheet by a coating method such as a blade method, a solvent casting method, an extrusion film forming method, or the like.

上記塗布法によりシート状に製膜する場合は、先ず基材の表面に、スラリー状の本熱伝導性樹脂組成物を塗布して塗膜を形成する。即ち、スラリー状の本熱伝導性樹脂組成物を用いて、ディップ法、スピンコート法、スプレーコート法、ブレード法、その他の任意の方法で基材上に塗膜を形成する。
スラリー状の本熱伝導性樹脂組成物の塗布には、スピンコーター、スリットコーター、ダイコーター、ブレードコーターなどの塗布装置を用いることができる。このような塗布装置により、基材上に所定の膜厚の塗膜を均一に形成することが可能である。
なお、基材としては、後述の銅板ないし銅箔やPETフィルムが一般的に用いられるが、何ら限定されるものではない。
When forming a sheet-like film by the coating method, first, the surface of a base material is coated with the present thermally conductive resin composition in slurry form to form a coating film. That is, using the present thermally conductive resin composition in slurry form, a coating film is formed on a substrate by a dipping method, a spin coating method, a spray coating method, a blade method, or any other method.
A coating device such as a spin coater, a slit coater, a die coater, a blade coater, or the like can be used to apply the present thermally conductive resin composition in slurry form. With such a coating device, it is possible to uniformly form a coating film having a predetermined thickness on a substrate.
As the substrate, a copper plate or copper foil or a PET film, which will be described later, is generally used, but the substrate is not limited at all.

(乾燥工程)
上記のようにシート状に製膜した本熱伝導性樹脂組成物は、溶剤や低分子成分の除去のために、通常10~150℃、好ましくは25~120℃、より好ましくは30~110℃の温度で乾燥する。
乾燥温度が上記上限値以下であることで、本熱伝導性樹脂組成物中の樹脂の硬化が抑制され、その後の加圧工程でシート状の樹脂組成物中の樹脂が流動してボイドを除去しやすくなる傾向がある。乾燥温度が上記下限値以上であることで、効果的に溶剤を取り除くことができ生産性が向上する傾向にある。
乾燥時間は、特に限定されず、本熱伝導性樹脂組成物の状態、乾燥環境等によって適宜調整することができる。乾燥時間は、好ましくは1分以上であり、より好ましくは2分以上、さらに好ましくは5分以上である。乾燥時間は、好ましくは24時間以下であり、より好ましくは10時間以下であり、さらに好ましくは4時間以下であり、特に好ましくは2時間以下である。
乾燥時間が上記下限値以上であることで、十分に溶剤が除去でき、残留溶剤が樹脂硬化物内のボイドとなることを抑制できる傾向にある。乾燥時間が上記上限値以下であることで、生産性が向上し、製造コストを抑制できる傾向にある。
(Drying process)
The thermally conductive resin composition formed into a sheet as described above is usually dried at a temperature of 10 to 150° C., preferably 25 to 120° C., more preferably 30 to 110° C. in order to remove solvents and low-molecular-weight components.
When the drying temperature is equal to or lower than the above upper limit, curing of the resin in the present thermally conductive resin composition is suppressed, and the resin in the sheet-shaped resin composition flows in the subsequent pressurization step, making it easier to remove voids. When the drying temperature is equal to or higher than the above lower limit, the solvent can be effectively removed, and productivity tends to improve.
The drying time is not particularly limited, and can be appropriately adjusted depending on the state of the present thermally conductive resin composition, the drying environment, and the like. The drying time is preferably 1 minute or longer, more preferably 2 minutes or longer, and still more preferably 5 minutes or longer. The drying time is preferably 24 hours or less, more preferably 10 hours or less, still more preferably 4 hours or less, and particularly preferably 2 hours or less.
When the drying time is at least the above lower limit, the solvent can be sufficiently removed, and there is a tendency that the residual solvent can be prevented from forming voids in the cured resin. When the drying time is equal to or less than the above upper limit, productivity tends to improve and production costs can be suppressed.

(加圧工程)
乾燥工程の後には、凝集無機フィラー同士を接合させ熱伝導パスを形成する目的、シート内のボイドや空隙をなくす目的、基材との密着性を向上させる目的等から、得られたシート状の本熱伝導性樹脂組成物に加圧を行うことが望ましい。但し、目的によっては、加圧しなくてもよい。
(pressurization process)
After the drying step, it is desirable to pressurize the obtained sheet-like present thermally conductive resin composition for the purpose of bonding the aggregated inorganic fillers together to form a heat conduction path, the purpose of eliminating voids and gaps in the sheet, the purpose of improving the adhesion to the base material, and the like. However, depending on the purpose, it is not necessary to pressurize.

加圧工程では、基材上のシート状の本熱伝導性樹脂組成物に2MPa以上の加重をかけて実施することが望ましい。
加重は、好ましくは5MPa以上であり、より好ましくは7MPa以上であり、さらに好ましくは9MPa以上である。また、加重は、好ましくは1500MPa以下であり、より好ましくは1000MPa以下であり、さらに好ましくは800MPa以下である。
加圧時の加重を上記上限値以下とすることにより、凝集無機フィラーの二次粒子が破壊することなく、シート状の本熱伝導性樹脂組成物中に空隙などがない高い熱伝導性を有するシートを得ることができる。加重を上記下限値以上とすることにより、凝集無機フィラー間の接触が良好となり、熱伝導パスを形成しやすくなるため、高い熱伝導性を有する樹脂硬化物を得ることができる。
In the pressing step, it is desirable to apply a load of 2 MPa or more to the present thermally conductive resin composition in sheet form on the substrate.
The load is preferably 5 MPa or more, more preferably 7 MPa or more, still more preferably 9 MPa or more. Also, the load is preferably 1500 MPa or less, more preferably 1000 MPa or less, and still more preferably 800 MPa or less.
By setting the load during pressurization to the above upper limit or less, the secondary particles of the aggregated inorganic filler are not destroyed, and a sheet having high thermal conductivity without voids in the present thermally conductive resin composition in sheet form can be obtained. When the weight is equal to or higher than the above lower limit, the contact between the aggregated inorganic fillers is improved and heat conduction paths are easily formed, so that a cured resin product having high heat conductivity can be obtained.

加圧工程における基板上のシート状の本熱伝導性樹脂組成物の加熱温度は特に限定されない。加熱温度は、好ましくは10℃以上であり、より好ましくは20℃以上、さらに好ましくは30℃以上である。加熱温度は、好ましくは300℃以下であり、より好ましくは250℃以下、さらに好ましくは200℃以下、よりさらに好ましくは100℃以下、特に好ましくは90℃以下である。
この温度範囲で加圧工程を行うことにより、シート状の本熱伝導性樹脂組成物中の樹脂の溶融粘度を低下させることができ、樹脂硬化物内のボイドや空隙をより低減することができる。また、上記上限値以下で加熱することで、シート状の樹脂組成物及び樹脂硬化物中の有機成分の分解、残留溶剤により発生するボイドを抑制できる傾向にある。
The heating temperature of the sheet-like present thermally conductive resin composition on the substrate in the pressing step is not particularly limited. The heating temperature is preferably 10° C. or higher, more preferably 20° C. or higher, and still more preferably 30° C. or higher. The heating temperature is preferably 300° C. or lower, more preferably 250° C. or lower, still more preferably 200° C. or lower, even more preferably 100° C. or lower, particularly preferably 90° C. or lower.
By performing the pressurization step in this temperature range, the melt viscosity of the resin in the present thermally conductive resin composition in sheet form can be reduced, and voids and spaces in the cured resin can be further reduced. Further, by heating at a temperature not higher than the above upper limit, decomposition of organic components in the sheet-like resin composition and cured resin and voids generated by residual solvent tend to be suppressed.

加圧工程の時間は、特に限定されない。加圧工程の時間は、好ましくは30秒以上であり、より好ましくは1分以上、さらに好ましくは3分以上、特に好ましくは5分以上である。加圧工程の時間は、好ましくは1時間以下であり、より好ましくは30分以下、さらに好ましくは20分以下である。
加圧時間が上記上限値以下であることで、樹脂硬化物の製造時間が抑制でき、生産コストを短縮できる傾向にある。加圧時間が上記下限値以上であることで、樹脂硬化物内の空隙やボイドを十分に取り除くことができ、熱伝達性能や耐電圧特性を向上できる傾向にある。
The time for the pressurization step is not particularly limited. The time for the pressurizing step is preferably 30 seconds or longer, more preferably 1 minute or longer, still more preferably 3 minutes or longer, and particularly preferably 5 minutes or longer. The time for the pressurization step is preferably 1 hour or less, more preferably 30 minutes or less, still more preferably 20 minutes or less.
When the pressurization time is equal to or less than the above upper limit, the production time of the cured resin can be suppressed, and the production cost tends to be reduced. When the pressurization time is at least the above lower limit, voids and voids in the cured resin can be sufficiently removed, and heat transfer performance and withstand voltage characteristics tend to be improved.

(硬化工程)
本熱伝導性樹脂組成物は加熱することで硬化させることができる。
この際、加熱温度は30~400℃であるのが好ましく、中でも50℃以上であるのが好ましく、その中でも90℃以上であるのがさらに好ましい。他方、中でも300℃以下であるのが好ましく、その中でも250℃以下であるのがさらに好ましい。
(Curing process)
The thermally conductive resin composition can be cured by heating.
At this time, the heating temperature is preferably 30 to 400° C., more preferably 50° C. or higher, and more preferably 90° C. or higher. On the other hand, the temperature is preferably 300° C. or lower, and more preferably 250° C. or lower.

本熱伝導性樹脂組成物を完全に硬化反応を行わせる硬化工程は、加圧下で行ってもよく、無加圧で行ってもよい。加圧する場合は、上記と同様の理由から、上記の加圧工程と同様の条件で行うことが望ましい。なお、加圧工程と硬化工程を同時に行っても構わない。
特に加圧工程と硬化工程を経るシート化工程においては、上記の範囲の加重をかけて、加圧、硬化を行うことが好ましい。
The curing step in which the thermally conductive resin composition is completely cured may be performed under pressure or without pressure. When pressurizing, it is desirable to carry out under the same conditions as the above pressurizing step for the same reason as above. Note that the pressurizing step and the curing step may be performed at the same time.
In particular, in the sheeting process that includes the pressurizing process and the curing process, it is preferable to pressurize and cure by applying a load within the above range.

加圧工程と硬化工程を同時に行う場合の加重は特に限定されない。この場合、基材上のシート状の本熱伝導性樹脂組成物に5MPa以上の加重をかけて実施することが好ましく、加重はより好ましくは7Pa以上であり、さらに好ましくは9MPa以上であり、特に好ましくは20MPa以上である。また、加重は好ましくは2000MPa以下であり、より好ましくは1500MPa以下である。
加圧工程と硬化工程を同時に行う場合の加重を上記上限値以下とすることにより、凝集無機フィラーの二次粒子が破壊することなく、シート状の本熱伝導性樹脂組成物中に空隙などがない高い熱伝導性を有するシート状硬化物を得ることができる。また、加重を上記下限値以上とすることにより、凝集無機フィラー間の接触が良好となり、熱伝導パスを形成しやすくなるため、高い熱伝導性を有する樹脂硬化物を得ることができる。
There is no particular limitation on the load when the pressing step and the curing step are performed simultaneously. In this case, it is preferable to apply a load of 5 MPa or more to the sheet-like present thermally conductive resin composition on the substrate, and the load is more preferably 7 Pa or more, still more preferably 9 MPa or more, and particularly preferably 20 MPa or more. Also, the load is preferably 2000 MPa or less, more preferably 1500 MPa or less.
By setting the load when the pressurizing step and the curing step are performed simultaneously to the above upper limit or less, the secondary particles of the aggregated inorganic filler do not break, and a sheet-like cured product having high thermal conductivity without voids in the sheet-like present thermally conductive resin composition can be obtained. In addition, by setting the weight to the above lower limit or more, the contact between the aggregated inorganic fillers becomes good, making it easier to form a thermal conduction path, so that a cured resin product having high thermal conductivity can be obtained.

加圧工程と硬化工程を同時に行う場合の加圧時間は特に限定されない。加圧時間は好ましくは30秒以上であり、より好ましくは1分以上、さらに好ましくは3分以上、特に好ましくは5分以上である。また、加圧時間は好ましくは1時間以下であり、より好ましくは30分以下、さらに好ましくは20分以下である。
加圧時間が上記上限値以下であることで、シート状の樹脂硬化物の製造時間が抑制でき、生産コストを短縮できる傾向にある。加圧時間が上記下限値以上であることで、シート状の樹脂硬化物内の空隙やボイドを十分に取り除くことができ、熱伝達性能や耐電圧特性を向上できる傾向にある。
The pressurization time is not particularly limited when the pressurization step and the curing step are performed simultaneously. The pressurization time is preferably 30 seconds or longer, more preferably 1 minute or longer, still more preferably 3 minutes or longer, and particularly preferably 5 minutes or longer. Also, the pressurization time is preferably 1 hour or less, more preferably 30 minutes or less, and still more preferably 20 minutes or less.
When the pressurization time is equal to or less than the above upper limit, the production time of the sheet-shaped resin cured product can be suppressed, and the production cost tends to be reduced. When the pressurization time is at least the above lower limit, gaps and voids in the cured resin sheet can be sufficiently removed, and heat transfer performance and withstand voltage characteristics tend to be improved.

<<放熱積層体>>
本発明の実施形態の一例に係る放熱積層体(「本放熱積層体」と称する)は、本熱伝導性樹脂シートを備えた積層体であればよい。
<<Heat dissipation laminate>>
A heat-dissipating laminate (referred to as "the present heat-dissipating laminate") according to an example of an embodiment of the present invention may be a laminate including the present thermally conductive resin sheet.

本放熱積層体の一例として、本熱伝導性樹脂シートの一方の表面に、放熱性材料を含む放熱用金属層を積層したものを挙げることができる。 As an example of the heat-dissipating laminate, a heat-dissipating metal layer containing a heat-dissipating material is laminated on one surface of the heat-conducting resin sheet.

当該放熱性材料は、熱伝導性の良好な材質から成るものであれば特段限定されない。中でも、積層構成での熱伝導性を高くするために、放熱用金属材料を用いることが好ましく、中でも平板状の金属材料を用いることがより好ましい。
金属材料の材質は、特に限定されない。中でも、熱伝導性が良く、かつ比較的廉価である点から、銅板、アルミニウム板、アルミニウム合金板等が好ましい。
The heat dissipating material is not particularly limited as long as it is made of a material having good thermal conductivity. Among them, in order to increase the thermal conductivity in the laminated structure, it is preferable to use a metal material for heat radiation, and among them, it is more preferable to use a flat metal material.
The material of the metal material is not particularly limited. Among them, a copper plate, an aluminum plate, an aluminum alloy plate, and the like are preferable because they have good thermal conductivity and are relatively inexpensive.

本熱伝導性樹脂シートと放熱用金属層との積層一体化に関しては、バッチプロセスであるプレス成形を好ましく用いることができる。この場合のプレス設備やプレス条件等は、前述の熱伝導性樹脂シートを得るためのプレス成形条件の範囲と同一である。 Press molding, which is a batch process, can be preferably used for the lamination and integration of the present thermally conductive resin sheet and the metal layer for heat dissipation. The press equipment, press conditions, etc. in this case are the same as the range of the press molding conditions for obtaining the above-mentioned thermally conductive resin sheet.

<<放熱性回路基板>>
本発明の実施形態の一例に係る放熱性回路基板(「本放熱性回路基板」と称する)は、本熱伝導性樹脂シートを備えたものであればよい。
本放熱性回路基板の一例として、本熱伝導性樹脂シートの一方の表面に、上記放熱用金属層を積層し、前記熱伝導性樹脂シートの放熱用金属層とは他方の表面に、例えばエッチング処理等により回路基板を形成してなる構成を有するものを挙げることができる。具体的には、「放熱用金属層/熱伝導性樹脂シート/導電回路」で一体化されたものがより好ましい。回路エッチング前の状態としては、例えば「放熱用金属層/熱伝導性樹脂シート/導電回路形成用金属層」の一体化構成で、導電回路形成用金属層が平板状であり、熱伝導性樹脂シートの片面側全表面に形成されたものや、一部面積で形成されたものが挙げられる。
<<Heat dissipation circuit board>>
A heat-dissipating circuit board (referred to as "the present heat-dissipating circuit board") according to an example of an embodiment of the present invention may be provided with the present thermally conductive resin sheet.
As an example of the present heat-dissipating circuit board, one having a configuration in which the heat-dissipating metal layer is laminated on one surface of the present heat-conducting resin sheet, and a circuit board is formed on the other surface of the heat-dissipating metal layer of the heat-conducting resin sheet by, for example, etching. Specifically, it is more preferable to integrate "metal layer for heat radiation/thermal conductive resin sheet/conductive circuit". The state before circuit etching includes, for example, an integrated structure of "heat-dissipating metal layer/thermally conductive resin sheet/conductive circuit-forming metal layer" in which the conductive circuit-forming metal layer is flat and formed on the entire surface of one side of the thermally conductive resin sheet, or formed on a partial area.

導電回路形成用金属層の材料は、特に限定されない。中でも、一般的には電気伝導性やエッチング性の良さ、コスト面などの観点から、厚み0.05mm以上1.2mm以下の銅の薄板により形成されることが好ましい。 The material of the conductive circuit forming metal layer is not particularly limited. Above all, it is generally preferable to use a copper thin plate having a thickness of 0.05 mm or more and 1.2 mm or less from the viewpoint of good electrical conductivity, etching properties, and cost.

<<半導体装置>>
本発明の実施形態の一例に係る半導体装置(「本半導体装置」と称する)は、本放熱性回路基板を備えたものであればよい。
本半導体装置の一例として、本放熱性回路基板上に、予め個片化された半導体チップが搭載されたシリコンウエハー又は再配線層を形成してなる構成を備えたものを挙げることができる。
<<Semiconductor Device>>
A semiconductor device (referred to as "the present semiconductor device") according to an example of the embodiment of the present invention may be provided with the present heat dissipation circuit board.
As an example of the present semiconductor device, there can be mentioned a device having a configuration in which a silicon wafer or a rewiring layer is formed on which semiconductor chips that have been singulated in advance are mounted on the present heat dissipating circuit board.

<<パワーモジュール>>
本発明の実施形態の一例に係るパワーモジュール(「本パワーモジュール」と称する)は、本熱伝導性樹脂シートを備えたものであればよい。
本パワーモジュールの一例として、本熱伝導性樹脂シートを放熱性回路基板としてパワー半導体デバイス装置に実装したものを挙げることができる。
このパワー半導体デバイス装置において、熱伝導性樹脂シート又は積層放熱シート以外のアルミ配線、封止材、パッケージ材、ヒートシンク、サーマルペースト、はんだというような部材は従来公知の部材を適宜採用できる。
<<Power Module>>
A power module (referred to as "the present power module") according to an example of an embodiment of the present invention may be provided with the present thermally conductive resin sheet.
An example of the power module is a power semiconductor device in which the thermally conductive resin sheet is used as a heat dissipating circuit board.
In this power semiconductor device, conventionally known members such as aluminum wiring, sealing material, packaging material, heat sink, thermal paste, and solder other than the thermally conductive resin sheet or the laminated heat dissipation sheet can be appropriately employed.

<<語句の説明>>
本発明において「X~Y」(X,Yは任意の数字)と表現する場合、特にことわらない限り「X以上Y以下」の意と共に、「好ましくはXより大きい」あるいは「好ましくはYより小さい」の意も包含する。
また、「X以上」(Xは任意の数字)あるいは「Y以下」(Yは任意の数字)と表現した場合、「Xより大きいことが好ましい」あるいは「Y未満であることが好ましい」旨の意図も包含する。
本発明において「シート」とは、シート、フィルム、テープを概念的に包含するものである。
<<explanation of words>>
In the present invention, the expression "X to Y" (X and Y are arbitrary numbers) includes the meaning of "X or more and Y or less" and "preferably larger than X" or "preferably smaller than Y" unless otherwise specified.
In addition, when expressing "X or more" (X is an arbitrary number) or "Y or less" (Y is an arbitrary number), it also includes the meaning of "preferably larger than X" or "preferably less than Y".
In the present invention, the term "sheet" conceptually includes sheets, films and tapes.

以下、実施例により本発明を更に詳説する。但し、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples as long as the gist thereof is not exceeded.

<使用材料>
実施例及び比較例における使用材料は以下の通りである。
<Materials used>
Materials used in Examples and Comparative Examples are as follows.

(熱硬化性樹脂)
・高分子量エポキシ樹脂A:上記構造(2)(R=構造(4))および構造(3)(R,R,R,R=メチル基)を有し、アミン系若しくはアミド系の構造を含まない、高分子量エポキシ樹脂(ポリスチレン換算の質量平均分子量:30,000、エポキシ当量:9,000g/当量)
・芳香族エポキシ樹脂B:アミン系若しくはアミド系の構造を含まない、2官能のエポキシ樹脂。分子量約400
・多官能エポキシ樹脂C:一分子当たりにグリシジル基を4個以上含有し、アミン系若しくはアミド系の構造を含まない、多官能エポキシ樹脂(分子量500以下)
(Thermosetting resin)
High-molecular-weight epoxy resin A: A high-molecular-weight epoxy resin (mass average molecular weight in terms of polystyrene: 30,000, epoxy equivalent: 9,000 g/equivalent) having the structure (2) (R 3 = structure (4)) and structure (3) (R 4 , R 5 , R 6 , R 7 = methyl group) and containing no amine-based or amide-based structure
• Aromatic epoxy resin B: A bifunctional epoxy resin that does not contain an amine or amide structure. molecular weight about 400
- Polyfunctional epoxy resin C: a polyfunctional epoxy resin (molecular weight of 500 or less) containing 4 or more glycidyl groups per molecule and not containing an amine or amide structure

(無機フィラー)
・熱伝導性フィラーD:国際公開第2015/119198号に基づいて製造されたカードハウス構造を有する球状の窒化ホウ凝集粒子(平均粒子径(D50)45μm、最大粒子径(Dmax)90μm)、破壊強度 6MPa,弾性率 65MPa
・シリカナノ粒子E:アドマテックス社製 アドマナノYA010C-SP3
平均粒子径10nm、表面フェニル基処理有
比表面積296m/g
(Inorganic filler)
・ Thermally conductive filler D: Spherical boron nitride aggregate particles having a card house structure manufactured based on International Publication No. 2015/119198 (average particle size (D50) 45 μm, maximum particle size (Dmax) 90 μm), breaking strength 6 MPa, elastic modulus 65 MPa
・ Silica nanoparticles E: Admanano YA010C-SP3 manufactured by Admatechs
Average particle size 10 nm, with surface phenyl group treatment
Specific surface area 296 m 2 /g

(その他の成分)
・硬化剤F:フェノール樹脂系硬化剤「MEH-8000H」(明和化成社製)
・硬化触媒G:2,4-ジアミノ-6-[2’-エチル-4’-メチルイミダゾリル-17’)]-エチル-s-トリアジン(「2E4MZ-A」、四国化成社製、窒素原子を含有する複素環構造としてトリアジン環を有する化合物。分子量:247)
融点:215~225℃
・有機溶剤:メチルエチルケトンとシクロヘキサノンの混合溶剤
(other ingredients)
・ Curing agent F: Phenolic resin curing agent “MEH-8000H” (manufactured by Meiwa Kasei Co., Ltd.)
Curing catalyst G: 2,4-diamino-6-[2′-ethyl-4′-methylimidazolyl-17′)]-ethyl-s-triazine (“2E4MZ-A”, manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd., a compound having a triazine ring as a nitrogen atom-containing heterocyclic structure. Molecular weight: 247)
Melting point: 215-225°C
・Organic solvent: mixed solvent of methyl ethyl ketone and cyclohexanone

なお、熱伝導性フィラーDの粒子の平均粒子径(D50)及び最大粒子径(Dmax)は、分散安定剤としてヘキサメタリン酸ナトリウムを含有する純水媒体中に熱伝導性フィラーを分散させ、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置LA-300(堀場製作所社製)にて体積基準粒度分布を測定し、得られた粒度分布から求めた最大粒子径Dmax及び累積体積50%粒子径(平均粒子径D50)である。
シリカナノ粒子Eの平均粒子径及び比表面積はアドマテックス社製のカタログ値である。
The average particle diameter (D50) and the maximum particle diameter (Dmax) of the particles of the thermally conductive filler D are the maximum particle diameter Dmax and the cumulative volume 50% particle diameter (average particle diameter D50) obtained by dispersing the thermally conductive filler in a pure water medium containing sodium hexametaphosphate as a dispersion stabilizer, measuring the volume-based particle size distribution with a laser diffraction/scattering particle size distribution analyzer LA-300 (manufactured by Horiba, Ltd.), and obtaining the obtained particle size distribution. .
The average particle diameter and specific surface area of the silica nanoparticles E are catalog values manufactured by Admatechs.

(凝集無機フィラーの破壊強度及び弾性率の測定)
凝集無機フィラーの破壊強度及び弾性率の測定は、以下の手法により実施した。
(Measurement of breaking strength and elastic modulus of aggregated inorganic filler)
The breaking strength and elastic modulus of the aggregated inorganic filler were measured by the following methods.

凝集無機フィラーの破壊強度は、微小圧縮試験機(株式会社島津製作所製、製品名「MCT-510」)を用いて測定した。
微小圧縮試験機の下部に設置された加圧板の上に試料を極微量散布し、1粒子ずつ圧縮試験を行い、粒子が破壊した時の破壊試験力と粒子の粒子径から下記の式を用いて破壊強度を求めた。5粒子について測定を行い、その平均値を凝集無機フィラーの破壊強度とした。
Cs=2.48P/(πd
(「Cs」は破壊強度(MPa)であり、「P」は破壊試験力(N)であり、「d」は粒子径(mm)である。)
The breaking strength of the aggregated inorganic filler was measured using a microcompression tester (manufactured by Shimadzu Corporation, product name "MCT-510").
A very small amount of the sample was sprinkled on the pressure plate installed at the bottom of the microcompression tester, and the compression test was performed one by one, and the breaking strength was obtained using the following formula from the breaking test force when the particles broke and the particle diameter of the particles. Five particles were measured, and the average value was taken as the breaking strength of the aggregated inorganic filler.
Cs = 2.48P/( πd2 )
(“Cs” is breaking strength (MPa), “P” is breaking test force (N), and “d” is particle diameter (mm).)

通常、破壊強度の算出は、破壊点の試験力を使用して計算するが、破壊点が明確でない(例えば、試料は変形するが急激な破壊を起こさない)場合、参考強度として10%の変形を与えた時の試験力を使用して10%強度として比較に用いることとした。10%強度は下記の式より算出した。
Cx=2.48P/(πd
(「Cx」は10%強度(MPa)であり、「P」は粒子径の10%変位時の試験力(N)であり、「d」は粒子径(mm)である。)
Normally, the breaking strength is calculated using the test force at the breaking point, but if the breaking point is not clear (for example, the sample deforms but does not suddenly break), 10% deformation is used as a reference strength. The 10% strength was calculated from the following formula.
Cx=2.48P/( πd2 )
(“Cx” is the 10% strength (MPa), “P” is the test force (N) at 10% displacement of the particle diameter, and “d” is the particle diameter (mm).)

凝集無機フィラーの弾性率は、破壊強度の測定に用いた装置を用い、破壊が起きた時点の試験力とその時点の圧縮変位から下記の式より算出した。
E=3×(1-ν)×P/4×(d/2)1/2×Y3/2
(「E」は弾性率(MPa)であり、「ν」はポアソン比であり、「P」は破壊試験力(N)であり、「d」は粒子径(mm)であり、「Y」は圧縮変位(mm)である、なお、ポアソン比は一定(0.13)と仮定した。)
The elastic modulus of the aggregated inorganic filler was calculated from the following formula from the test force at the time when the fracture occurred and the compression displacement at that time, using the device used for measuring the fracture strength.
E=3×(1−ν 2 )×P/4×(d/2) 1/2 ×Y 3/2
(“E” is the elastic modulus (MPa), “ν” is the Poisson’s ratio, “P” is the breaking test force (N), “d” is the particle diameter (mm), and “Y” is the compression displacement (mm), where the Poisson's ratio was assumed to be constant (0.13).)

<実施例1,2,比較例1~3>
自転公転式撹拌装置を用いて、高分子量エポキシ樹脂A、芳香族エポキシ樹脂B、多官能エポキシ樹脂C、熱伝導性フィラーD、シリカナノ粒子E、硬化剤F、硬化触媒Gを、表に示す質量比でメチルエチルケトンとシクロヘキサノンからなる有機溶剤に加えて混合し、塗布スラリーとしての樹脂組成物を調製した。この際、固形分濃度が65質量%となるようにメチルエチルケトンとシクロヘキサノンを用いた。
<Examples 1 and 2, Comparative Examples 1 to 3>
Using a rotation-revolution stirring device, high-molecular-weight epoxy resin A, aromatic epoxy resin B, polyfunctional epoxy resin C, thermally conductive filler D, silica nanoparticles E, curing agent F, and curing catalyst G were added to an organic solvent composed of methyl ethyl ketone and cyclohexanone at the mass ratio shown in the table, and mixed to prepare a resin composition as a coating slurry. At this time, methyl ethyl ketone and cyclohexanone were used so that the solid content concentration was 65% by mass.

得られた塗布スラリー(シート用スラリー)を、ドクターブレード法でPET製基材に塗布し、60℃で120分間加熱乾燥を行い、厚さ150μmのシート状成形体を得た。 The resulting coating slurry (slurry for sheet) was applied to a PET base material by a doctor blade method and dried by heating at 60° C. for 120 minutes to obtain a sheet-like compact with a thickness of 150 μm.

<シート状成形体の評価>
上記実施例・比較例で得られたシート状成形体を次のように評価した。
<Evaluation of sheet-shaped compact>
The sheet-shaped moldings obtained in the above examples and comparative examples were evaluated as follows.

(シート状成形体の厚み方向の熱伝導率)
シート状成形体を175℃30分で加圧しながら加熱、硬化を行った。
以下の装置及び条件で、厚みの異なる4つのシートの熱抵抗値を測定し、シートの厚みに対する熱抵抗値で表される傾きから、定常法でのシート厚み方向の熱伝導率を測定した(ASTMD5470準拠)。
(1)厚み:Mentor Graphics社製
T3Ster-DynTIMを用いて、プレス圧力3400kPaでプレスしたときの厚み(μm)
(2)測定面積:Mentor Graphics社製 T3Ster-DynTIMを用いて測定する際の、熱を伝達する部分の面積(cm
(3)熱抵抗値:Mentor Graphics社製 T3Ster-DynTIMを用いて、プレス圧力3400kPaでプレスしたときの熱抵抗値(K/W)
(4)熱伝導率:厚みの異なる4つのシートの熱抵抗値を測定し、下記の式から熱伝導率(W/m・K)を算出する。
式:熱伝導率(W/m・K)=1/((傾き(熱抵抗値/厚み):K/(W・μm))×(面積:cm))×10-2
(Thermal conductivity in the thickness direction of the sheet-shaped compact)
The sheet-like molding was heated and cured at 175° C. for 30 minutes while being pressurized.
The thermal resistance values of four sheets with different thicknesses were measured using the following apparatus and conditions, and the thermal conductivity in the sheet thickness direction was measured by a steady method from the slope represented by the thermal resistance value with respect to the thickness of the sheet (conforms to ASTM D5470).
(1) Thickness: Thickness (μm) when pressed at a press pressure of 3400 kPa using Mentor Graphics T3Ster-DynTIM
(2) Measurement area: area (cm 2 ) of the portion that transfers heat when measured using Mentor Graphics T3Ster-DynTIM
(3) Thermal resistance value: Thermal resistance value (K/W) when pressed at a press pressure of 3400 kPa using Mentor Graphics T3Ster-DynTIM
(4) Thermal conductivity: The thermal resistance values of four sheets with different thicknesses are measured, and the thermal conductivity (W/m·K) is calculated from the following formula.
Formula: Thermal conductivity (W/m·K) = 1/((slope (thermal resistance/thickness): K/(W·μm)) × (area: cm 2 )) × 10 -2

(シート状成形体の表面平滑性)
上記実施例・比較例で得られたシート状成形体(硬化前)の表面について、サーフコムを用いて算術平均高さRaを測定し、Raが6.3以上のものを「×」(不合格)、6.3未満のものを「〇」(合格)と評価して表1に記した。
なお、測定条件は以下の通り
測定速度:0.3mm/s
Λc:0.8mm
算出規格:JIS2001/2013
カットオフ種別:ガウシアン
評価長さ:25.00mm
形状除去:直線
(Surface smoothness of sheet-like molding)
For the surfaces of the sheet-shaped moldings (before curing) obtained in the above examples and comparative examples, the arithmetic mean height Ra was measured using a surfcom, and those with an Ra of 6.3 or more were evaluated as "x" (failed), and those with an Ra of less than 6.3 were evaluated as "o" (accepted) and shown in Table 1.
The measurement conditions are as follows Measurement speed: 0.3 mm/s
Λc: 0.8mm
Calculation standard: JIS2001/2013
Cutoff type: Gaussian Evaluation length: 25.00 mm
Shape Removal: Straight Line

Figure 2023102284000004
Figure 2023102284000004

上記実施例並びにこれまで本発明者が行ってきた試験結果から、熱伝導性をさらに高めるために、熱伝導性フィラーとしての窒化ホウ素の凝集粒子を、熱伝導性樹脂組成物の全固形分100質量%に対し60質量%以上含有させた場合であっても、シリカナノ粒子を、熱伝導性樹脂組成物の全固形分100質量%に対し、2.5質量%より多く10質量%以下の割合で含有させることにより、熱伝導性を維持しつつ、熱伝導性樹脂組成物から形成した樹脂シート表面の凸凹を抑制することができることが分かった。
この理由については、シリカナノ粒子を所定量以上含ませることにより、窒化ホウ素の凝集粒子間の摩擦が低減され、熱伝導性樹脂組成物の流動性が上がるため、熱伝導性樹脂組成物を塗布して乾燥させた時に塗布表面の再配列が起こりやすくなり、シート表面の凸凹を抑制できたものと推定することができる。
このような作用機序を考慮すれば、上記実施例におけるエポキシ樹脂の代わりに、他の熱硬化性樹脂を用いた場合も同様の効果を得ることができるものと考えることができる。
From the above examples and the results of tests conducted by the present inventors so far, in order to further increase the thermal conductivity, the aggregate particles of boron nitride as a thermally conductive filler are contained in an amount of 60% by mass or more with respect to 100% by mass of the total solid content of the thermally conductive resin composition. It was found that unevenness on the surface of the formed resin sheet can be suppressed.
As for the reason for this, it can be presumed that by including a predetermined amount or more of silica nanoparticles, the friction between the aggregated particles of boron nitride is reduced and the fluidity of the thermally conductive resin composition is increased, so that when the thermally conductive resin composition is applied and dried, rearrangement of the coated surface easily occurs, and unevenness of the sheet surface can be suppressed.
Considering such a mechanism of action, it can be considered that similar effects can be obtained even when other thermosetting resins are used in place of the epoxy resin in the above examples.

Claims (15)

熱硬化性樹脂と、無機フィラーとして熱伝導性フィラー及びシリカナノ粒子とを含む熱伝導性樹脂組成物であって、
前記シリカナノ粒子の平均粒子径が1nm以上100nm以下であり、
前記シリカナノ粒子の含有量が、当該熱伝導性樹脂組成物の全固形分100質量%に対し、2.5質量%より多く10質量%以下であり、
前記熱伝導性フィラーは、窒化ホウ素の凝集粒子を含み、前記凝集粒子の平均粒子径は5μm以上100μm以下であり、
前記熱伝導性フィラーの含有量は、当該熱伝導性樹脂組成物の全固形分100質量%に対し、60質量%以上85質量%以下である、熱伝導性樹脂組成物。
A thermally conductive resin composition comprising a thermosetting resin, and a thermally conductive filler and silica nanoparticles as inorganic fillers,
The average particle size of the silica nanoparticles is 1 nm or more and 100 nm or less,
The content of the silica nanoparticles is more than 2.5% by mass and 10% by mass or less with respect to 100% by mass of the total solid content of the thermally conductive resin composition,
The thermally conductive filler contains aggregated particles of boron nitride, and the average particle diameter of the aggregated particles is 5 μm or more and 100 μm or less,
The thermally conductive resin composition, wherein the content of the thermally conductive filler is 60% by mass or more and 85% by mass or less with respect to 100% by mass of the total solid content of the thermally conductive resin composition.
前記熱伝導性フィラーのうち、前記窒化ホウ素の凝集粒子が75質量%以上を占める、請求項1に記載の熱伝導性樹脂組成物。 The thermally conductive resin composition according to claim 1, wherein the aggregated particles of boron nitride account for 75% by mass or more of the thermally conductive filler. 前記窒化ホウ素の凝集粒子の弾性率が48MPa以上である、請求項1に記載の熱伝導性樹脂組成物。 2. The thermally conductive resin composition according to claim 1, wherein the aggregated particles of boron nitride have an elastic modulus of 48 MPa or more. 前記窒化ホウ素の凝集粒子の破壊強度が20MPa以下である、請求項1に記載の熱伝導性樹脂組成物。 2. The thermally conductive resin composition according to claim 1, wherein the aggregated particles of boron nitride have a breaking strength of 20 MPa or less. 前記シリカナノ粒子の平均粒子径に対する、前記窒化ホウ素の凝集粒子の平均粒子径の粒子径比(BN/シリカ)が100~50,000である、請求項1に記載の熱伝導性樹脂組成物。 2. The thermally conductive resin composition according to claim 1, wherein the particle size ratio (BN/silica) of the average particle size of the aggregated particles of boron nitride to the average particle size of the silica nanoparticles is 100 to 50,000. 前記シリカナノ粒子は、有機金属化合物により表面処理されたものである、請求項1に記載の熱伝導性樹脂組成物。 2. The thermally conductive resin composition according to claim 1, wherein said silica nanoparticles are surface-treated with an organometallic compound. 前記熱硬化性樹脂として、一分子当たりエポキシ基を3つ以上有し、分子量650以下の多官能エポキシ樹脂を含む、請求項1に記載の熱伝導性樹脂組成物。 2. The thermally conductive resin composition according to claim 1, wherein the thermosetting resin comprises a polyfunctional epoxy resin having three or more epoxy groups per molecule and a molecular weight of 650 or less. 前記多官能エポキシ樹脂が、分子内に4個以上のグリシジル基を有するエポキシ樹脂である、請求項7に記載の熱伝導性樹脂組成物。 8. The thermally conductive resin composition according to claim 7, wherein the polyfunctional epoxy resin is an epoxy resin having 4 or more glycidyl groups in the molecule. 前記熱伝導性樹脂組成物の固形分から無機粒子を除いた樹脂成分100質量%に対し、質量平均分子量10,000以上のポリマーを10質量%以上30質量%未満含む、請求項1に記載の熱伝導性樹脂組成物。 The thermally conductive resin composition according to claim 1, comprising 10% by mass or more and less than 30% by mass of a polymer having a mass average molecular weight of 10,000 or more with respect to 100% by mass of the resin component excluding inorganic particles from the solid content of the thermally conductive resin composition. 請求項1~9の何れか一項に記載の熱伝導性樹脂組成物から形成された熱伝導性樹脂シート。 A thermally conductive resin sheet formed from the thermally conductive resin composition according to any one of claims 1 to 9. 硬化後の厚み方向の熱伝導率が10W/mK以上となる請求項10に記載の熱伝導性樹脂シート。 11. The thermally conductive resin sheet according to claim 10, wherein the thermal conductivity in the thickness direction after curing is 10 W/mK or more. 請求項10に記載の熱伝導性樹脂シートを備えた放熱積層体。 A heat dissipation laminate comprising the thermally conductive resin sheet according to claim 10 . 請求項10に記載の熱伝導性樹脂シートを備えた放熱性回路基板。 A heat dissipating circuit board comprising the heat conductive resin sheet according to claim 10. 請求項13に記載の放熱性回路基板を備えた半導体装置。 A semiconductor device comprising the heat dissipation circuit board according to claim 13 . 請求項10に記載の熱伝導性樹脂シートを備えたパワーモジュール。 A power module comprising the thermally conductive resin sheet according to claim 10.
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