JP2896471B2

JP2896471B2 - エポキシ樹脂組成物

Info

Publication number: JP2896471B2
Application number: JP7211690A
Authority: JP
Inventors: 秀一石村; 勲高木
Original assignee: Asahi Kasei Kogyo KK
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 1989-05-15
Filing date: 1990-03-23
Publication date: 1999-05-31
Anticipated expiration: 2014-05-31
Also published as: JPH0372522A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、塗料、接着剤、成形材料などに有用な耐熱
性、耐水性及び熱放散性に優れた金属粉含有エポキシ樹
脂組成物に関するものである。

とくに、本発明は、優れた耐熱性、耐水性を有すると
共に熱放散性に優れたエポキシ樹脂組成物であり、各種
の電気製品などの外装材料に適用される塗料、電気部品
の接着剤、および成形材料の用途に使用するのに適した
エポキシ樹脂組成物を提供するものである。

（従来の技術）エポキシ樹脂は優れた接着性、機械的強度、耐薬品性
を有しており、電気絶縁材料、塗料、土木建築副資材な
どの幅広い用途に使用されている。

これらの用途のうち、接着剤を介した２つの被着体の
温度が異なり、高温被着体から低温被着体に多くの熱量
を放散させる目的で接着剤を使用する場合がある。例え
ば、ICなどの半導体素子を金属製のリードフレームに接
着させ、素子から発生する熱をリードフレームに速やか
に伝熱させ、素子の温度上昇を押さえる目的で熱伝導性
の良好な接着剤が使用される。

一般に、この目的には、金とシリコンの共晶合金や銀
を60〜80重量％含有する導電性を兼ね備えたエポキシ樹
脂系の接着剤が用いられている。特にエポキシ樹脂系接
着剤の場合には、高い接着力と安価という点で使用範囲
が広がっている。

このエポキシ樹脂系接着剤に求められている性能とし
ては、200℃で数分以内に硬化する反応性、ワイヤボン
ディング時の温度に耐える耐熱性、耐水性、高温での接
着性などが有り、特に低温で短時間で反応する接着剤が
求められている。

また、半導体素子の中には、電気絶縁性と高熱放散性
が求められるものが有り、従来の接着剤では対応できな
かった。

（発明が解決しようとする課題）このように、低温・短時間の反応性と、電気絶縁性を
保ちながら、高い熱放散性を有する材料が望まれてい
た。

（課題を解決するための手段）本発明者らは、この課題に取り組み、鋭意研究を重ね
た結果、エポキシ樹脂に特定の混合硬化剤と、金属粉と
を特定量配合することによって、高い電気絶縁性を保ち
ながら、低温・短時間の反応性と高い熱放散性とを有す
る樹脂組成物が得られることを見出し、本発明を完成す
るに至ったものである。

すなわち、本発明は；液状エポキシ樹脂100重量部と、ジアミノジフェニルメタン10〜75重量％と、ビス（４−アミノ−３−メチルシクロヘキシル）メタ
ンまたはビス（４−アミノシクロヘキシル）メタン90〜
25重量％からなる混合硬化剤15〜45重量部および、アルミニウム粉、鉄粉および銅粉から選ばれる少な
くとも１種類の金属粉50〜800重量部、を含むエポキシ樹脂組成物である。

本発明において使用される液状エポキシ樹脂は、常温
で液状のエポキシ樹脂である。

常温で液状のエポキシ樹脂としては、「入門エポキシ
樹脂」（昭和63年（株）高分子刊行会発刊）８頁の図
1,5に例示されている各種エポキシ樹脂を用いることが
できる。

その代表的な例として、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、ビスフェノー
ルAD型エポキシ樹脂などのポリフェノールポリグリシジ
ルエーテルおよびテトラグリシジルジアミノジフェニル
メタン、テトラグリシジル−ビス（４−アミノシクロヘ
キシル）メタン、テトラグリシジルキシレンジアミン、
テトラグリシジルシクロヘキシルジメチレンアミン、ト
リグリシジルアミノフェノール類；例えばトリグリシジ
ル−メタアミノフェノール、トリグリシジル−パラアミ
ノフェノール、トリグリシジル−メタアミノアルキルフ
ェノール、トリグリシジル−パラアミノアルキルフェノ
ールなどを挙げることができる。好ましくはビスフェノ
ールＡ型エポキシ樹脂およびトリグリシジルアミノフェ
ノール類である。

本発明で使用される硬化剤は、ジアミノジフェニルメ
タン（以降DDMと記す）と、ビス（４−アミノ−３−メ
チルシクロヘキシル）メタンまたはビス（４−アミノシ
クロヘキシル）メタンの混合硬化剤である。脂環式ポリ
アミンビス（４−アミノ−３−メチルシクロヘキシ
ル）メタンまたはビス（４−アミノシクロヘキシル）メ
タン単独においては可使時間が短いという問題がある。
特に、ビス（４−アミノシクロヘキシル）メタンは可使
時間が短い。この問題を解決する手段として、芳香族系
のポリアミン（DDM）を混合することによって、可使時
間を長くすることが可能になった。

また、前記混合硬化剤でDDMの混合比率を75重量％以
上にすると可使時間は延長するが、常温状態ではDDMの
析出するという問題点がある。また、DDMが10重量％以
下では可使時間の延長に効果が少ない。

混合硬化剤をエポキシ樹脂に配合する場合には、エポ
キシ樹脂のエポキシ基１当量に対して、混合硬化剤の活
性水素基を0.5〜1.5当量の範囲で用いればよい。

本発明で使用できる金属粉は、アルミニウム、鉄およ
び銅粉から選ばれるものである。好ましくはアルミニウ
ム粉であり、エポキシ樹脂組成物およびその硬化物の重
量を相対的に低く抑えることができる。

これらの金属粉は、種々の方法で粉状化されたものを
使用することができる。もっとも汎用的な製法は、アト
マイズ法であり、球状に近いため配合品中に高充填され
たときに内部応力の増加を抑制すると言われている。金
属粉の平均粒子径は、特に限定するものではないが、30
〜40μのものが好ましい。金属粉の添加量はエポキシ樹
脂100重量部に対し50〜800重量部である。

金属粉を添加する目的は、熱伝導率の向上、熱膨張係
数の低減化、コストダウンである。特に、金属粉添加に
よる熱伝導率の向上は、他の充填剤例えばシリカ、アル
ミナ等の無機充填剤では期待できないものである。50重
量部以下では目的とする熱伝導率の向上が図れない。ま
た、800重量部以上では、配合品の粘度が高くなりすぎ
るため作業性が極端に低下すると共に、電気絶縁性を損
なうという問題点を生じる。

また、本発明の組成物には、カップリング剤として
は、シラン系、チタン系およびアルミニウム系カップリ
ング剤から選ばれる１種または２種のカップリング０〜
10重量部を添加してもよい。好ましいのは、チタン系カ
ップリング剤である。カップリング剤は配合品の低粘度
化と金属粉の分散性の向上に有効である。

カップリング剤の添加量は、エポキシ樹脂100重量部
に対して0.1〜５重量部添加することによって、配合品
の粘度は低下し、作業性を改善することができる。カッ
プリング剤を５重量部以上添加すると硬化物の架橋密度
を阻害し、耐熱性の低下を招く。好ましくは0.5〜３重
量部である。

本発明の組成物には、配合品の減粘のための稀釈剤、
増粘剤としての各種充填剤、および消泡剤などの各種添
加剤を用いることができる。

稀釈剤としては、例えばモノグリシジルエーテル、ポ
リグリシジルエーテルなどのグリシジルエーテル化合物
や、場合によってはジオクチルフタレートなどの可塑剤
を使用することができる。

充填剤としては、例えばシリカ、アルミナ、硫酸バリ
ウム、炭酸カルシウムなどの無機充填剤や、ガラス繊
維、カーボン繊維などの繊維状充填剤などを用いること
ができる。

本発明の組成物の作成方法について述べると、（１）
エポキシ樹脂と（２）金属粉を予め混合機、ロールなど
で均一に混合しておき、これに別に用意した（３）混合
硬化剤を加えて混合すればよい。

組成物の粘度が高すぎる場合には、組成物を加熱して
減粘しておいてもよい。ただし、加熱することによって
組成物の可使時間が短くなるので、必要以上の加熱は避
けなければならない。

本発明の組成物の使用方法は、はけ塗り、ロール塗装
などの各種塗装方法、ディスペンサー、注入機を用いた
各種接着方法および流し込みなどによる各種成形方法を
用いて、組成物を目的とする形状にしたのち、室温〜15
0℃の雰囲気で数分〜数時間放置することによって硬化
物を得ることができる。

以下、実施例を用いて更に具体的な説明を行うが、こ
れらは本発明の範囲を制限するものでない。

実施例１ AER−331（旭化成（株）製、ビスフェノールＡ型エポ
キシ樹脂、エポキシ当量189）100重量部に平均粒子径が
35μのアルミニウム粉末200重量部およびチタンカップ
リング剤 KR−46B（味の素（株）製）１重量部を万能
混合撹拌器（（株）三英製作所製）を用いて、均一に混
合して主剤A1を作成した。

別に、ジアミノジフェニルメタン15重量部とビス（４
−アミノ−３−メチルシクロヘキシル）メタン15重量部
を加熱溶融して、硬化剤B1を作成した。

主剤A1 301重量部に硬化剤B1 30重量部を混ぜて十
分に混合し、所定の金型に流し込み、これを60℃/5時間
および180℃/8時間の加熱を行うことによって成形品を
得た。成形品をJIS−6911およびASMTD648−56に準じて
物性を測定した。その結果を表−１に示す。

（実施例２〜４）実施例１において使用した主剤A1を用い、硬化剤ジア
ミノジフェニルメタンとビス（４−アミノ−３−メチル
シクロヘキシル）メタンの比率を変えて、配合品を作成
した。

硬化物の性能と可使時間について測定した結果を表−
２に示す。

（比較例１〜２）実施例２において、使用した硬化剤を単独で使用した
結果を表−３に示す。

比較例１のジアミノジフェニルメタンは固形であるた
め、単独では主剤との分散が難しく、均一な成形品が得
られなかった。比較例２では可使時間が短く作業性に問
題がある。

（実施例５〜６） AER−331 100重量部に平均粒子径が35μのアルミニ
ウム粉末150重量部を均一に混合し、主剤A2を作成し
た。これに実施例１で作成した硬化剤B1の配合比率を変
えて、硬化物の性能を測定した。その結果を表−４に示
す。

（比較例３〜４）実施例３において、硬化剤B1の比率をさらに変えた場
合の結果を表−５に示す。

（実施例７〜９）実施例１において、使用したアルミニウム粉末の比率
を変えて、硬化物の性能を調べた。その結果を表−６に
示す。

（比較例５〜６）実施例４において、Al粉の比率をさらに変えた場合の
結果を表−７に示す。

Al粉を1000重量部まで増やすと、組成物の粘度は著し
く増粘し、注型が困難となり、また少ないと熱伝導率を
著しく低下させる結果となった。

実施例10 実施例１において、用いたエポキシ樹脂AER331 100
重量部の代わりに、AER331 50量部およびトリグリシジ
ルアミノフェノール化合物（住友化学（株）製 ELM−1
00）50重量部を用いる以外は、実施例１と全く同様にし
て主剤A3を作成した。

この主剤A3 301重量部に硬化剤B1 39重量部を混合
して十分に混合し、所定の金型に流し込み、これを60℃
/5時間および200℃/3時間の加熱を行うことにより成形
品を得た。成形品の物性評価の結果を表す。

（発明の効果）以上、説明したとおり、本発明のエポキシ樹脂組成物
は、特定の混合硬化剤と共に金属粉とを特定量配合させ
たので、高い電気絶縁性を保ちながら、低温・短時間の
反応性と高い熱放散性とを有するものが得られる効果が
ある。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G08G 59/56 G08L 63/00 - 63/10 G08K 3/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】液状エポキシ樹脂100重量部と、ジアミノジフェニルメタン10〜75重量％と、ビス（４−アミノ−３−メチルシクロヘキシル）メタン
またはビス（４−アミノシクロヘキシル）メタン90〜25
重量％からなる混合硬化剤15〜45重量部および、アルミニウム粉、鉄粉および銅粉から選ばれる少な
くとも１種類の金属粉50〜800重量部、を含むエポキシ樹脂組成物。
【請求項２】液状エポキシ樹脂がビスフェノールＡ型エ
ポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、テトラ
グリシジルシクロヘキシルジアミンおよびトリグリシジ
ルアミノフェノール類から選ばれる少なくとも１種類以
上のエポキシ樹脂であることを特徴とする、請求項
（１）記載の組成物。