JP7151156B2 - High thermal conductivity curable composition, high thermal conductivity cured film, laminate and power module - Google Patents

High thermal conductivity curable composition, high thermal conductivity cured film, laminate and power module Download PDF

Info

Publication number
JP7151156B2
JP7151156B2 JP2018090587A JP2018090587A JP7151156B2 JP 7151156 B2 JP7151156 B2 JP 7151156B2 JP 2018090587 A JP2018090587 A JP 2018090587A JP 2018090587 A JP2018090587 A JP 2018090587A JP 7151156 B2 JP7151156 B2 JP 7151156B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thermally conductive
group
curable composition
highly thermally
laminate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018090587A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2019196434A (en
Inventor
佳樹 西川
智將 樫野
誠司 大橋
瞬 早川
淳也 楠木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Bakelite Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Bakelite Co Ltd filed Critical Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority to JP2018090587A priority Critical patent/JP7151156B2/en
Publication of JP2019196434A publication Critical patent/JP2019196434A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7151156B2 publication Critical patent/JP7151156B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181Encapsulation

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Phenolic Resins Or Amino Resins (AREA)

Description

本発明は、高熱伝導性硬化性組成物、高熱伝導性硬化膜、積層体およびパワーモジュールに関する。 The present invention relates to a highly thermally conductive curable composition, a highly thermally conductive cured film, a laminate and a power module.

電気・電子デバイス等を構成する材料(例えば、絶縁材料)には、しばしば、放熱性が要求される。
近年、特に、パワーモジュールの発展に伴い、放熱性の大きな硬化性組成物などについて様々な開発がなされている。
Materials (for example, insulating materials) constituting electrical and electronic devices are often required to have heat dissipation properties.
In recent years, in particular, with the development of power modules, various developments have been made on curable compositions with high heat dissipation.

この種の技術として、たとえば、特許文献1に記載の技術が知られている。特許文献1には、メソゲン骨格を有するエポキシ樹脂などを用いることにより、高い熱伝導率を有する材料を提供できる旨が記載されている。
特許文献2および3にも、同様に、メソゲン骨格を有するエポキシ樹脂を用いた、高い熱伝導率を有する材料が記載されている。
As this type of technology, for example, the technology described in Patent Literature 1 is known. Patent Document 1 describes that a material having high thermal conductivity can be provided by using an epoxy resin or the like having a mesogenic skeleton.
Patent Documents 2 and 3 also describe materials having high thermal conductivity using epoxy resins having a mesogenic skeleton.

特開2014-139021号公報JP 2014-139021 A 特開2013-6893号公報JP 2013-6893 A 特開2013-48257号公報JP 2013-48257 A

本発明者らは、特許文献1~3に記載されているような、メソゲン骨格を有するエポキシ樹脂について様々に検討したところ、耐熱性が比較的低いという問題があることを見出した。より具体的には、メソゲン骨格を有するエポキシ樹脂を使用することにより、熱伝導率の向上を図ることができるが、反対に耐熱性が低下してしまう場合があることを見出した。 The inventors of the present invention made various studies on epoxy resins having a mesogenic skeleton, such as those described in Patent Documents 1 to 3, and found that they had a problem of relatively low heat resistance. More specifically, the inventors have found that the use of an epoxy resin having a mesogenic skeleton can improve the thermal conductivity, but conversely reduces the heat resistance.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものである。つまり、耐熱性が良好な高熱伝導性的硬化性組成物を提供することを本発明の目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances. In other words, an object of the present invention is to provide a highly thermally conductive curable composition having good heat resistance.

本発明者らは、検討の結果、エポキシとは異なる硬化系に着目することにより、耐熱性が良好な高熱伝導性硬化性組成物を得ることに成功した。具体的には、以下に提供される発明を完成させて、上記課題を達成した。 As a result of investigation, the present inventors succeeded in obtaining a curable composition with good heat resistance and high thermal conductivity by focusing on a curing system different from epoxy. Specifically, the invention provided below has been completed to achieve the above objects.

本発明によれば、
シアネート化合物と、
以下一般式(B-1)および/または(B-2)で表される構造を有するベンゾオキサジン化合物と、
アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化珪素、炭化珪素および酸化マグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも1種の熱伝導性粒子と
を含む、高熱伝導性硬化性組成物
が提供される。
According to the invention,
a cyanate compound;
a benzoxazine compound having a structure represented by the following general formulas (B-1) and/or (B-2);
and at least one thermally conductive particle selected from the group consisting of alumina, aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, silicon carbide and magnesium oxide.

Figure 0007151156000001
Figure 0007151156000001

一般式(B-1)中、
aは0~3の整数を表し、
およびRはそれぞれ独立に、水素原子または1価の有機基を表し、aが2以上の場合、複数のRは同一でも異なっていてもよい。
In general formula (B-1),
a represents an integer of 0 to 3,
R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group, and when a is 2 or more, multiple R 2 may be the same or different.

また、本発明によれば、
前記高熱伝導性硬化性組成物を用いて作製した高熱伝導性硬化膜であって、
50~150℃における線膨張係数が、36~47ppm/℃である、高熱伝導性硬化膜
が提供される。
Moreover, according to the present invention,
A highly thermally conductive cured film produced using the highly thermally conductive curable composition,
A highly thermally conductive cured film having a coefficient of linear expansion of 36 to 47 ppm/°C at 50 to 150°C is provided.

また、本発明によれば、
金属層と、
前記金属層の少なくとも片面に設けられた、前記高熱伝導性硬化性組成物の硬化物と
を備える積層体
が提供される。
Moreover, according to the present invention,
a metal layer;
and a cured product of the highly thermally conductive curable composition provided on at least one side of the metal layer.

また、本発明によれば、
前記積層体と、
前記積層体上に設けられた電子部品と、を備えるパワーモジュール
が提供される。
Moreover, according to the present invention,
the laminate;
and an electronic component provided on the laminate.

本発明によれば、耐熱性が良好な高熱伝導性的硬化性組成物が提供される。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a highly thermally conductive curable composition having good heat resistance is provided.

パワーモジュールの構造の例を模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of the structure of a power module; FIG.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
図面はあくまで説明用のものである。図面中の各部材の形状や寸法比などは、必ずしも現実の物品と対応するものではない。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The drawings are for illustrative purposes only. The shape and dimensional ratio of each member in the drawings do not necessarily correspond to the actual article.

本明細書中、数値範囲の説明における「a~b」との表記は、特に断らない限り、a以上b以下のことを表す。例えば、「1~5質量%」とは「1質量%以上5質量%以下」の意である。
本明細書における基(原子団)の表記において、置換か無置換かを記していない表記は、置換基を有しないものと置換基を有するものの両方を包含するものである。例えば「アルキル基」とは、置換基を有しないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
本明細書における「(メタ)アクリル」との表記は、アクリルとメタクリルの両方を包含する概念を表す。「(メタ)アクリレート」等の類似の表記についても同様である。
In this specification, the notation "a to b" in the description of numerical ranges means from a to b, unless otherwise specified. For example, "1 to 5% by mass" means "1% by mass or more and 5% by mass or less".
In the description of a group (atomic group) in the present specification, a description without indicating whether it is substituted or unsubstituted includes both those having no substituent and those having a substituent. For example, the term “alkyl group” includes not only alkyl groups without substituents (unsubstituted alkyl groups) but also alkyl groups with substituents (substituted alkyl groups).
The notation "(meth)acryl" used herein represents a concept that includes both acryl and methacryl. The same applies to similar notations such as "(meth)acrylate".

<高熱伝導性硬化性組成物>
本実施形態の高熱伝導性硬化性組成物は、
シアネート化合物と、
以下一般式(B-1)および/または(B-2)で表される構造を含むベンゾオキサジン化合物と、
アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化珪素、炭化珪素および酸化マグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも1種の熱伝導性粒子と
を含む。
<High thermal conductivity curable composition>
The highly thermally conductive curable composition of the present embodiment is
a cyanate compound;
a benzoxazine compound containing a structure represented by the following general formulas (B-1) and/or (B-2);
and at least one thermally conductive particle selected from the group consisting of alumina, aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, silicon carbide and magnesium oxide.

Figure 0007151156000002
一般式(B-1)中、
aは0~3の整数を表し、
およびRはそれぞれ独立に、水素原子または1価の有機基を表し、aが2以上の場合、複数のRは同一でも異なっていてもよい。
一般式(B-2)中、
bは0~4の整数を表し、
は、水素原子または1価の有機基を表し、bが2以上の場合、複数のRは同一でも異なっていてもよい。
Figure 0007151156000002
In general formula (B-1),
a represents an integer of 0 to 3,
R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group, and when a is 2 or more, multiple R 2 may be the same or different.
In general formula (B-2),
b represents an integer of 0 to 4,
R 3 represents a hydrogen atom or a monovalent organic group, and when b is 2 or more, multiple R 3 may be the same or different.

なお、以下では、一般式(B-1)および/または(B-2)で表される構造を有するベンゾオキサジン化合物を、単に「ベンゾオキサジン化合物」とも表記する。 Note that benzoxazine compounds having structures represented by general formulas (B-1) and/or (B-2) are hereinafter simply referred to as “benzoxazine compounds”.

本実施形態の高熱伝導性硬化性組成物は、シアネート化合物(-O-CNで表される官能基を有する化合物)と、ベンゾオキサジン化合物が有する一般式(B-1)および/または(B-2)で表される構造とが反応することにより、強固な化学構造が形成され、エポキシ系ベースの従来の組成物に比べて耐熱性が良化すると考えられる。 The highly thermally conductive curable composition of the present embodiment includes a cyanate compound (a compound having a functional group represented by —O—CN) and a benzoxazine compound having the general formula (B-1) and / or (B- It is believed that by reacting with the structure represented by 2), a strong chemical structure is formed and the heat resistance is improved compared to conventional epoxy-based compositions.

また、本実施形態の高熱伝導性硬化性組成物は、熱伝導性(放熱性)も良好である。推定であるが、シアネート化合物およびベンゾオキサジン化合物(場合によってはさらに後述のフェノール化合物)が反応した結果として、六員環のヘテロ芳香族環であるトリアジン骨格が形成され、これが熱伝導性(放熱性)の良化に関係している可能性がある。 In addition, the highly thermally conductive curable composition of the present embodiment also has good thermal conductivity (heat dissipation). Although it is presumed, as a result of the reaction of the cyanate compound and the benzoxazine compound (and in some cases, the phenol compound described later), a triazine skeleton, which is a six-membered heteroaromatic ring, is formed, which has thermal conductivity (heat dissipation). ) may be related to the improvement of

なお、熱伝導性については、本実施形態の高熱伝導性硬化性組成物を硬化させて膜としたとき、後述するパワーモジュールに要求される膜の厚み方向の熱伝導性も担保できる。 Regarding thermal conductivity, when the highly thermally conductive curable composition of the present embodiment is cured to form a film, thermal conductivity in the thickness direction of the film required for the power module described later can also be ensured.

さらに、本実施形態の高熱伝導性硬化性組成物は、硬化膜としたとき、その線膨張係数を適切な値としやすい。ここで「適切な値としやすい」とは、硬化膜の熱膨張係数をα、銅の熱膨張係数をαCuとしたとき、αとαCuの差の絶対値を小さくしやすい、ということである。
エポキシ系ベースの従来の組成物の硬化物は、銅との熱膨張率の差が大きく、繰返しの熱膨張-収縮により損傷・剥がれ等が発生しやすい懸念があった。本実施形態の高熱伝導性硬化性組成物の硬化膜は、従来の組成物の硬化物に比べて銅との熱膨張率の差を小さくしやすく、好ましい。この理由は、おそらくは、シアネート化合物とベンゾオキサジン化合物との反応により形成される構造が剛直であるためと推定される。
Furthermore, when the highly thermally conductive curable composition of the present embodiment is formed into a cured film, the coefficient of linear expansion tends to be an appropriate value. Here, “easy to set an appropriate value” means that the absolute value of the difference between α and α Cu can be easily reduced when the thermal expansion coefficient of the cured film is α and the thermal expansion coefficient of copper is α Cu . be.
A cured product of a conventional epoxy-based composition has a large difference in coefficient of thermal expansion from that of copper, and there was concern that repeated thermal expansion and contraction would likely cause damage, peeling, and the like. The cured film of the highly thermally conductive curable composition of the present embodiment is preferable because it is easy to reduce the difference in thermal expansion coefficient from that of copper as compared with a cured product of a conventional composition. The reason for this is presumed to be that the structure formed by the reaction between the cyanate compound and the benzoxazine compound is rigid.

念のため述べておくが、上記の推定理由などは、本発明の範囲を限定するものではない。 Just to make sure, the above presumed reasons and the like do not limit the scope of the present invention.

本実施形態の高熱伝導性硬化性組成物の含有成分などについて説明する。 Components and the like of the highly thermally conductive curable composition of the present embodiment will be described.

・シアネート化合物
本実施形態の高熱伝導性硬化性組成物が含むシアネート化合物は、シアネート基(-O-CNで表される官能基)を有するものである限り特に限定されない。
シアネート化合物は、好ましくは、1分子中に複数のシアネート基を有する。より具体的には、シアネート化合物は、好ましくは1分子中に2~4個、より好ましくは2個のシアネート基を有する。このようなシアネート化合物を用いることで、硬化性能をより高められることができ、耐熱性も向上すると考えられる。
Cyanate compound The cyanate compound contained in the highly thermally conductive curable composition of the present embodiment is not particularly limited as long as it has a cyanate group (functional group represented by —O—CN).
The cyanate compound preferably has multiple cyanate groups in one molecule. More specifically, the cyanate compound preferably has 2 to 4, more preferably 2 cyanate groups per molecule. By using such a cyanate compound, it is believed that the curing performance can be further improved and the heat resistance is also improved.

また、別観点として、シアネート化合物は、好ましくは、その分子内に共役二重結合(単結合と二重結合を交互に有する構造)を含む。このようなシアネート化合物を用いることで、組成物を硬化させた際、硬化物中にいわゆるメソゲン構造(液晶性を発現しうる剛直な部位)が含まれることとなる。メソゲン構造が硬化物中に含まれると、熱伝導性の観点で有利となり、熱伝導性(放熱性)をより高めることができる。
このようなシアネート化合物としては、例えば、以下の一般式(a1)で表される化合物において、Rの部分に共役二重結合を含むものを挙げることができる。
From another point of view, the cyanate compound preferably contains a conjugated double bond (a structure having alternating single and double bonds) in its molecule. By using such a cyanate compound, when the composition is cured, a so-called mesogenic structure (a rigid site capable of exhibiting liquid crystallinity) is included in the cured product. When the mesogenic structure is contained in the cured product, it is advantageous from the viewpoint of thermal conductivity, and the thermal conductivity (heat dissipation) can be further enhanced.
As such a cyanate compound, for example, a compound represented by the following general formula (a1) containing a conjugated double bond in the R portion can be mentioned.

シアネート化合物としては、以下一般式(a1)で表されるものを好ましく挙げることができる。 As the cyanate compound, those represented by the following general formula (a1) can be preferably mentioned.

Figure 0007151156000003
Figure 0007151156000003

一般式(a1)において、Rは、2価の連結基であり、好ましくは、共役二重結合を含む基である。
より具体的には、Rは、一般式-A-X-A-で表される基である。この一般式において、AおよびAは、各々独立に、芳香族基、縮合芳香族基、脂環基、脂環式複素環基から選ばれる基を示す。また、Xは単結合または2価の連結基である。
In general formula (a1), R is a divalent linking group, preferably a group containing a conjugated double bond.
More specifically, R is a group represented by the general formula -A 1 -XA 2 -. In this general formula, A 1 and A 2 each independently represent a group selected from an aromatic group, a condensed aromatic group, an alicyclic group, and an alicyclic heterocyclic group. Also, X is a single bond or a divalent linking group.

ここで、AまたはAとして好ましくは、ベンゼン環を有する炭素数6~12の炭化水素基、ナフタレン環を有する炭素数10~20の炭化水素基、ビフェニル構造を有する炭素数12~24の炭化水素基、ベンゼン環を3個以上有する炭素数12~36の炭化水素基、縮合芳香族基を有する炭素数12~36の炭化水素基、炭素数4~36の脂環式複素環基などである。 Here, A 1 or A 2 is preferably a hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms having a benzene ring, a hydrocarbon group having 10 to 20 carbon atoms having a naphthalene ring, or a hydrocarbon group having 12 to 24 carbon atoms having a biphenyl structure. Hydrocarbon groups, hydrocarbon groups of 12 to 36 carbon atoms having 3 or more benzene rings, hydrocarbon groups of 12 to 36 carbon atoms having a condensed aromatic group, alicyclic heterocyclic groups of 4 to 36 carbon atoms, etc. is.

、Aの具体例としては、例えば、フェニレン、ビフェニレン、ナフチレン、アントラセニレン、シクロヘキシル、ピリジル、ピリミジル、チオフェニレン等が挙げられる。これらは無置換でもよいし、脂肪族炭化水素基、ハロゲン基、シアノ基、ニトロ基などの置換基を有してもよい。 Specific examples of A 1 and A 2 include phenylene, biphenylene, naphthylene, anthracenylene, cyclohexyl, pyridyl, pyrimidyl and thiophenylene. These may be unsubstituted or may have substituents such as aliphatic hydrocarbon groups, halogen groups, cyano groups and nitro groups.

Xとしては、例えば、単結合、-CH-、-C(CH-、-CH-CH-、-C=C-、-C≡C-、-CO-O-、-CO-NH-、-CH=N-、-CH=N-N=CH-、-N=N-または-N(O)=N-の群から選ばれる2価の置換基が好ましい。 X is, for example, a single bond, -CH 2 -, -C(CH 3 ) 2 -, -CH 2 -CH 2 -, -C=C-, -C≡C-, -CO-O-, - A divalent substituent selected from the group CO-NH-, -CH=N-, -CH=N-N=CH-, -N=N- or -N(O)=N- is preferred.

また、別の態様として、シアネート化合物は、ポリマーやオリゴマー等の形態であってもよい。すなわち、ポリマーやオリゴマーの主鎖、側鎖、末端などにシアネート基を有する化合物であってもよい。例えば、以下一般式(a2)で表される構造単位を含むポリマーやオリゴマーを挙げることができる。このような、芳香環骨格(すなわち共役二重結合)を有するポリマーまたはオリゴマーをシアネート化合物として用いることで、熱伝導性(放熱性)を高めうる。 Alternatively, the cyanate compound may be in the form of polymer, oligomer, or the like. That is, it may be a compound having a cyanate group in the main chain, side chain, end, or the like of a polymer or oligomer. For example, polymers and oligomers containing structural units represented by general formula (a2) below can be mentioned. By using such a polymer or oligomer having an aromatic ring skeleton (that is, a conjugated double bond) as a cyanate compound, thermal conductivity (heat dissipation) can be enhanced.

Figure 0007151156000004
Figure 0007151156000004

一般式(a2)中、Rは1価の置換基を表し、nは0~3の整数を表す。
Rの1価の置換基として具体的には、1価の有機基、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボキシル基等を挙げることができる。1価の有機基の例としては、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルキニル基などが挙げられる。
In general formula (a2), R represents a monovalent substituent, and n represents an integer of 0-3.
Specific examples of the monovalent substituent for R include a monovalent organic group, a halogen atom, a hydroxyl group, a carboxyl group, and the like. Examples of monovalent organic groups include alkyl groups, alkenyl groups, cycloalkyl groups, aryl groups, aralkyl groups, alkynyl groups, and the like.

本実施形態の高熱伝導性硬化性組成物は、シアネート化合物を1種のみ含んでもよいし、2種以上含んでもよい。
組成物中のシアネート化合物の量は、特に限定されないが、例えば、樹脂成分全体に対するシアネート化合物の量は、20~70質量%、好ましくは30~60質量%である。なお、「樹脂成分」とは、シアネート化合物、ベンゾオキサジン化合物およびフェノール化合物を表す(以下でも同様である)。
The highly thermally conductive curable composition of the present embodiment may contain only one type of cyanate compound, or may contain two or more types.
Although the amount of the cyanate compound in the composition is not particularly limited, for example, the amount of the cyanate compound is 20 to 70% by mass, preferably 30 to 60% by mass, based on the total resin component. In addition, the "resin component" represents a cyanate compound, a benzoxazine compound and a phenol compound (the same shall apply hereinafter).

・ベンゾオキサジン化合物
本実施形態の高熱伝導性硬化性組成物が含むベンゾオキサジン化合物は、一般式(B-1)および/または(B-2)で表される構造を有する化合物である限り、特に限定されない。
Benzoxazine compound The benzoxazine compound contained in the highly thermally conductive curable composition of the present embodiment is a compound having a structure represented by general formula (B-1) and/or (B-2), especially Not limited.

Figure 0007151156000005
Figure 0007151156000005

一般式(B-1)中、
aは0~3の整数を表し、
およびRはそれぞれ独立に、水素原子または1価の有機基を表し、aが2以上の場合、複数のRは同一でも異なっていてもよい。
一般式(B-2)中、
bは0~4の整数を表し、
は、水素原子または1価の有機基を表し、bが2以上の場合、複数のRは同一でも異なっていてもよい。
なお、*は、他の化学構造との結合手を表す。
In general formula (B-1),
a represents an integer of 0 to 3,
R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group, and when a is 2 or more, multiple R 2 may be the same or different.
In general formula (B-2),
b represents an integer of 0 to 4,
R 3 represents a hydrogen atom or a monovalent organic group, and when b is 2 or more, multiple R 3 may be the same or different.
Note that * represents a bond with another chemical structure.

の具体例としては、水素原子、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルキニル基などが挙げられる。Rは任意の置換基により置換されていてもよい。
としては、アリール基が好ましく、フェニル基がより好ましい。これにより耐熱性をより高めることができると考えられる。
Specific examples of R 1 include a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group and an alkynyl group. R 1 may be substituted with any substituent.
R 1 is preferably an aryl group, more preferably a phenyl group. It is considered that the heat resistance can be further improved by this.

およびRの具体例としては、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基などが挙げられる。
aは、好ましくは0または1であり、より好ましくは0である。
bは、好ましくは0または1であり、より好ましくは0である。
Specific examples of R 2 and R 3 include aliphatic hydrocarbon groups and aromatic hydrocarbon groups.
a is preferably 0 or 1, more preferably 0;
b is preferably 0 or 1, more preferably 0.

ベンゾオキサジン化合物は、好ましくは、1分子中に複数の一般式(B-1)および/または(B-2)で表される構造を有する。より具体的には、ベンゾオキサジン化合物は、好ましくは1分子中に2~4個、より好ましくは2個の、一般式(B-1)および/または(B-2)で表される構造を有する。このような化合物を用いることで、硬化性能をより高められることができ、耐熱性も向上すると考えられる。 The benzoxazine compound preferably has a plurality of structures represented by general formulas (B-1) and/or (B-2) in one molecule. More specifically, the benzoxazine compound preferably has 2 to 4, more preferably 2 structures represented by general formulas (B-1) and/or (B-2) in one molecule. have. By using such a compound, it is believed that the curing performance can be further improved and the heat resistance is also improved.

また、別観点として、ベンゾオキサジン化合物は、好ましくは、その分子内に共役二重結合(単結合と二重結合を交互に有する構造)を含む。このようなシアネート化合物を用いることで、組成物を硬化させた際、硬化物中にいわゆるメソゲン構造(液晶性を発現しうる剛直な部位)が含まれることとなる。メソゲン構造が硬化物中に含まれると、熱伝導性の観点で有利となり、熱伝導性(放熱性)をより高めることができる。
このようなベンゾオキサジン化合物としては、例えば、以下の一般式(b1)または(b2)で表される化合物において、Rの部分に共役二重結合を含むものや、一般式(b1)においてRが単結合であるものを挙げることができる。
From another point of view, the benzoxazine compound preferably contains a conjugated double bond (a structure having alternating single and double bonds) in its molecule. By using such a cyanate compound, when the composition is cured, a so-called mesogenic structure (a rigid site capable of exhibiting liquid crystallinity) is included in the cured product. When the mesogenic structure is contained in the cured product, it is advantageous from the viewpoint of thermal conductivity, and the thermal conductivity (heat dissipation) can be further enhanced.
Such benzoxazine compounds include, for example, compounds represented by the following general formula (b1) or (b2) containing a conjugated double bond in the R portion, and compounds in which R in general formula (b1) is One that is a single bond can be mentioned.

ベンゾオキサジン化合物の具体的態様として、以下一般式(b1)または(b2)で表される化合物を挙げることができる。 Specific embodiments of the benzoxazine compound include compounds represented by the following general formula (b1) or (b2).

Figure 0007151156000006
Figure 0007151156000006

一般式(b1)中、RおよびRは一般式(B-1)において説明されたものと同義であり、Rは単結合または2価の連結基である。
一般式(b1)中、2つのRは、同じであっても異なっていてもよい。また、2以上のRが存在する場合、各々のRは同じであっても異なっていてもよい。
一般式(b1)中、Rが2価の連結基である場合、その具体例などは、一般式(a1)におけるRと同様である。
In general formula (b1), R 1 and R 2 have the same definitions as in general formula (B-1), and R is a single bond or a divalent linking group.
In general formula (b1), two R 1s may be the same or different. Also, when two or more R 2 are present, each R 2 may be the same or different.
In general formula (b1), when R is a divalent linking group, specific examples thereof are the same as those for R in general formula (a1).

一般式(b2)中、Rは一般式(B-2)において説明されたものと同義であり、Rは2価の連結基である。
一般式(b1)中、2以上のRが存在する場合、各々のRは同じであっても異なっていてもよい。
一般式(b1)中、Rの具体例などは、一般式(a1)におけるRと同様である。
In general formula (b2), R 3 has the same definition as in general formula (B-2), and R is a divalent linking group.
In general formula (b1), when two or more R 3 are present, each R 3 may be the same or different.
Specific examples of R in general formula (b1) are the same as those of R in general formula (a1).

本実施形態の高熱伝導性硬化性組成物は、ベンゾオキサジン化合物を1種のみ含んでもよいし、2種以上含んでもよい。
組成物中のベンゾオキサジン化合物の量は、特に限定されないが、例えば、樹脂成分全体に対して30~80質量%、好ましくは40~70質量%である。
The high thermal conductivity curable composition of the present embodiment may contain only one kind of benzoxazine compound, or may contain two or more kinds.
Although the amount of the benzoxazine compound in the composition is not particularly limited, it is, for example, 30 to 80% by mass, preferably 40 to 70% by mass, based on the total resin component.

・熱伝導性粒子
本実施形態の高熱伝導性硬化性組成物は、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化珪素、炭化珪素および酸化マグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも1種の熱伝導性粒子を含む。
この中でも、熱伝導性の観点から、熱伝導性粒子は、窒化ホウ素または窒化アルミニウムを含むことが好ましい。
窒化ホウ素は、鱗片状窒化ホウ素の、単分散粒子、凝集粒子またはこれらの混合物を含むことができる。
また、熱伝導性と絶縁性のバランスの観点から、酸化マグネシウムまたはアルミナの少なくとも1種以上を用いてもよい。
熱伝導性粒子の形状は、特に限定されないが、通常は球状とすることができる。
- Thermally conductive particles The highly thermally conductive curable composition of the present embodiment contains at least one thermally conductive particle selected from the group consisting of alumina, aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, silicon carbide and magnesium oxide. .
Among these, from the viewpoint of thermal conductivity, the thermally conductive particles preferably contain boron nitride or aluminum nitride.
The boron nitride can comprise monodisperse particles, agglomerated particles or mixtures thereof of scaly boron nitride.
Moreover, from the viewpoint of the balance between thermal conductivity and insulation, at least one of magnesium oxide and alumina may be used.
The shape of the thermally conductive particles is not particularly limited, but can usually be spherical.

熱伝導性粒子の粒径は、特に限定されないが、例えば、メジアン径(D50)の値として、好ましくは1~200μm、より好ましくは2~100μmである。なお、メジアン径は、例えば、レーザー回折法を用いて測定される重量累積粒度分布に基づき算出することができる。 The particle size of the thermally conductive particles is not particularly limited, but for example, the median diameter (D 50 ) value is preferably 1 to 200 μm, more preferably 2 to 100 μm. The median diameter can be calculated, for example, based on a weight cumulative particle size distribution measured using a laser diffraction method.

本実施形態の高熱伝導性硬化性組成物は、熱伝導性粒子を1種のみ含んでもよいし、2種以上含んでもよい。
2種以上の熱伝導性粒子を含む場合として具体的には、元素組成が互いに異なる2種以上の熱伝導性粒子を含む場合や、元素組成は同じだが粒径が互いに異なる2種以上の熱伝導性粒子を含む場合などがある。後者の場合、熱伝導性粒子は、その粒子径分布曲線が少なくとも2つのピークを有してもよく、少なくとも3つのピークを有してもよい。
The highly thermally conductive curable composition of the present embodiment may contain only one type of thermally conductive particles, or may contain two or more types thereof.
The case of containing two or more types of thermally conductive particles specifically includes the case of containing two or more types of thermally conductive particles having different elemental compositions, or the case of containing two or more types of thermally conductive particles having the same elemental composition but different particle sizes. It may contain conductive particles. In the latter case, the thermally conductive particles may have at least two peaks or at least three peaks in their particle size distribution curve.

熱伝導性粒子の量は、組成物の固形分全体の体積に対して、50~90体積%であり、好ましくは60~90体積%であり、より好ましくは60~85体積%である。また、別観点として、熱伝導性粒子の合計含有量は、組成物の固形分全体の質量に対して、例えば、1~90質量%、5~85質量%であり、好ましくは10~85質量%である。上記下限値以上とすることにより、熱伝導性を向上させることができる。上記上限値以下とすることにより、プロセス性の低下を抑制することができる。 The amount of thermally conductive particles is 50-90% by volume, preferably 60-90% by volume, more preferably 60-85% by volume, based on the total solids volume of the composition. As another aspect, the total content of the thermally conductive particles is, for example, 1 to 90% by mass, 5 to 85% by mass, preferably 10 to 85% by mass, based on the mass of the total solid content of the composition. %. Thermal conductivity can be improved by making it more than the said lower limit. By making it below the said upper limit, the fall of processability can be suppressed.

・フェノール系化合物
本実施形態の高熱伝導性硬化性組成物は、好ましくは、フェノール系化合物を含む。
本発明者らの知見によれば、本実施形態の高熱伝導性硬化性組成物にフェノール系化合物を含ませることで、硬化物中にメソゲン構造が形成されやすくなるようであり、熱伝導性(放熱性)をより高めることができる。推測であるが、この理由としては、フェノールがシアネート化合物に対して触媒的に働き、トリアジン骨格が形成されやすくなるためとも考えられる。
- Phenol-based compound The highly thermally conductive curable composition of the present embodiment preferably contains a phenol-based compound.
According to the findings of the present inventors, the inclusion of a phenolic compound in the highly thermally conductive curable composition of the present embodiment seems to facilitate the formation of a mesogenic structure in the cured product, and thermal conductivity ( heat dissipation) can be further enhanced. Although it is speculation, the reason for this is thought to be that phenol acts as a catalyst for the cyanate compound, facilitating the formation of the triazine skeleton.

フェノール系化合物としては、フェノール性水酸基を有する任意の化合物を用いることができる。例えば、公知のフェノール樹脂を用いることができる。
フェノール樹脂としては、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールノボラック樹脂、レゾール型フェノール樹脂、などのフェノール化合物とアルデヒド化合物との反応物;フェノールアラルキル、フェノールビフェニルアラルキルなどのフェノール化合物とジメチロール化合物、ジメトキシメチル化合物およびジハロアルキル化合物からなる群より選択される少なくとも1種の化合物との反応物などが挙げられる。
Any compound having a phenolic hydroxyl group can be used as the phenolic compound. For example, a known phenol resin can be used.
Phenol resins include reaction products of phenol compounds and aldehyde compounds such as phenol novolak resins, cresol novolak resins, bisphenol novolak resins, and resol-type phenol resins; and a reaction product with at least one compound selected from the group consisting of compounds and dihaloalkyl compounds.

また、フェノール化合物は、フェノール樹脂ではなく、低分子フェノール化合物であってもよい。低分子フェノール化合物としては、好ましくは、一分子中に2~5個のフェノール性水酸基を含むフェノール化合物などを挙げることができる。
より具体的には、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、フルオレンビスフェノール、テルペンジフェノール、4,4’-ビフェノール、2,2’-ビフェノール、3,3’,5,5’-テトラメチル-[1,1’-ビフェニル]-4,4’-ジオール、ハイドロキノン、レゾルシン、ナフタレンジオール、トリス-(4-ヒドロキシフェニル)メタン、1,1,2,2-テトラキス(4-ヒドロキシフェニル)エタン、ジヒドロキシベンゼン、ジヒドロキシナフタレンなどを挙げることができる。
Also, the phenolic compound may be a low-molecular-weight phenolic compound instead of a phenolic resin. As the low-molecular-weight phenolic compound, a phenolic compound containing 2 to 5 phenolic hydroxyl groups in one molecule is preferred.
More specifically, bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, fluorene bisphenol, terpene diphenol, 4,4′-biphenol, 2,2′-biphenol, 3,3′,5,5′-tetramethyl-[ 1,1′-biphenyl]-4,4′-diol, hydroquinone, resorcinol, naphthalenediol, tris-(4-hydroxyphenyl)methane, 1,1,2,2-tetrakis(4-hydroxyphenyl)ethane, dihydroxy Benzene, dihydroxynaphthalene and the like can be mentioned.

本実施形態の高熱伝導性硬化性組成物は、フェノール系化合物を1種のみ含んでもよいし、2種以上含んでもよい。
組成物中のフェノール系化合物の量は、特に限定されないが、前述のシアネート化合物およびベンゾオキサジン化合物の合計量を100質量部としたとき、好ましくは1~20質量部、より好ましくは1~5質量部である。適度な量のフェノール系化合物を組成物に含ませることで、組成物を硬化させた際にメソゲン構造が形成されやすくなり、熱伝導性がさらに良化する傾向にある。
The highly thermally conductive curable composition of the present embodiment may contain only one type of phenolic compound, or may contain two or more types.
The amount of the phenolic compound in the composition is not particularly limited, but is preferably 1 to 20 parts by mass, more preferably 1 to 5 parts by mass when the total amount of the cyanate compound and the benzoxazine compound is 100 parts by mass. Department. By including an appropriate amount of phenolic compound in the composition, a mesogenic structure is likely to be formed when the composition is cured, and the thermal conductivity tends to be further improved.

・シリカ粒子
本実施形態の高熱伝導性硬化性組成物は、好ましくは、シリカ粒子を含む。
シリカ粒子を組成物中に含ませることで、熱伝導性粒子の組成物中での沈降、偏在等を抑制することができ、組成物を硬化させた際の熱伝導性粒子の分布の均一性を高めることができる(詳細は不明だが、シリカ粒子が持つ電荷による効果と推定される)。これにより、熱伝導性等の性能も良化しうる。
シリカ粒子はどのようなものであってもよく、フュームドシリカやコロイダルシリカを用いることができる。コストや性能などの点はフュームドシリカが好ましい。
• Silica particles The highly thermally conductive curable composition of the present embodiment preferably contains silica particles.
By including silica particles in the composition, sedimentation, uneven distribution, etc. of the thermally conductive particles in the composition can be suppressed, and the uniformity of the distribution of the thermally conductive particles when the composition is cured can be improved. can be increased (details are unknown, but it is presumed to be an effect due to the charge of silica particles). This can also improve performance such as thermal conductivity.
Any silica particles may be used, and fumed silica and colloidal silica can be used. Fumed silica is preferred in terms of cost and performance.

シリカ粒子の粒子径は、例えば1~100nm、好ましくは2~50nmである。この径とすることで、上述の熱伝導性粒子の分布の均一性を更に高められると考えられる。
なお、ここでの粒子径は、レーザー回折法による1次粒子平均径を意味する。
The particle size of silica particles is, for example, 1 to 100 nm, preferably 2 to 50 nm. This diameter is considered to further enhance the uniformity of the distribution of the thermally conductive particles described above.
In addition, the particle size here means the primary particle average size according to the laser diffraction method.

また、シリカ粒子の見かけ比重は、例えば10~200g/L、好ましくは20~100g/Lである。この値とすることで、上述の熱伝導性粒子の分布の均一性を更に高められると考えられる。
なお、ここでの見かけ比重は、ISO 787/XIに基づき測定することができる。
Further, the silica particles have an apparent specific gravity of, for example, 10 to 200 g/L, preferably 20 to 100 g/L. By setting this value, it is considered that the uniformity of the distribution of the thermally conductive particles described above can be further improved.
The apparent specific gravity here can be measured based on ISO 787/XI.

シリカ粒子としては、例えば日本アエロジル株式会社のフュームドシリカAEROSIL(登録商標)などを用いることができる。
本実施形態の高熱伝導性硬化性組成物は、シリカ粒子を1種のみ含んでもよいし、2種以上含んでもよい。
組成物中のシリカ粒子の量は、特に限定されないが、例えば、組成物の固形分全体に対して0.1~5質量%、好ましくは0.2~3質量%である。
As the silica particles, for example, fumed silica AEROSIL (registered trademark) of Nippon Aerosil Co., Ltd. can be used.
The highly thermally conductive curable composition of the present embodiment may contain only one type of silica particles, or may contain two or more types.
The amount of silica particles in the composition is not particularly limited, but is, for example, 0.1 to 5% by mass, preferably 0.2 to 3% by mass, based on the total solid content of the composition.

・その他成分
本実施形態の高熱伝導性硬化性組成物は、本発明の目的を損なわない限りにおいて、上記以外の各種成分を含んでもよい。例えば、樹脂、硬化促進剤、離型添加剤、シランカップリング剤、酸化防止剤、表面調整剤(レベリング剤や界面活性剤)などを含んでもよい。これらは1種のみ用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
• Other Components The highly thermally conductive curable composition of the present embodiment may contain various components other than those described above as long as the object of the present invention is not impaired. For example, resins, curing accelerators, release additives, silane coupling agents, antioxidants, surface modifiers (leveling agents and surfactants), and the like may be included. These may be used alone, or may be used in combination of two or more.

樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、ビスマレイミド樹脂、アクリル樹脂などを挙げることができる。
硬化促進剤としては、イミダゾール類、有機リン化合物、有機金属塩、3級アミン類、フェノール化合物、有機酸などが挙げられる。
離型添加剤としては、酸化型及び非酸化型のポリオレフィン、カルナバワックス、モンタン酸エステル、モンタン酸並びにステアリン酸などが挙げられる。
シランカップリング剤としては、例えば、エポキシ系シランカップリング剤、アミノ系シランカップリング剤、メルカプト系シランカップリング剤、ウレイド系シランカップリング剤、カチオニック系シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、シリコーンオイル型カップリング剤などを挙げることができる。
Examples of resins include epoxy resins, phenoxy resins, polyimide resins, benzoxazine resins, unsaturated polyester resins, phenol resins, melamine resins, silicone resins, bismaleimide resins, and acrylic resins.
Curing accelerators include imidazoles, organic phosphorus compounds, organic metal salts, tertiary amines, phenol compounds, organic acids and the like.
Release additives include oxidized and non-oxidized polyolefins, carnauba wax, montanic acid esters, montanic acid and stearic acid.
Silane coupling agents include, for example, epoxy silane coupling agents, amino silane coupling agents, mercapto silane coupling agents, ureido silane coupling agents, cationic silane coupling agents, titanate coupling agents, A silicone oil type coupling agent and the like can be mentioned.

・各成分の比率について補足
本実施形態の高熱伝導性硬化性組成物においては、特に、シアネート化合物の量とベンゾオキサジン化合物の量とを適切に調整することにより、熱伝導性をより高めうる(硬化物中でメソゲン構造が適切に配列しやすくなる可能性がある)。また、硬化物の機械物性や耐久性などもより高めうる。
・ Supplement about the ratio of each component
In the highly thermally conductive curable composition of the present embodiment, particularly by appropriately adjusting the amount of the cyanate compound and the amount of the benzoxazine compound, the thermal conductivity can be further increased (a mesogenic structure is formed in the cured product. may be easier to arrange properly). In addition, the mechanical properties, durability, etc. of the cured product can be further enhanced.

具体的には、組成物中の、シアネート化合物が有するシアネート基のモル数をm、ベンゾオキサジン化合物が有する一般式(B-1)および/または(B-2)で表される構造の基のモル数をmとしたとき、m/mは好ましくは0.8~1.2、より好ましくは0.9~1.1である。 Specifically, m a is the number of moles of cyanate groups possessed by the cyanate compound in the composition, and groups of structures represented by general formulas (B-1) and/or (B-2) possessed by the benzoxazine compound are m b / m a is preferably 0.8 to 1.2, more preferably 0.9 to 1.1.

・組成物の製造方法
本実施形態の高熱伝導性硬化性組成物の製造方法として、例えば、次のような方法がある。
熱伝導性粒子以外の各成分を、溶剤中に溶解、混合、撹拌することにより樹脂ワニス(ワニス状の熱硬化性樹脂組成物)を調整することができる。この混合は、超音波分散方式、高圧衝突式分散方式、高速回転分散方式、ビーズミル方式、高速せん断分散方式、自転公転式分散方式などの各種混合機を用いることができる。
-Method for producing composition Examples of the method for producing the highly thermally conductive curable composition of the present embodiment include the following methods.
A resin varnish (a varnish-like thermosetting resin composition) can be prepared by dissolving, mixing, and stirring each component other than the thermally conductive particles in a solvent. For this mixing, various mixers such as an ultrasonic dispersion system, a high-pressure collision dispersion system, a high-speed rotation dispersion system, a bead mill system, a high-speed shear dispersion system, and a rotation-revolution dispersion system can be used.

上記で用いる溶剤は特に限定されないが、典型的には有機溶剤である。例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶剤、プロピレングリコールモノメチルエーテルなどのエーテル系溶剤、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートや酢酸ブチルなどのエステル系溶剤、などが挙げられる。 Although the solvent used above is not particularly limited, it is typically an organic solvent. Examples thereof include ketone solvents such as methyl ethyl ketone, cyclohexanone and methyl isobutyl ketone, ether solvents such as propylene glycol monomethyl ether, and ester solvents such as propylene glycol monomethyl ether acetate and butyl acetate.

また、上記のようにして得た樹脂ワニスに、熱伝導性粒子を添加し、三本ロール等を用いて混練することにより、Bステージ状態(半硬化状態)の高熱伝導性硬化性組成物を得ることができる。混練時に熱伝導性粒子を添加することにより、組成物中に熱伝導性粒子をより均一に分散させうる。
もちろん、熱伝導性粒子は、混練時に添加してもよいし、樹脂ワニスの混合時に添加してもよい。
なお、分散性の観点から、熱伝導性粒子は、例えば、所定の溶剤に分散させもの(ナノ粒子分散液)を樹脂ワニス中に添加することが好ましい。
In addition, thermally conductive particles are added to the resin varnish obtained as described above, and kneaded using a triple roll or the like to obtain a highly thermally conductive curable composition in a B-stage state (semi-cured state). Obtainable. By adding the thermally conductive particles during kneading, the thermally conductive particles can be more uniformly dispersed in the composition.
Of course, the thermally conductive particles may be added during kneading or during mixing of the resin varnish.
From the viewpoint of dispersibility, the thermally conductive particles are preferably dispersed in a predetermined solvent (nanoparticle dispersion) and added to the resin varnish.

さらに、本実施形態の高熱伝導性硬化性組成物は、各成分を固形(粉体など)の形で均一に混合することで得ることもできる。 Furthermore, the highly thermally conductive curable composition of the present embodiment can also be obtained by uniformly mixing each component in the form of a solid (powder, etc.).

<高熱伝導性硬化膜、積層体およびパワーモジュール>
上述の高熱伝導性硬化性組成物を硬化させることで、その硬化物を得ることができる。
例えば、金属層を表面に備える基材のその金属層表面に、高熱伝導性硬化性組成物の硬化物による高熱伝導性硬化膜を設けることができる。つまり、金属層と、その金属層の少なくとも片面に設けられた高熱伝導性硬化性組成物の硬化物とを備える積層体を得ることができる。
ここでの硬化物ないし硬化膜は、熱伝導性が高いため、放熱部材などとして好ましく用いることができる。
<High Thermal Conductivity Cured Film, Laminate and Power Module>
A cured product can be obtained by curing the above-described highly thermally conductive curable composition.
For example, a highly thermally conductive cured film of a cured product of a highly thermally conductive curable composition can be provided on the metal layer surface of a substrate having a metal layer thereon. That is, it is possible to obtain a laminate comprising a metal layer and a cured product of a highly thermally conductive curable composition provided on at least one side of the metal layer.
Since the cured product or cured film here has high thermal conductivity, it can be preferably used as a heat dissipating member or the like.

硬化物ないし硬化膜は、好ましくは、銅層上に設けることができる。換言すると、上記の「金属層と、その金属層の少なくとも片面に設けられた高熱伝導性硬化性組成物の硬化物とを備える積層体」において、金属層は、銅層であることが好ましい。
前述したが、本実施形態の高熱伝導性硬化性組成物は、硬化膜としたとき、従来の組成物の硬化物に比べて銅との熱膨張率の差を小さくしやすい。よって、銅層上に硬化膜が設けられた場合、繰返しの熱膨張-収縮などによる損傷・剥がれ等を抑制しうる。
A cured product or cured film can preferably be provided on the copper layer. In other words, in the above "laminate comprising a metal layer and a cured product of a highly thermally conductive curable composition provided on at least one side of the metal layer", the metal layer is preferably a copper layer.
As described above, when the highly thermally conductive curable composition of the present embodiment is formed into a cured film, the difference in coefficient of thermal expansion from copper tends to be smaller than that of a cured product of a conventional composition. Therefore, when the cured film is provided on the copper layer, damage, peeling, etc. due to repeated thermal expansion and contraction can be suppressed.

「熱膨張率の差が小さい」ことについて定量的に表現すると、上述の高熱伝導性硬化性組成物を用いて作製した高熱伝導性硬化膜の、50~150℃における線膨張係数は、例えば30~50ppm/℃であり、好ましくは36~47ppm/℃である。 Quantitatively expressing that “the difference in thermal expansion coefficient is small”, the linear expansion coefficient at 50 to 150 ° C. of the highly thermally conductive cured film produced using the above-described highly thermally conductive curable composition is, for example, 30. ~50 ppm/°C, preferably 36-47 ppm/°C.

なお、積層体は、金属層と高熱伝導性硬化性組成物の硬化膜を備えていれば、これら2層以外の層を備えていてもよい。また、積層体は、例えば、高熱伝導性硬化性組成物の硬化膜が、同種また異種の金属層により上下から挟まれている態様であってもよい。 The laminate may have layers other than these two layers as long as it has a metal layer and a cured film of a highly thermally conductive curable composition. Moreover, the laminated body may be in a mode in which, for example, the cured film of the highly thermally conductive curable composition is sandwiched from above and below by metal layers of the same or different kind.

膜の形成、硬化の条件などについて補足しておく。
高熱伝導性硬化性組成物の性状がワニス状である場合には、例えば、適当な基材(例えば、上述の金属層を表面に備える基材)の表面に組成物を塗布し、溶剤を乾燥させ、そして熱硬化させることで、硬化膜ないし硬化物を得ることができる。
組成物の塗布方法は特に限定されず、スピナーを用いた回転塗布、スプレーコーターを用いた噴霧塗布、バーコーティング、浸漬、印刷、ロールコーティング、インクジェット法などにより行うことができる。
乾燥は、ホットプレート、熱風、オーブン等の任意の方法で加熱処理することで行うことができる。加熱温度は、通常80~150℃、好ましくは90~140℃である。また、加熱の時間は、通常30~600秒、好ましくは30~450秒程度である。
熱硬化も、任意の方法で加熱することで行うことができる。なお、加熱と同時にプレスするなどして、他の部材(基材)を含む積層体を成すようにしてもよい。プレスをする場合、その条件は、1~100MPa、120~260℃、10~300分とすることができる。なお、加熱は2段階以上の異なる条件を組み合わせることができ、上記の圧力、温度、時間等の条件はそれぞれの段階に適用されうる。
The film formation, curing conditions, etc. will be supplemented.
When the highly thermally conductive curable composition is in the form of a varnish, for example, the composition is applied to the surface of an appropriate substrate (for example, the above-described substrate having a metal layer on its surface), and the solvent is dried. and heat curing to obtain a cured film or cured product.
The method of applying the composition is not particularly limited, and can be carried out by spin coating using a spinner, spray coating using a spray coater, bar coating, dipping, printing, roll coating, inkjet method, or the like.
Drying can be performed by heat treatment by any method such as a hot plate, hot air, or oven. The heating temperature is usually 80-150°C, preferably 90-140°C. The heating time is usually 30 to 600 seconds, preferably 30 to 450 seconds.
Thermal curing can also be performed by heating in any manner. A laminate including other members (base material) may be formed by pressing at the same time as heating. When pressing, the conditions can be 1 to 100 MPa, 120 to 260° C., and 10 to 300 minutes. Heating can combine two or more stages of different conditions, and the above conditions such as pressure, temperature, and time can be applied to each stage.

また、高熱伝導性硬化性組成物の性状がBステージ状態(半硬化状態)である場合には、公知の熱硬化性樹脂の成形技術を用いて硬化膜ないし硬化物を得ることができる。例えば、コンプレッション成形、トランスファー成形、射出成形などにより硬化膜ないし硬化物を得ることができる。 In addition, when the properties of the highly thermally conductive curable composition are in a B-stage state (semi-cured state), a cured film or cured product can be obtained using a known thermosetting resin molding technique. For example, a cured film or cured product can be obtained by compression molding, transfer molding, injection molding, or the like.

別の方法として、硬化膜ないし硬化物は、高熱伝導性硬化性組成物を適当な基材に含浸させて、それを熱硬化させることで得ることもできる。 Alternatively, the cured film or cured product can be obtained by impregnating a suitable substrate with the highly thermally conductive curable composition and thermally curing it.

上述の硬化物ないし硬化膜を適用したパワーモジュールについて説明する。
図1は、パワーモジュール11の構成を示す断面図である。
パワーモジュール11は、金属ベース積層板100(金属基板101、絶縁層102および金属層103を備える)と、その金属ベース積層板100上に設けられた電子部品と、を備えることができる。
A power module to which the above cured product or cured film is applied will be described.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the power module 11. As shown in FIG.
The power module 11 can comprise a metal base laminate 100 (comprising a metal substrate 101 , an insulating layer 102 and a metal layer 103 ) and electronic components provided on the metal base laminate 100 .

電子部品としては、パワー半導体素子などを用いることができる。パワー半導体素子は、典型的には、SiC、GaN、Ga、ダイヤモンドのようなワイドバンドギャップ材料を使用したものであり、高電圧・大電流で使用されるように設計されているものである。もちろん、パワー半導体素子以外にも、他の電子部品が金属ベース積層板100上に搭載されていてもよい。
動作により発熱する電子部品(各種の発熱素子)からの熱に対して、金属ベース積層板100はヒートスプレッターとして機能することができる。
A power semiconductor element or the like can be used as the electronic component. Power semiconductor devices typically use wide bandgap materials such as SiC, GaN, Ga 2 O 3 and diamond, and are designed to be used at high voltages and high currents. is. Of course, other electronic components may be mounted on the metal base laminate 100 besides the power semiconductor element.
The metal-based laminate 100 can function as a heat spreader for heat from electronic components (various types of heat generating elements) that generate heat during operation.

金属基板101は、典型的には、金属ベース積層板100に蓄積された熱を放熱する役割を有する。金属基板101は、放熱性の金属基板であれば特に限定されないが、例えば、銅基板、銅合金基板、アルミニウム基板、アルミニウム合金基板であり、銅基板またはアルミニウム基板が好ましく、銅基板がより好ましい。銅基板またはアルミニウム基板を用いることで、金属基板101の放熱性を良好なものとすることができる。 The metal substrate 101 typically serves to dissipate heat accumulated in the metal base laminate 100 . The metal substrate 101 is not particularly limited as long as it is a heat-dissipating metal substrate, and is, for example, a copper substrate, a copper alloy substrate, an aluminum substrate, or an aluminum alloy substrate, preferably a copper substrate or an aluminum substrate, more preferably a copper substrate. By using a copper substrate or an aluminum substrate, the heat dissipation of the metal substrate 101 can be improved.

金属基板101の厚さは、本発明の目的が損なわれない限り、適宜設定できる。
金属基板101の厚さの上限値は、例えば、20.0mm以下であり、好ましくは5.0mm以下である。この数値以下の厚さの金属基板101を用いることで、金属ベース積層板100全体としての薄型化を行うことができる。また、金属ベース積層板100の外形加工や切り出し加工等における加工性を向上させることができる。
また、金属基板101の厚さの下限値は、例えば、0.1mm以上であり、好ましくは1.0mm以上であり、さらに好ましくは2.0mm以上である。この数値以上の金属基板101を用いることで、金属ベース積層板100全体としての放熱性を向上させることができる。
The thickness of the metal substrate 101 can be appropriately set as long as the object of the present invention is not impaired.
The upper limit of the thickness of the metal substrate 101 is, for example, 20.0 mm or less, preferably 5.0 mm or less. By using the metal substrate 101 having a thickness equal to or less than this numerical value, the thickness of the metal-based laminate 100 as a whole can be reduced. In addition, it is possible to improve the workability of the metal-based laminate 100 in external shape processing, cutting processing, and the like.
Also, the lower limit of the thickness of the metal substrate 101 is, for example, 0.1 mm or more, preferably 1.0 mm or more, and more preferably 2.0 mm or more. By using the metal substrate 101 having a value equal to or greater than this value, the heat dissipation of the metal-based laminate 100 as a whole can be improved.

絶縁層102は、典型的には、上記の熱硬化性樹脂組成物の硬化物を含む。 The insulating layer 102 typically contains a cured product of the above thermosetting resin composition.

金属層103は絶縁層102上に設けられ、回路加工されるものである。この金属層103を構成する金属としては、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、鉄、錫等から選択される一種または二種以上が挙げられる。これらの中でも、金属層103は、好ましくは銅層またはアルミニウム層であり、特に好ましくは銅層である。銅またはアルミニウムを用いることで、金属層103の回路加工性を良好なものとすることができる。金属層103は、板状で入手できる金属箔を用いてもよいし、ロール状で入手できる金属箔を用いてもよい。 The metal layer 103 is provided on the insulating layer 102 and processed for circuits. Examples of the metal forming the metal layer 103 include one or more selected from copper, copper alloys, aluminum, aluminum alloys, nickel, iron, tin, and the like. Among these, the metal layer 103 is preferably a copper layer or an aluminum layer, and particularly preferably a copper layer. By using copper or aluminum, the circuit workability of the metal layer 103 can be improved. For the metal layer 103, a metal foil that is available in plate form or a metal foil that is available in roll form may be used.

金属層103の厚みの下限値は、例えば、0.01mm以上であり、好ましくは0.10mm以上、さらに好ましくは0.25mm以上である。このような数値以上であれば、高電流を要する用途であっても、回路パターンの発熱を抑えることができる。
また、金属層103の厚みの上限値は、例えば、2.0mm以下であり、好ましくは1.5mm以下であり、さらに好ましくは1.0mm以下である。このような数値以下であれば、回路加工性を向上させることができ、また、基板全体としての薄型化を図ることができる。
The lower limit of the thickness of the metal layer 103 is, for example, 0.01 mm or more, preferably 0.10 mm or more, and more preferably 0.25 mm or more. If it is more than such a numerical value, heat generation of the circuit pattern can be suppressed even in applications requiring a high current.
Also, the upper limit of the thickness of the metal layer 103 is, for example, 2.0 mm or less, preferably 1.5 mm or less, and more preferably 1.0 mm or less. If it is less than such a numerical value, it is possible to improve the circuit workability and to reduce the thickness of the substrate as a whole.

パワーモジュール11の一例は、図1に示されるように、パワーモジュール用回路基板(金属ベース積層板100)の金属層103a(金属層103がパターニングされたもの)上に、接着層3を介してパワー半導体素子2が搭載されている。パワー半導体素子2はボンディングワイヤー7を介して金属層103bに導通されている。また、パワー半導体素子2、ボンディングワイヤー7、金属層103a、103bは封止材6により封止されている。 An example of the power module 11 is, as shown in FIG. A power semiconductor element 2 is mounted. The power semiconductor element 2 is electrically connected to the metal layer 103b through the bonding wire 7. As shown in FIG. Power semiconductor element 2 , bonding wires 7 , and metal layers 103 a and 103 b are sealed with sealing material 6 .

また、パワーモジュール11は、金属ベース積層板100の金属層103上に搭載されたチップコンデンサ8やチップ抵抗9等の他の電子部品を備えてもよい。また、パワーモジュール11は、金属基板101が、公知の熱伝導グリス4を介して、放熱フィン5に接続された構造を有していてもよい。また、パワーモジュール11は、ソルダーレジスト10を備えていてもよい。 The power module 11 may also include other electronic components such as chip capacitors 8 and chip resistors 9 mounted on the metal layer 103 of the metal base laminate 100 . Moreover, the power module 11 may have a structure in which the metal substrate 101 is connected to the heat dissipation fins 5 via a known thermally conductive grease 4 . Moreover, the power module 11 may include the solder resist 10 .

以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することができる。また、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
以下、参考形態の例を付記する。
1.
シアネート化合物と、
前掲の一般式(B-1)および/または(B-2)で表される構造を有するベンゾオキサジン化合物と、
アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化珪素、炭化珪素および酸化マグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも1種の熱伝導性粒子と
を含む、高熱伝導性硬化性組成物。
一般式(B-1)中、
aは0~3の整数を表し、
およびR はそれぞれ独立に、水素原子または1価の有機基を表し、aが2以上の場合、複数のR は同一でも異なっていてもよい。
一般式(B-2)中、
bは0~4の整数を表し、
は、水素原子または1価の有機基を表し、bが2以上の場合、複数のR は同一でも異なっていてもよい。
2.
1.に記載の高熱伝導性硬化性組成物であって、
前記シアネート化合物および前記ベンゾオキサジン化合物からなる群より選ばれる1種以上の化合物が、共役二重結合を含む、高熱伝導性硬化性組成物。
3.
1.または2.に記載の高熱伝導性硬化性組成物であって、
更に、フェノール系化合物を含む、高熱伝導性硬化性組成物。
4.
1.~3.のいずれか1つに記載の高熱伝導性硬化性組成物であって、
更に、シリカ粒子を含む、高熱伝導性硬化性組成物。
5.
1.~4.のいずれか1つに記載の高熱伝導性硬化性組成物を用いて作製した高熱伝導性硬化膜であって、
50~150℃における線膨張係数が、36~47ppm/℃である、高熱伝導性硬化膜。
6.
金属層と、
前記金属層の少なくとも片面に設けられた、1.~4.のいずれか1つに記載の高熱伝導性硬化性組成物の硬化物と
を備える積層体。
7.
6.に記載の積層体であって、
前記金属層が、銅層である、積層体。
8.
6.または7.のいずれか1つに記載の積層体と、
前記積層体上に設けられた電子部品と、を備えるパワーモジュール。
Although the embodiments of the present invention have been described above, these are examples of the present invention, and various configurations other than those described above can be adopted. Moreover, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes modifications, improvements, etc. within the scope of achieving the object of the present invention.
Examples of reference forms are added below.
1.
a cyanate compound;
a benzoxazine compound having a structure represented by the above general formula (B-1) and/or (B-2);
at least one thermally conductive particle selected from the group consisting of alumina, aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, silicon carbide and magnesium oxide;
A highly thermally conductive curable composition comprising:
In general formula (B-1),
a represents an integer of 0 to 3,
R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group, and when a is 2 or more, multiple R 2 may be the same or different.
In general formula (B-2),
b represents an integer of 0 to 4,
R 3 represents a hydrogen atom or a monovalent organic group, and when b is 2 or more, multiple R 3 may be the same or different.
2.
1. A highly thermally conductive curable composition according to
A highly thermally conductive curable composition, wherein at least one compound selected from the group consisting of the cyanate compound and the benzoxazine compound contains a conjugated double bond.
3.
1. or 2. A highly thermally conductive curable composition according to
A highly thermally conductive curable composition further comprising a phenolic compound.
4.
1. ~3. A highly thermally conductive curable composition according to any one of
A highly thermally conductive curable composition further comprising silica particles.
5.
1. ~ 4. A highly thermally conductive cured film produced using the highly thermally conductive curable composition according to any one of
A highly thermally conductive cured film having a linear expansion coefficient of 36 to 47 ppm/°C at 50 to 150°C.
6.
a metal layer;
provided on at least one side of the metal layer; ~ 4. A cured product of the highly thermally conductive curable composition according to any one of
A laminate comprising:
7.
6. A laminate according to
A laminate, wherein the metal layer is a copper layer.
8.
6. or7. A laminate according to any one of
and an electronic component provided on the laminate.

本発明の実施態様を、実施例および比較例に基づき詳細に説明する。なお、本発明は実施例に限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described in detail based on examples and comparative examples. In addition, the present invention is not limited to the examples.

<熱伝導性粒子の準備>
以下手順により、熱伝導性粒子の一種である凝集窒化ホウ素を作製した。
ホウ酸メラミンと鱗片状窒化ホウ素粉末を混合して得られた混合物を、ポリアクリル酸アンモニウム水溶液へ添加し、2時間混合して噴霧用スラリーを調製した。次いで、このスラリーを噴霧造粒機に供給し、アトマイザーの回転数15000rpm、温度200℃、スラリー供給量5ml/minの条件で噴霧することにより、複合粒子を作製した。次いで、得られた複合粒子を、窒素雰囲気下、2000℃の条件で焼成することにより、凝集窒化ホウ素を得た。
<Preparation of thermally conductive particles>
Aggregated boron nitride, which is a kind of thermally conductive particles, was produced by the following procedure.
A mixture obtained by mixing melamine borate and scaly boron nitride powder was added to an aqueous ammonium polyacrylate solution and mixed for 2 hours to prepare a slurry for spraying. Next, this slurry was supplied to a spray granulator and sprayed under conditions of an atomizer rotation speed of 15000 rpm, a temperature of 200° C. and a slurry supply rate of 5 ml/min to produce composite particles. Then, the obtained composite particles were sintered at 2000° C. in a nitrogen atmosphere to obtain agglomerated boron nitride.

<熱伝導性粒子を含まない高熱伝導性硬化性組成物の調製>
表1に示す割合に従い、樹脂成分(シアネート化合物、ベンゾオキサジン化合物、フェノール化合物等)を乳鉢にて混合し、実施例1~4の組成物を得た。
一方、比較用の組成物として、表2に記載のエポキシ樹脂等を熱板上にて溶融混合し、冷却後粉砕して、比較例1~3の組成物を得た。
<Preparation of highly thermally conductive curable composition containing no thermally conductive particles>
Resin components (cyanate compound, benzoxazine compound, phenol compound, etc.) were mixed in a mortar according to the proportions shown in Table 1 to obtain compositions of Examples 1-4.
On the other hand, as comparative compositions, epoxy resins and the like shown in Table 2 were melt-mixed on a hot plate, cooled and pulverized to obtain compositions of Comparative Examples 1-3.

<熱伝導性粒子を含む高熱伝導性硬化性組成物の調製>
まず、表1に示される樹脂成分(シアネート化合物、ベンゾオキサジン化合物、フェノール化合物等の混合物)を、溶媒であるシクロヘキサノンに添加し、これを撹拌して溶液を得た。
次いで、この溶液(樹脂成分換算で25.9質量部)に、シリカ粒子(日本アエロジル株式会社製、品番:RX-200、一次粒子径:約12nm)0.7質量部と、熱伝導性粒子(上記の凝集窒化ホウ素)73.4質量部を加えて予備混合した。
その後、プラネタリーミキサー(遊星型ミキサー)にて均一に混合し、熱伝導性粒子を含むワニス状の組成物を得た。
<Preparation of highly thermally conductive curable composition containing thermally conductive particles>
First, a resin component (a mixture of a cyanate compound, a benzoxazine compound, a phenol compound, etc.) shown in Table 1 was added to a solvent, cyclohexanone, and stirred to obtain a solution.
Next, in this solution (25.9 parts by mass in terms of resin component), silica particles (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., product number: RX-200, primary particle diameter: about 12 nm) 0.7 parts by mass and thermally conductive particles 73.4 parts by mass of (agglomerated boron nitride described above) was added and premixed.
After that, they were uniformly mixed in a planetary mixer (planetary mixer) to obtain a varnish-like composition containing thermally conductive particles.

一方、比較用の組成物については、まず、表2に示される樹脂成分を、表2に示される量でシクロヘキサノンに添加し、これを撹拌して熱硬化性樹脂組成物の溶液を得た。次いで、この溶液に、シリカ粒子(日本アエロジル株式会社製、品番:RX-200)と熱伝導性粒子(上記の凝集窒化ホウ素)を、表2に示される量加えて予備混合した。その後、プラネタリーミキサー(遊星型ミキサー)にて混合し、熱伝導性粒子を均一に分散させたワニス状の組成物を得た。 On the other hand, for the composition for comparison, first, the resin component shown in Table 2 was added to cyclohexanone in the amount shown in Table 2, and the mixture was stirred to obtain a thermosetting resin composition solution. Next, silica particles (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., product number: RX-200) and thermally conductive particles (the above aggregated boron nitride) were added to this solution in the amounts shown in Table 2 and premixed. After that, they were mixed in a planetary mixer (planetary mixer) to obtain a varnish-like composition in which the thermally conductive particles were uniformly dispersed.

<樹脂成形体(熱伝導性粒子を含まない)の作製>
表1または表2に示される樹脂成分を乳鉢で混合し、プレス圧10MPaで、220℃、2時間プレスし、直径1cm、厚さ1mmの円盤状の成形体(樹脂成分のみによる、軟化点測定用の試料)を得た。(ただし、実施例2については、プレス圧10MPaで、160℃、1時間プレスし、その後、さらに同じプレス圧で、220℃、2時間プレスした。)
<Preparation of resin molding (not including thermally conductive particles)>
The resin components shown in Table 1 or Table 2 are mixed in a mortar and pressed at a pressure of 10 MPa at 220° C. for 2 hours to form a disk-shaped molded body with a diameter of 1 cm and a thickness of 1 mm (softening point measurement only by the resin component sample) was obtained. (However, in Example 2, the pressing pressure was 10 MPa, the pressure was 160° C. for 1 hour, and then the pressing pressure was 220° C. for 2 hours.)

<積層体(熱伝導性粒子を含む)の作製>
(1)銅箔上への高熱伝導性硬化性組成物の塗布
まず、片面が粗化された、膜厚18μmの銅箔(福田金属箔粉工業社製、表面処理電解銅箔CF-T8G-UN-18)、を準備した。これの粗化面に、ハンドアプリケータを用いて、調製したワニス状の高熱伝導性硬化性組成物を厚み500μmで塗布した。これを、120℃に設定したホットプレートで5分加熱し、溶媒を乾燥させた。
これにより、高熱伝導性硬化性組成物の塗膜が形成された銅箔を得た。
<Production of laminate (including thermally conductive particles)>
(1) Application of a highly thermally conductive curable composition on a copper foil First, a copper foil with a thickness of 18 μm with one side roughened (manufactured by Fukuda Metal Foil & Powder Co., Ltd., surface-treated electrolytic copper foil CF-T8G- UN-18), was prepared. Using a hand applicator, the prepared varnish-like highly thermally conductive curable composition was applied to a thickness of 500 μm on the roughened surface of this. This was heated on a hot plate set at 120° C. for 5 minutes to dry the solvent.
As a result, a copper foil having a coating film of a highly thermally conductive curable composition was obtained.

(2)プレス、積層体の形成
下から順に、当て板、クッション材、SUS(ステンレス)板、上記(1)の高熱伝導性硬化性組成物の塗膜が形成された銅箔(塗膜面が上面)および銅箔(上記(1)で用いたものと同様)を重ね、これらを一括してプレスした。プレスには、株式会社東洋精機製作所の装置「ラボプレス」を用い、温度220℃、圧力10MPaで2時間プレスした(ただし、実施例2については、プレス圧10MPaで、160℃、1時間プレスし、その後、さらに同じプレス圧で、220℃、2時間プレスした。)。
これにより、高熱伝導性硬化性組成物の硬化物の層が、上と下から銅箔で挟まれた積層体(樹脂成形体)を得た。
(2) Pressing, formation of laminate, in order from the bottom, a backing plate, a cushion material, a SUS (stainless steel) plate, a copper foil with a coating film of the highly thermally conductive curable composition of (1) above (coating surface (upper surface) and a copper foil (same as used in (1) above) were overlaid and pressed together. For the press, a device "Labo Press" manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd. was used, and the temperature was 220 ° C. and the pressure was 10 MPa for 2 hours (however, in Example 2, the press pressure was 10 MPa and the pressure was 160 ° C. for 1 hour. After that, it was further pressed at 220° C. for 2 hours at the same press pressure.).
As a result, a laminate (resin molding) was obtained in which the layer of the cured product of the highly thermally conductive curable composition was sandwiched between the copper foils from above and below.

<評価>
・耐熱性:軟化点測定
上記で得られた樹脂成形体(熱伝導性粒子を含まない)について、軟化点(℃)を測定した。粒子は、軟化点の定量的な測定を妨げるため、熱伝導性粒子を含有しない組成物で測定した。
具体的には、TMA(Thermal Mechanical Analyzer)試験装置(セイコーインスツメルツ社製TMA/SS6100)を用いて、昇温速度10℃/分、荷重0.05N、圧縮モード、測定温度範囲30~330℃の条件で、樹脂成形体(熱伝導性粒子を含まない)の熱膨張特性を測定し、横軸に温度、縦軸に変位をプロットした熱膨張曲線の屈折点の温度を外挿法により求め、軟化点とした。
<Evaluation>
·Heat resistance: measurement of softening point The softening point (°C) of the resin molding obtained above (not including thermally conductive particles) was measured. Particles were measured in compositions that did not contain thermally conductive particles, as this precludes quantitative determination of softening points.
Specifically, using a TMA (Thermal Mechanical Analyzer) test device (TMA/SS6100 manufactured by Seiko Instruments Inc.), a temperature increase rate of 10 ° C./min, a load of 0.05 N, a compression mode, a measurement temperature range of 30 to 330 The temperature at the inflection point of the thermal expansion curve plotted with temperature on the horizontal axis and displacement on the vertical axis was measured by extrapolation. was obtained and used as the softening point.

・熱膨張率:50~150℃における線膨張係数
上記の軟化点測定で得られた熱膨張曲線の、軟化点以下の線形変形部の傾きから、熱膨張率を求めた。
なお、本発明者らの知見として、熱伝導性粒子を含まない組成物で形成した樹脂成形体と、熱伝導性粒子を含まない組成物で形成した樹脂成形体とは、ほぼ同様の線膨張係数を示す。
Coefficient of thermal expansion: coefficient of linear expansion at 50 to 150° C. The coefficient of thermal expansion was obtained from the slope of the linear deformation portion below the softening point of the thermal expansion curve obtained by the above softening point measurement.
It should be noted that, as the knowledge of the present inventors, a resin molded article formed from a composition that does not contain thermally conductive particles and a resin molded article formed from a composition that does not contain thermally conductive particles have substantially the same linear expansion. indicates the coefficient.

・Td5:5%重量減少温度
示差熱熱重量同時測定装置(セイコ-インスツルメンツ社製、TG/DTA6200型)を用いて、乾燥窒素気流下、昇温速度10℃/分の条件により、サンプルを、30℃から650℃まで昇温させることにより、サンプルが5%重量減少する温度(Td5)を算出した。
なお、サンプルとしては、上記で調製した、熱伝導性粒子を含まない高熱伝導性硬化性組成物(表1または表2の成分を、乳鉢で混合して作製したもの)を、220℃で2時間(実施例2については160℃1時間の後に220℃2時間)で加熱して硬化物を得た後、測定前に100℃で1時間の乾燥処理を施したものを用いた。
・ Td5: 5% weight loss temperature Using a simultaneous differential thermogravimetric measurement device (manufactured by Seiko Instruments, TG / DTA6200 type), under the conditions of a temperature increase rate of 10 ° C./min under a dry nitrogen stream, the sample was By increasing the temperature from 30°C to 650°C, the temperature (Td5) at which the weight of the sample decreases by 5% was calculated.
As a sample, the above-prepared highly thermally conductive curable composition containing no thermally conductive particles (prepared by mixing the components in Table 1 or Table 2 in a mortar) was heated at 220°C for 2 hours. After heating for 1 hour at 160°C and then 2 hours at 220°C for Example 2, a cured product was obtained, which was dried at 100°C for 1 hour before measurement.

・熱伝導率(厚み方向)
上記で得られた樹脂成形体(熱伝導性粒子を含まない)または積層体(熱伝導性粒子を含む)から、直径10mm×厚み0.2mmの小片を切り出し、これを厚み方向の熱伝導率測定用の試験片とした。
次に、ULVAC社製のXeフラッシュアナライザーTD-1RTVを用いて、レーザーフラッシュ法により板状の試験片の厚み方向の熱拡散係数(α)の測定を行った。測定は、大気雰囲気下、25℃の条件下で行った。
得られた熱拡散係数(α)、比熱(Cp)、比重(SP)の測定値から、下記式に基づいて熱伝導率を算出した。
熱伝導率[W/m・K]=α[mm/s]×Cp[J/kg・K]×Sp[g/cm
表1および2中、樹脂成形体(熱伝導性粒子を含まない)の熱伝導率を「熱伝導率(樹脂)」とし、積層体(熱伝導性粒子を含む)の熱伝導率を「熱伝導率(複合)」と記載している。
・Thermal conductivity (thickness direction)
A small piece with a diameter of 10 mm and a thickness of 0.2 mm is cut out from the resin molded body (not containing thermally conductive particles) or laminate (containing thermally conductive particles) obtained above, and the thermal conductivity in the thickness direction is It was used as a test piece for measurement.
Next, using a Xe flash analyzer TD-1RTV manufactured by ULVAC, the thermal diffusion coefficient (α) in the thickness direction of the plate-shaped test piece was measured by the laser flash method. The measurement was performed at 25° C. in an air atmosphere.
From the measured values of the thermal diffusion coefficient (α), specific heat (Cp), and specific gravity (SP) obtained, thermal conductivity was calculated based on the following formula.
Thermal conductivity [W/m·K]=α[mm 2 /s]×Cp[J/kg·K]×Sp[g/cm 3 ]
In Tables 1 and 2, the thermal conductivity of the resin molding (not containing thermally conductive particles) is defined as "thermal conductivity (resin)", and the thermal conductivity of the laminate (containing thermally conductive particles) is defined as "thermal conductivity (resin)". conductivity (composite)”.

Figure 0007151156000007
Figure 0007151156000007

Figure 0007151156000008
Figure 0007151156000008

表中の樹脂成分の詳細は以下である。なお、以下各成分については、定法に従い合成するか、または市販品を購入することで準備した。 The details of the resin components in the table are as follows. In addition, each component below was prepared by synthesizing according to a standard method or by purchasing a commercially available product.

<シアネート化合物>
4HBAHY-OCN:下記の化学式で表される化合物
<Cyanate compound>
4HBAHY-OCN: a compound represented by the following chemical formula

Figure 0007151156000009
Figure 0007151156000009

PT30:ノボラック型シアネート樹脂(ロンザジャパン社製、前掲の一般式(a2)に該当する構造を有する) PT30: Novolak-type cyanate resin (manufactured by Lonza Japan, having a structure corresponding to the above general formula (a2))

<ベンゾオキサジン化合物>
BP-a:下記の化学式で表される化合物
<Benzoxazine compound>
BP-a: a compound represented by the following chemical formula

Figure 0007151156000010
Figure 0007151156000010

P-d:下記の化学式で表される化合物(四国化成社製) Pd: a compound represented by the following chemical formula (manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd.)

Figure 0007151156000011
Figure 0007151156000011

<エポキシ化合物> <Epoxy compound>

エポキシ化合物1:下記の化学式で表されるビスフェノールAジグリシジルエーテル(DGEBA、東京化成工業社製) Epoxy compound 1: bisphenol A diglycidyl ether represented by the following chemical formula (DGEBA, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)

Figure 0007151156000012
Figure 0007151156000012

エポキシ化合物2:下記の化学式で表される、テレフタリリデン型エポキシ樹脂(DGETAM) Epoxy compound 2: terephthalylidene type epoxy resin (DGETAM) represented by the following chemical formula

Figure 0007151156000013
Figure 0007151156000013

硬化剤1:ジアミノジフェニルメタン(DDM、東京化成工業社製)
硬化剤2:4,4’-ジアミノジフェニルエタン(DDEt、東京化成工業社製)
硬化促進剤1:2-メチルイミダゾール(2MZ、東京化成工業社製)
Curing agent 1: diaminodiphenylmethane (DDM, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
Curing agent 2: 4,4'-diaminodiphenylethane (DDEt, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
Curing accelerator 1: 2-methylimidazole (2MZ, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)

表1および表2からわかるとおり、樹脂成分としてシアネート化合物やベンゾオキサジン化合物を用いた実施例1~4の樹脂成形体の軟化点は、エポキシ化合物を用いた比較例1~2の樹脂成形体よりも有意に高かった。このことより、本実施形態の組成物の耐熱性は良好であり、パワーモジュール等に好ましく適用できることが示された。 As can be seen from Tables 1 and 2, the softening points of the resin moldings of Examples 1 to 4 using cyanate compounds and benzoxazine compounds as resin components are higher than those of Comparative Examples 1 and 2 using epoxy compounds. was also significantly higher. This indicates that the composition of the present embodiment has good heat resistance and can be preferably applied to power modules and the like.

なお、軟化点以外に、実施例から以下のことが読み取れるか、または推定される。
・50~150℃における線膨張係数は、30~50ppm/℃であった。このことは、銅層上に本実施形態の組成物による膜が設けられた場合、繰返しの熱膨張-収縮などによる損傷・剥がれ等を抑制しうることを意味する。
・実施例1~4の組成物の熱伝導率(樹脂)は、比較例と同程度か、または比較例よりも良好であった。つまり、シアネート化合物とベンゾオキサジン化合物の硬化物の放熱特性は、エポキシ化合物の硬化物の放熱特性とほぼ同等かそれ以上であると言える。
・実施例1、2および4の熱伝導率(複合)は、比較例と同程度か、または比較例よりも良好であった。本実施形態の高熱伝導性硬化性組成物の硬化物は、十分な熱伝導性を有しつつ、耐熱性が向上していると言える。なお、実施例3の熱伝導率(複合)の値は小さい。これについては、一部成分の、溶媒(シクロヘキサノン)への溶解性不良により、熱伝導性粒子やシリカ粒子を含めて均質な硬化膜が作製できなかったためと推測される。実施例3の熱伝導率(樹脂)の値は他と同程度であるから、熱伝導性粒子やシリカ粒子を適切に分散できれば、実施例1、2および4程度の熱伝導率(樹脂)が得られると考えられる。
・フェノール化合物を含む組成物が、フェノール化合物を含まない組成物よりも、熱伝導率の点で高性能な傾向が見られた。
In addition to the softening point, the following can be read or presumed from the examples.
・The coefficient of linear expansion at 50 to 150°C was 30 to 50 ppm/°C. This means that when a film of the composition of the present embodiment is provided on a copper layer, damage, peeling, etc. due to repeated thermal expansion and contraction can be suppressed.
- The thermal conductivity (resin) of the compositions of Examples 1 to 4 was comparable to or better than the comparative example. In other words, it can be said that the heat dissipation properties of the cured product of the cyanate compound and the benzoxazine compound are substantially equal to or higher than the heat dissipation properties of the cured product of the epoxy compound.
- The thermal conductivity (composite) of Examples 1, 2 and 4 was comparable to or better than the Comparative Example. It can be said that the cured product of the highly thermally conductive curable composition of the present embodiment has sufficient thermal conductivity and improved heat resistance. Note that the thermal conductivity (composite) value of Example 3 is small. It is presumed that this is because a uniform cured film including thermally conductive particles and silica particles could not be produced due to poor solubility of some components in the solvent (cyclohexanone). Since the value of the thermal conductivity (resin) of Example 3 is about the same as the others, if the thermally conductive particles and silica particles can be appropriately dispersed, the thermal conductivity (resin) of Examples 1, 2 and 4 can be improved. It is considered to be obtained.
・A composition containing a phenolic compound tended to have a higher thermal conductivity than a composition containing no phenolic compound.

2 パワー半導体素子
3 接着層
4 熱伝導グリス
5 放熱フィン
6 封止材
7 ボンディングワイヤー
8 チップコンデンサ
9 チップ抵抗
10 ソルダーレジスト
11 パワーモジュール
100 金属ベース積層板
101 金属基板
102 絶縁層
103 金属層
103a 金属層
103b 金属層
2 Power Semiconductor Element 3 Adhesive Layer 4 Thermal Conductive Grease 5 Radiation Fin 6 Sealing Material 7 Bonding Wire 8 Chip Capacitor 9 Chip Resistor 10 Solder Resist 11 Power Module 100 Metal Base Laminate 101 Metal Substrate 102 Insulating Layer 103 Metal Layer 103a Metal Layer 103b metal layer

Claims (7)

シアネート化合物と、
以下一般式(b1)または(b2)で表されるベンゾオキサジン化合物と、
アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化珪素、炭化珪素および酸化マグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも1種の熱伝導性粒子と、
フェノール系化合物と、
を含む高熱伝導性硬化性組成物。
Figure 0007151156000014
一般式(b1)中、
は、水素原子、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基またはアルキニル基であり、
は水素原子、脂肪族炭化水素基または芳香族炭化水素基であり、
Rは単結合または共役二重結合基を含む基であり、
2つのRは、同じであっても異なっていてもよく、また、2以上のRが存在する場合、各々のRは同じであっても異なっていてもよく、
aは0~3の整数である。
一般式(b2)中、
は、水素原子、脂肪族炭化水素基または芳香族炭化水素基であり、
Rは共役二重結合基を含む基であり、
2以上のRが存在する場合、各々のRは同じであっても異なっていてもよく、
bは0~4の整数である。
a cyanate compound;
a benzoxazine compound represented by the following general formula (b1) or (b2) ;
at least one thermally conductive particle selected from the group consisting of alumina, aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, silicon carbide and magnesium oxide;
a phenolic compound;
A highly thermally conductive curable composition comprising:
Figure 0007151156000014
In the general formula (b1),
R 1 is a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group or an alkynyl group;
R2 is a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group,
R is a group containing a single bond or a conjugated double bond group,
two R 1 may be the same or different, and when two or more R 2 are present, each R 2 may be the same or different;
a is an integer from 0 to 3;
In general formula (b2),
R 3 is a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group,
R is a group containing a conjugated double bond group;
when more than one R3 is present , each R3 may be the same or different;
b is an integer from 0 to 4;
請求項1に記載の高熱伝導性硬化性組成物であって、
前記シアネート化合物が共役二重結合を含む、かつ/または、前記ベンゾオキサジン化合物におけるRが共役二重結合基を含む基である、高熱伝導性硬化性組成物。
A highly thermally conductive curable composition according to claim 1,
A high thermal conductivity curable composition wherein the cyanate compound contains a conjugated double bond and/or R in the benzoxazine compound is a group containing a conjugated double bond group .
請求項1または2に記載の高熱伝導性硬化性組成物であって、
更に、シリカ粒子を含む、高熱伝導性硬化性組成物。
The highly thermally conductive curable composition according to claim 1 or 2,
A highly thermally conductive curable composition further comprising silica particles.
請求項1~3のいずれか1項に記載の高熱伝導性硬化性組成物を用いて作製した高熱伝導性硬化膜であって、
50~150℃における線膨張係数が、36~47ppm/℃である、高熱伝導性硬化膜。
A highly thermally conductive cured film produced using the highly thermally conductive curable composition according to any one of claims 1 to 3,
A highly thermally conductive cured film having a linear expansion coefficient of 36 to 47 ppm/°C at 50 to 150°C.
金属層と、
前記金属層の少なくとも片面に設けられた、請求項1~3のいずれか1項に記載の高熱伝導性硬化性組成物の硬化物と
を備える積層体。
a metal layer;
A laminate comprising a cured product of the highly thermally conductive curable composition according to any one of claims 1 to 3 provided on at least one side of the metal layer.
請求項5に記載の積層体であって、
前記金属層が、銅層である、積層体。
A laminate according to claim 5,
A laminate, wherein the metal layer is a copper layer.
請求項5または6に記載の積層体と、
前記積層体上に設けられた電子部品と、を備えるパワーモジュール。
A laminate according to claim 5 or 6,
and an electronic component provided on the laminate.
JP2018090587A 2018-05-09 2018-05-09 High thermal conductivity curable composition, high thermal conductivity cured film, laminate and power module Active JP7151156B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018090587A JP7151156B2 (en) 2018-05-09 2018-05-09 High thermal conductivity curable composition, high thermal conductivity cured film, laminate and power module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018090587A JP7151156B2 (en) 2018-05-09 2018-05-09 High thermal conductivity curable composition, high thermal conductivity cured film, laminate and power module

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019196434A JP2019196434A (en) 2019-11-14
JP7151156B2 true JP7151156B2 (en) 2022-10-12

Family

ID=68537291

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018090587A Active JP7151156B2 (en) 2018-05-09 2018-05-09 High thermal conductivity curable composition, high thermal conductivity cured film, laminate and power module

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7151156B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023182470A1 (en) * 2022-03-24 2023-09-28 三菱ケミカル株式会社 Thermosetting resin composition, thermally conductive resin sheet, heat-dissipating layered product, heat-dissipating circuit board, semiconductor device and power module

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004182851A (en) 2002-12-03 2004-07-02 Sumitomo Bakelite Co Ltd Resin composition, prepreg, and printed wiring board therewith
JP2009096874A (en) 2007-10-16 2009-05-07 Japan Aerospace Exploration Agency Thermosetting resin composition, its cured product, and fiber reinforced composite material
WO2017006891A1 (en) 2015-07-06 2017-01-12 三菱瓦斯化学株式会社 Resin composition, prepreg, metal-foil-clad laminated board, and printed circuit board
JP2017028129A (en) 2015-07-23 2017-02-02 住友ベークライト株式会社 Substrate for power module, circuit board for power module, and power module

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004182851A (en) 2002-12-03 2004-07-02 Sumitomo Bakelite Co Ltd Resin composition, prepreg, and printed wiring board therewith
JP2009096874A (en) 2007-10-16 2009-05-07 Japan Aerospace Exploration Agency Thermosetting resin composition, its cured product, and fiber reinforced composite material
WO2017006891A1 (en) 2015-07-06 2017-01-12 三菱瓦斯化学株式会社 Resin composition, prepreg, metal-foil-clad laminated board, and printed circuit board
JP2017028129A (en) 2015-07-23 2017-02-02 住友ベークライト株式会社 Substrate for power module, circuit board for power module, and power module

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019196434A (en) 2019-11-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5850056B2 (en) Resin composition, resin sheet, resin sheet with metal foil, cured resin sheet, structure, and semiconductor device for power or light source
JP2018138634A (en) Resin composition and semiconductor device using the resin composition
WO2017014238A1 (en) Thermoconductive resin composition, thermoconductive sheet, and semiconductor device
JP6222209B2 (en) Resin composition, resin sheet, resin sheet with metal foil, cured resin sheet, structure, and semiconductor device for power or light source
JP2019196433A (en) Highly thermoconductive curable resin composition, cured product of the composition, laminate including resin layer provided by using the composition, and power module including the laminate
JP2017025186A (en) Heat-conductive resin composition, laminate for circuit board, circuit board and semiconductor device
TW201708399A (en) High performance, thermally conductive surface mount (die attach) adhesives
WO2018008450A1 (en) Resin composition for films, film, film with base, metal/resin laminate, resin cured product, semiconductor device, and method for producing film
JP2023024739A (en) Thermosetting resin composition, and cured product thereof, laminate, metal base substrate and power module
JPWO2020175377A1 (en) Boron Nitride Coagulated Powder, Heat Dissipating Sheets and Semiconductor Devices
JP7352173B2 (en) Compositions, cured products, multilayer sheets, heat dissipation parts, and electronic parts
JP2019108516A (en) Thermosetting resin composition, and cured product thereof, prepreg, laminate, metal base substrate and power module
JP7151156B2 (en) High thermal conductivity curable composition, high thermal conductivity cured film, laminate and power module
JP2016155946A (en) Thermosetting resin composition, thermally conductive resin sheet, circuit board, and power module
JP6579105B2 (en) Thermally conductive sheet and semiconductor device
JP7476482B2 (en) Thermally conductive sheet
JP2012216836A (en) Three-dimensional integrated circuit laminate
JP2018039992A (en) Resin composition and three-dimensional laminated type semiconductor device using the resin composition
JP2020138903A (en) Boron nitride agglomerated powder, heat dissipation sheet and semiconductor device
JP7200674B2 (en) Manufacturing method of heat dissipation structure
JP2021091784A (en) Composition, multilayer sheet, heat dissipation component, and electronic component
JP6579106B2 (en) Thermally conductive sheet and semiconductor device
JP2017101140A (en) Resin composition and semiconductor device having layer consisting of the resin composition
WO2020075663A1 (en) Resin composition, resin cured product, and composite molded body
JP7491422B2 (en) Thermosetting resin composition

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210414

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220107

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220118

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220318

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220531

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220801

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220830

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220912

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7151156

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151