JP7257529B2 - 熱伝導材料形成用組成物、熱伝導材料、熱伝導シート、熱伝導層付きデバイス - Google Patents
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Description
このような問題に対応するため、パワー半導体デバイスからの放熱を促進する熱伝導材料が用いられている。
例えば、特許文献1では、「熱硬化性樹脂組成物で形成されたシート体を備えた熱伝導性シートであり、前記熱硬化性樹脂組成物は、熱硬化性樹脂と無機窒化物粒子とを含有し、前記無機窒化物粒子を50体積%以上含有しており、前記無機窒化物粒子は、粒径30μm以下の窒化アルミニウム粒子を15体積%以上の割合で含有し、粒径20μm以下の窒化アルミニウム粒子を10体積%以上の割合で含有し、且つ、粒径10μm以下の窒化アルミニウム粒子を5体積%以上の割合で含有する熱伝導性シート。(請求項1)」が開示されている。上記無機窒化物粒子としては、その表面の一部又は全部をシランカップリング剤で処理したものが提案されている(請求項3)。
また、本発明は、上記熱伝導材料形成用組成物により形成される熱伝導材料、熱伝導シート、及び熱伝導層付きデバイスを提供することをも課題とする。
無機物と、
アルケニル基、アクリレート基、メタクリレート基、シリル基、酸無水物基、シアネートエステル基、アミノ基、チオール基、及びカルボン酸基からなる群より選ばれる官能基を1個以上有するか、又はポリアミック酸構造を有する化合物Xと、を含む熱伝導材料形成用組成物であって、
上記無機物の含有量が、組成物の全固形分に対して、10質量%以上であり、
上記化合物Xの含有量が、組成物の全固形分に対して、10質量%以上である、熱伝導材料形成用組成物。
〔2〕 さらに、フェノール化合物を含む、〔1〕に記載の熱伝導材料形成用組成物。
〔3〕 上記フェノール化合物の水酸基含有量が、12.0mmol/g以上である、〔2〕に記載の熱伝導材料形成用組成物。
〔4〕 上記フェノール化合物の分子量が、400以下である、〔2〕又は〔3〕に記載の熱伝導材料形成用組成物。
〔5〕 上記化合物Xが、アルケニル基、アクリレート基、メタクリレート基、及びシリル基からなる群より選ばれる官能基を1個以上有するか、又はポリアミック酸構造を有する、〔1〕~〔4〕のいずれかに記載の熱伝導材料形成用組成物。
〔6〕 上記化合物Xが、直鎖状又は分岐鎖状のオルガノポリシロキサンであって、且つケイ素原子に結合したアルケニル基を2個以上有する、〔1〕~〔5〕のいずれかに記載の熱伝導材料形成用組成物。
〔7〕 上記化合物Xの含有量が、組成物の全固形分に対して、15~35質量%である、〔1〕~〔6〕のいずれかに記載の熱伝導材料形成用組成物。
〔8〕 上記無機物が、無機窒化物を含む、〔1〕~〔7〕のいずれかに記載の熱伝導材料形成用組成物。
〔9〕 上記無機窒化物が、窒化ホウ素を含む、〔8〕に記載の熱伝導材料形成用組成物。
〔10〕 更に、上記無機物の表面修飾剤を含む、〔1〕~〔9〕のいずれかに記載の熱伝導材料形成用組成物。
〔11〕 上記表面修飾剤が、縮環骨格又はトリアジン骨格を有する、〔10〕に記載の熱伝導材料形成用組成物。
〔12〕 更に、硬化促進剤を含む、〔1〕~〔11〕のいずれかに記載の熱伝導材料形成用組成物。
〔13〕 〔1〕~〔12〕のいずれかに記載の熱伝導材料形成用組成物を硬化して得られる、熱伝導材料。
〔14〕 〔13〕に記載の熱伝導材料からなる、熱伝導シート。
〔15〕 デバイスと、上記デバイス上に配置された〔14〕に記載の熱伝導シートを含む熱伝導層とを有する、熱伝導層付きデバイス。
また、本発明によれば、上記熱伝導材料形成用組成物により形成される熱伝導材料、熱伝導シート、及び熱伝導層付きデバイスを提供できる。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされる場合があるが、本発明はそのような実施態様に制限されない。
なお、本明細書において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
また、本明細書において、オキシラニル基は、エポキシ基とも呼ばれる官能基であり、例えば、飽和炭化水素環基の隣接する炭素原子2つがオキソ基(-O-)により結合してオキシラン環を形成している基等もオキシラニル基に含む。オキシラニル基は、可能な場合、置換基(メチル基等)を有していてもよいし有していなくてもよい。
ハロゲン原子(-F、-Br、-Cl、-I)、水酸基、アミノ基、カルボン酸基及びその共役塩基基、無水カルボン酸基、シアネートエステル基、不飽和重合性基、オキシラニル基、オキセタニル基、アジリジニル基、チオール基、イソシアネート基、チオイソシアネート基、アルデヒド基、アルコキシ基、アリーロキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルキルジチオ基、アリールジチオ基、N-アルキルアミノ基、N,N-ジアルキルアミノ基、N-アリールアミノ基、N,N-ジアリールアミノ基、N-アルキル-N-アリールアミノ基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、N-アルキルカルバモイルオキシ基、N-アリールカルバモイルオキシ基、N,N-ジアルキルカルバモイルオキシ基、N,N-ジアリールカルバモイルオキシ基、N-アルキル-N-アリールカルバモイルオキシ基、アルキルスルホキシ基、アリールスルホキシ基、アシルチオ基、アシルアミノ基、N-アルキルアシルアミノ基、N-アリールアシルアミノ基、ウレイド基、N’-アルキルウレイド基、N’,N’-ジアルキルウレイド基、N’-アリールウレイド基、N’,N’-ジアリールウレイド基、N’-アルキル-N’-アリールウレイド基、N-アルキルウレイド基、N-アリールウレイド基、N’-アルキル-N-アルキルウレイド基、N’-アルキル-N-アリールウレイド基、N’,N’-ジアルキル-N-アルキルウレイド基、N’,N’-ジアルキル-N-アリールウレイド基、N’-アリール-N-アルキルウレイド基、N’-アリール-N-アリールウレイド基、N’,N’-ジアリール-N-アルキルウレイド基、N’,N’-ジアリール-N-アリールウレイド基、N’-アルキル-N’-アリール-N-アルキルウレイド基、N’-アルキル-N’-アリール-N-アリールウレイド基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリーロキシカルボニルアミノ基、N-アルキル-N-アルコキシカルボニルアミノ基、N-アルキル-N-アリーロキシカルボニルアミノ基、N-アリール-N-アルコキシカルボニルアミノ基、N-アリール-N-アリーロキシカルボニルアミノ基、ホルミル基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリーロキシカルボニル基、カルバモイル基、N-アルキルカルバモイル基、N,N-ジアルキルカルバモイル基、N-アリールカルバモイル基、N,N-ジアリールカルバモイル基、N-アルキル-N-アリールカルバモイル基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルホ基(-SO3H)及びその共役塩基基、アルコキシスルホニル基、アリーロキシスルホニル基、スルフィナモイル基、N-アルキルスルフィナモイル基、N,N-ジアルキルスルフィナモイル基、N-アリールスルフィナモイル基、N,N-ジアリールスルフィナモイル基、N-アルキル-N-アリールスルフィナモイル基、スルファモイル基、N-アルキルスルファモイル基、N,N-ジアルキルスルファモイル基、N-アリールスルファモイル基、N,N-ジアリールスルファモイル基、N-アルキル-N-アリールスルファモイル基、N-アシルスルファモイル基及びその共役塩基基、N-アルキルスルホニルスルファモイル基(-SO2NHSO2(alkyl))及びその共役塩基基、N-アリールスルホニルスルファモイル基(-SO2NHSO2(aryl))及びその共役塩基基、N-アルキルスルホニルカルバモイル基(-CONHSO2(alkyl))及びその共役塩基基、N-アリールスルホニルカルバモイル基(-CONHSO2(aryl))及びその共役塩基基、アルコキシシリル基(-Si(Oalkyl)3)、アリーロキシシリル基(-Si(Oaryl)3)、ヒドロキシシリル基(-Si(OH)3)及びその共役塩基基、ホスホノ基(-PO3H2)及びその共役塩基基、ジアルキルホスホノ基(-PO3(alkyl)2)、ジアリールホスホノ基(-PO3(aryl)2)、アルキルアリールホスホノ基(-PO3(alkyl)(aryl))、モノアルキルホスホノ基(-PO3H(alkyl))及びその共役塩基基、モノアリールホスホノ基(-PO3H(aryl))及びその共役塩基基、ホスホノオキシ基(-OPO3H2)及びその共役塩基基、ジアルキルホスホノオキシ基(-OPO3(alkyl)2)、ジアリールホスホノオキシ基(-OPO3(aryl)2)、アルキルアリールホスホノオキシ基(-OPO3(alkyl)(aryl))、モノアルキルホスホノオキシ基(-OPO3H(alkyl))及びその共役塩基基、モノアリールホスホノオキシ基(-OPO3H(aryl))及びその共役塩基基、シアノ基、ニトロ基、アリール基、アルケニル基、アルキニル基、及びアルキル基。
また、これらの置換基は、可能であるならば置換基同士、又は置換している基と結合して環を形成してもよいし、していなくてもよい。
また、本明細書において、重量平均分子量は、GPC(Gel Permeation Chromatography)法によるポリスチレン換算値として定義される。
本発明の熱伝導材料形成用組成物(以下、単に「組成物」とも言う)は、
エポキシ化合物と、
無機物と、
化合物Xと、を含む熱伝導材料形成用組成物であって、
上記無機物の含有量が、組成物の全固形分に対して、10質量%以上であり、
上記化合物Xの含有量が、組成物の全固形分に対して、10質量%以上である。
上記化合物Xとは、アルケニル基、アクリレート基、メタクリレート基、シリル基、酸無水物基、シアネートエステル基、アミノ基、チオール基、及びカルボン酸基からなる群より選ばれる官能基を1個以上有する化合物(以下「化合物X1」ともいう。)、又はポリアミック酸構造を有する化合物(以下「化合物X2」ともいう。)である。
本発明の組成物が、上記のような構成で本発明の課題が解決されるメカニズムは必ずしも明らかではないが、本発明者らは以下のように推測している。
すなわち、本発明の組成物が上記化合物X1を所定量で含む場合、エポキシ化合物と化合物X1との反応による架橋構造及び/又は化合物X1同士の反応による架橋構造が形成されやすく、架橋点の多い緻密な架橋構造が形成され易い。また、本発明の組成物が上記化合物X2を所定量で含む場合、ポリアミック酸構造の分子間相互作用によって緻密な架橋構造が形成されやすい。つまり、本発明の組成物が上記化合物Xを所定量で含む場合、緻密な架橋構造が形成されやすく、得られる熱伝導材料の熱伝導性が向上している、と推測している。
更に、本発明の組成物は、無機物を所定量含むことにより、優れた熱伝導性が発現する、推測している。
また、本発明の組成物から得られる熱伝導材料は、絶縁性(電気絶縁性)及び接着性も良好である。
本発明の組成物は、エポキシ化合物を含む。
エポキシ化合物は、1分子中に、少なくとも1個のエポキシ基(オキシラニル基)を有する化合物である。エポキシ基は、可能な場合、置換基を有していても有していなくてもよい。
エポキシ化合物が有するエポキシ基の数は、1分子中、2以上が好ましく、2~40がより好ましく、2~10が更に好ましく、2が特に好ましい。
エポキシ化合物の分子量は、150~10000が好ましく、150~2000がより好ましく、200~600が更に好ましい。
なお、上記エポキシ基含有量は、エポキシ化合物1gが有する、エポキシ基の数を意図する。
エポキシ化合物は、常温(23℃)で、液状であるのが好ましい。
つまり、エポキシ化合物は、液晶化合物であってよい。言い換えれば、エポキシ基を有する液晶化合物もエポキシ化合物として使用できる。
エポキシ化合物(液晶性のエポキシ化合物であってもよい)としては、例えば、少なくとも部分的に棒状構造を含む化合物(棒状化合物)、及び少なくとも部分的に円盤状構造を含む化合物円盤状化合物が挙げられる。
なかでも、得られる熱伝導材料の熱伝導性がより優れる点から棒状化合物が好ましい。
以下、棒状化合物及び円盤状化合物について詳述する。
棒状化合物であるエポキシ化合物としては、例えば、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類、及びアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が挙げられる。以上のような低分子化合物だけではなく、高分子化合物も使用できる。上記高分子化合物は、低分子の反応性基を有する棒状化合物が重合した高分子化合物である。
好ましい棒状化合物としては、下記一般式(XXI)で表される棒状化合物が挙げられる。
一般式(XXI):Q1-L111-A111-L113-M-L114-A112-L112-Q2
Q1及びQ2のエポキシ基は、置換基を有していてもよいし、有していなくてもよい。
L111、L112、L113、及びL114で表される2価の連結基としては、それぞれ独立に、-O-、-S-、-CO-、-NR112-、-CO-O-、-O-CO-O-、-CO-NR112-、-NR112-CO-、-O-CO-、-CH2-O-、-O-CH2-、-O-CO-NR112-、-NR112-CO-O-、及び-NR112-CO-NR112-からなる群より選ばれる2価の連結基であるのが好ましい。上記R112は炭素数1~7のアルキル基又は水素原子である。
なかでも、L113及びL114は、それぞれ独立に、-O-が好ましい。
L111及びL112は、それぞれ独立に、単結合が好ましい。
2価の連結基は、隣接していない酸素原子及び硫黄原子等のヘテロ原子を含んでいてもよい。なかでも、炭素数1~12の、アルキレン基、アルケニレン基、又はアルキニレン基が好ましい。上記、アルキレン基、アルケニレン基、又はアルキニレン基がエステル基を有していてもよいし、有していなくてもよい。
2価の連結基は直鎖状であるのが好ましく、また、上記2価の連結基は置換基を有していてもよいし、有していなくてもよい。置換基としては、例えば、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、及び臭素原子)、シアノ基、メチル基、及びエチル基が挙げられる。
なかでも、A111及びA112は、それぞれ独立に、炭素数1~12のアルキレン基が好ましく、メチレン基がより好ましい。
一般式(XXII):-(W1-L115)n-W2-
W1及びW2は、それぞれ置換基を有していてもよい。置換基としては、例えば、上述した置換基群Yで例示された基が挙げられ、より具体的には、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子)、シアノ基、炭素数1~10のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、及びプロピル基等)、炭素数1~10のアルコキシ基(例えば、メトキシ基、及びエトキシ基等)、炭素数1~10のアシル基(例えば、ホルミル基、及びアセチル基等)、炭素数1~10のアルコキシカルボニル基(例えば、メトキシカルボニル基、及びエトキシカルボニル基等)、炭素数1~10のアシルオキシ基(例えば、アセチルオキシ基、及びプロピオニルオキシ基等)、ニトロ基、トリフルオロメチル基、及びジフルオロメチル基等が挙げられる。
W1が複数存在する場合、複数存在するW1は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
L115が複数存在する場合、複数存在するL115は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
なお、一般式(XXI)で表される化合物は、特表平11-513019号公報(WO97/00600)に記載の方法を参照して合成できる。
棒状化合物は、特開平11-323162号公報及び特許4118691号に記載のメソゲン基を有するモノマーであってもよい。
なかでも、LE1は、2価の連結基が好ましい。
2価の連結基は、-O-、-S-、-CO-、-NH-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、置換意を有していてもよいアルキレン基、又はこれらの2以上の組み合わせからなる基が好ましく、-O-アルキレン基-又は-アルキレン基-O-がより好ましい。
なお上記アルキレン基は、直鎖状、分岐鎖状、及び環状のいずれでもよいが、炭素数1~2の直鎖状アルキレン基が好ましい。
複数存在するLE1は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
なかでも、LE2は、それぞれ独立に、単結合、-CO-O-、又は-O-CO-が好ましい。
LE2が複数存在する場合、複数存在するLE2は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
LE3で表される芳香族環基及び非芳香族環基の例としては、例えば、置換基を有していてもよい、1,4-シクロヘキサンジイル基、1,4-シクロヘキセンジイル基、1,4-フェニレン基、ピリミジン-2,5-ジイル基、ピリジン-2,5-ジイル基、1,3,4-チアジアゾール-2,5-ジイル基、1,3,4-オキサジアゾール-2,5-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,5-ジイル基、チオフェン-2,5-ジイル基、及びピリダジン-3,6-ジイル基が挙げられる。1,4-シクロヘキサンジイル基の場合、トランス体及びシス体の構造異性体のどちらの異性体であってもよく、任意の割合の混合物でもよい。なかでも、トランス体であるのが好ましい。
なかでも、LE3は、単結合、1,4-フェニレン基、又は1,4-シクロヘキセンジイル基が好ましい。
LE3で表される基が有する置換基は、それぞれ独立に、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、又はアセチル基が好ましく、アルキル基(好ましくは炭素数1)がより好ましい。
なお、置換基が複数存在する場合、置換基は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
LE3が複数存在する場合、複数存在するLE3は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
peが2以上の整数である場合、複数存在する(-LE3-LE2-)は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
なかでも、peは、0~2が好ましく、0又は1がより好ましく、0が更に好ましい。
置換基は、それぞれ独立に、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、又はアセチル基が好ましく、アルキル基(好ましくは炭素数1)がより好ましい。
複数存在するLE4は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。また、次に説明するleが2以上の整数である場合、同一の(LE4)le中に複数存在するLE4も、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
なかでも、leは、それぞれ独立に、0~2が好ましい。
複数存在するleは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
円盤状化合物であるエポキシ化合物は、少なくとも部分的に円盤状構造を有する。
円盤状構造は、少なくとも、脂環又は芳香族環を有する。特に、円盤状構造が、芳香族環を有する場合、円盤状化合物は、分子間のπ-π相互作用によるスタッキング構造の形成により柱状構造を形成しうる。
円盤状構造として、具体的には、Angew.Chem.Int. Ed. 2012, 51, 7990-7993又は特開平7-306317号公報に記載のトリフェニレン構造、並びに、特開2007-2220号公報及び特開2010-244038号公報に記載の3置換ベンゼン構造等が挙げられる。
円盤状化合物が有するエポキシ基の数は、8以下が好ましく、6以下より好ましい。
円盤状化合物としては、Angew.Chem.Int. Ed. 2012, 51, 7990-7993、及び特開平7-306317号公報に記載のトリフェニレン構造、並びに特開2007-2220号公報、及び特開2010-244038号公報に記載の3置換ベンゼン構造において末端の少なくとも1つ(好ましくは3つ以上)をエポキシ基とした化合物等が挙げられる。
まず、式(D1)~(D15)について説明し、その後、式(D16)について説明する。
なお、以下の式中、「-LQ」は「-L-Q」を表し、「QL-」は「Q-L-」を表す。
熱伝導材料の熱伝導性がより優れる観点から、Lは、それぞれ独立に、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基、-CO-、-NH-、-O-、-S-、及びこれらの組み合わせからなる群より選ばれる基であるのが好ましく、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基、-CO-、-NH-、-O-、及び-S-からなる群より選ばれる基を2個以上組み合わせた基であるのがより好ましい。
上記アルキレン基の炭素数は、1~12が好ましい。上記アルケニレン基の炭素数は、2~12が好ましい。上記アリーレン基の炭素数は、10以下が好ましい。
アルキレン基、アルケニレン基、及びアリーレン基は、置換基(好ましくは、アルキル基、ハロゲン原子、シアノ、アルコキシ基、及びアシルオキシ基等)を有していてもよい。
ALはアルキレン基又はアルケニレン基を意味し、ARはアリーレン基を意味する。
L102:-AL-CO-O-AL-O-
L103:-AL-CO-O-AL-O-AL-
L104:-AL-CO-O-AL-O-CO-
L105:-CO-AR-O-AL-
L106:-CO-AR-O-AL-O-
L107:-CO-AR-O-AL-O-CO-
L108:-CO-NH-AL-
L109:-NH-AL-O-
L110:-NH-AL-O-CO-
L111:-O-AL-
L112:-O-AL-O-
L113:-O-AL-O-CO-
L115:-O-AL-S-AL-
L116:-O-CO-AL-AR-O-AL-O-CO-
L117:-O-CO-AR-O-AL-CO-
L118:-O-CO-AR-O-AL-O-CO-
L119:-O-CO-AR-O-AL-O-AL-O-CO-
L120:-O-CO-AR-O-AL-O-AL-O-AL-O-CO-
L121:-S-AL-
L122:-S-AL-O-
L123:-S-AL-O-CO-
L124:-S-AL-S-AL-
L125:-S-AR-AL-
L126:-O-CO-AL-
L127:-O-CO-AL-O-
L128:-O-CO-AR-O-AL-
L129:-O-CO-
L130:-O-CO-AR-O-AL-O-CO-AL-S-AR-
L131:-O-CO-AL-S-AR-
L132:-O-CO-AR-O-AL-O-CO-AL-S-AL-
L133:-O-CO-AL-S-AR-
L134:-O-AL-S-AR-
L135:-AL-CO-O-AL-O-CO-AL-S-AR-
L136:-AL-CO-O-AL-O-CO-AL-S-AL-
L137:-O-AL-O-AR-
L138:-O-AL-O-CO-AR-
L139:-O-AL-NH-AR-
L140:-O-CO-AL-O-AR-
L141:-O-CO-AR-O-AL-O-AR-
L142:-AL-CO-O-AR-
L143:-AL-CO-O-AL-O-AR-
置換基としては、上述した置換基群Yで例示される基が挙げられる。より具体的には、置換基としては、上記反応性官能基、ハロゲン原子、イソシアネート基、シアノ基、不飽和重合性基、エポキシ基、オキセタニル基、アジリジニル基、チオイソシアネート基、アルデヒド基、及びスルホ基が挙げられる。
ただし、Qがエポキシ基以外の基である場合、Qはエポキシ基に対して安定であるのが好ましい。
なお、式(D1)~(D15)中、1つ以上(好ましくは2つ以上)のQは、エポキシ基を表す。なかでも、熱伝導材料の熱伝導性がより優れる観点から、すべてのQがエポキシ基を表すのが好ましい。
なお、式(D1)~(D15)で表される化合物は、エポキシ基の安定性の点からは、-NH-を有さないのが好ましい。
式(D4)で表される化合物としては、熱伝導材料の熱伝導性がより優れる観点から、式(XI)で表される化合物が好ましい。
なお、*はトリフェニレン環との結合位置を表す。
R11、R12、R13、R14、R15、及びR16のうち、2個以上は、*-X11-L11-P11であり、3個以上が*-X11-L11-P11であるのが好ましい。
なかでも、熱伝導材料の熱伝導性がより優れる観点から、R11及びR12のいずれか1個以上、R13及びR14のいずれか1個以上、並びに、R15及びR16のいずれか1個以上が、*-X11-L11-P11であるのが好ましい。
R11、R12、R13、R14、R15、及びR16が、全て、*-X11-L11-P11であるのがより好ましい。加えて、R11、R12、R13、R14、R15、及びR16が、全て同一であるのが更に好ましい。
なかでも、X11は、それぞれ独立に、-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-O-CO-NH-、-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、又は-NH-CO-O-が好ましく、-O-、-O-CO-、-CO-O-、-O-CO-NH-、又は-CO-NH-がより好ましく、-O-CO-又は-CO-O-が更に好ましい。
2価の連結基の例としては、-O-、-O-CO-、-CO-O-、-S-、-NH-、アルキレン基(炭素数は、1~10が好ましく、1~8がより好ましく、1~7が更に好ましい。)、アリーレン基(炭素数は、6~20が好ましく、6~14がより好ましく、6~10が更に好ましい。)、又はこれらの組み合わせからなる基が挙げられる。
上記アルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、及びヘプチレン基が挙げられる。
上記アリーレン基としては、1,4-フェニレン基、1,3-フェニレン基、1,4-ナフチレン基、1,5-ナフチレン基、及びアントラセニレン基が挙げられ、1,4-フェニレン基が好ましい。
上記アルキレン基及び上記アリーレン基は無置換であるのも好ましい。なかでも、アルキレン基は無置換であるのが好ましい。
L12は、L11と同様であり、好適な条件も同様である。
-X12-L12-の例として、上述のLの例であるL101~L143が挙げられる。
Y12が、炭素数1~20の直鎖状、分岐鎖状、若しくは、環状のアルキル基、又は炭素数1~20の直鎖状、分岐鎖状、若しくは、環状のアルキル基において1個又は2個以上のメチレン基が-O-、-S-、-NH-、-N(CH3)-、-CO-、-O-CO-、又は-CO-O-で置換された基の場合、Y12に含まれる水素原子の1個以上がハロゲン原子で置換されていてもよい。
R17X、R18X、及びR19Xは、それぞれ独立に、*-X211X-(Z21X-X212X)n21X-L21X-Qを表す。*は、中心環との結合位置を表す。
X211X及びX212Xは、それぞれ独立に、単結合、-O-、-CO-、-NH-、-O-CO-、-O-CO-O-、-O-CO-NH-、-O-CO-S-、-CO-O-、-CO-NH-、-CO-S-、-NH-CO-、-NH-CO-O-、-NH-CO-NH-、-NH-CO-S-、-S-、-S-CO-、-S-CO-O-、-S-CO-NH-、又は-S-CO-S-を表す。
Z21Xは、それぞれ独立に、5員環若しくは6員環の芳香族環基、又は5員環若しくは6員環の非芳香族環基を表す。
L21Xは、単結合又は2価の連結基を表す。
Qは、式(D1)~(D15)におけるQと同義であり、好ましい条件も同様である。式(D16)中、複数存在するQのうち、少なくとも1つ(好ましくは全部)のQは、エポキシ基を表す。
n21Xは、0~3の整数を表す。n21Xが2以上の場合、複数存在する(Z21X-X212X)は、同一でも異なっていてもよい。
ただし、式(D16)で表される化合物は、エポキシ基の安定性の点からは、-NH-を有さないのが好ましい。
R17、R18、及びR19のうち2個以上は、*-X211-(Z21-X212)n21-L21-P21である。熱伝導材料の熱伝導性がより優れる観点から、R17、R18、及びR19は全てが、*-X211-(Z21-X212)n21-L21-P21であるのが好ましい。
加えて、R17、R18、及びR19が、全て同一であるのが好ましい。
なかでも、X211、X212、X221、及びX222としては、それぞれ独立に、単結合、-O-、-CO-O-、又は-O-CO-が好ましい。
A41及びA42は、少なくとも一方が窒素原子であるのが好ましく、両方が窒素原子であるのがより好ましい。また、X4は、酸素原子であるのが好ましい。
上述のエポキシ化合物以外の、エポキシ化合物としては、例えば、一般式(DN)で表されるエポキシ化合物が挙げられる。
RDNは、単結合又は2価の連結基を表す。2価の連結基は、-O-、-O-CO-、-CO-O-、-S-、アルキレン基(炭素数は、1~10が好ましい。)、アリーレン基(炭素数は、6~20が好ましい。)、又はこれらの組み合わせからなる基が好ましく、アルキレン基がより好ましく、メチレン基がより好ましい。
なお、エポキシ化合物は、後段で説明する無機窒化物用表面修飾剤における一般式(B01)~(B03)のいずれかで表される化合物であって、エポキシ基を1個以上有する化合物(エポキシ基を有する一般式(B01)~(B03)のいずれかで表される化合物)とは異なるのが好ましい。
なお、例えば、上記化合物X1中のエポキシ基と反応し得る官能基としては、酸無水物基及びシアネートエステル基、並びに、アミノ基、チオール基、及びカルボン酸基に含まれる活性水素が挙げられる。また、硬化剤が後述のフェノール化合物である場合、フェノール化合物中のエポキシ基と反応し得る官能基としては水酸基が挙げられる。
なお、本明細書中、「全固形分」とは、熱伝導材料を形成する成分を意図し、溶媒は含まれない。ここでいう、熱伝導材料を形成する成分は、熱伝導材料を形成する際に反応(重合)して化学構造が変化する成分でもよい。また、熱伝導材料を形成する成分であれば、その性状が液体状であっても、固形分とみなす。
本発明の組成物は、無機物を含む。
無機物としては、例えば、従来から熱伝導材料の無機フィラーに用いられているいずれの無機物を用いてもよい。無機物は、熱伝導材料の熱伝導性及び絶縁性がより優れる点から、無機窒化物又は無機酸化物を含むのが好ましく、無機窒化物を含むのがより好ましい。
上記の無機酸化物は、1種のみを使用していてもよいし、2種以上を使用していてもよい。
無機酸化物は、酸化チタン、酸化アルミニウム、又は酸化亜鉛が好ましく、酸化アルミニウムがより好ましい。
無機酸化物は、非酸化物として用意された金属が、環境下等で酸化して生じている酸化物であってもよい。
無機窒化物は、アルミニウム原子、ホウ素原子、又は珪素原子を含むのが好ましく、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、又は窒化珪素を含むのがより好ましく、窒化アルミニウム又は窒化ホウ素を含むのが更に好ましく、窒化ホウ素を含むのが特に好ましい。
上記の無機窒化物は、1種のみを使用していてもよいし、2種以上を使用していてもよい。
無機物の平均粒径は、市販品を用いる場合、カタログ値を採用する。カタログ値が無い場合、上記平均粒径は、電子顕微鏡を用いて、100個の無機物を無作為に選択して、それぞれの無機物の粒径(長径)を測定し、それらを算術平均して求める。
無機物は、無機窒化物及び無機酸化物の少なくとも一方を含むのが好ましく、無機窒化物を少なくとも含むのがより好ましい。
上記無機窒化物は、窒化ホウ素及び窒化アルミニウムの少なくとも一方を含むのが好ましく、窒化ホウ素を少なくとも含むのがより好ましい。
無機物中における無機窒化物(好ましくは窒化ホウ素)の含有量は、無機物の全質量に対して10質量%以上が好ましく、50質量%以上がより好ましく、80質量%以上が更に好ましい。上限は、100質量%以下である。
上記無機酸化物は、酸化アルミニウムが好ましい。
熱伝導材料の熱伝導性がより優れる点で、組成物は、平均粒径が20μm以上(好ましくは、40μm以上)の無機物を少なくとも含むのがより好ましい。
本発明の組成物は、化合物Xを含む。
化合物Xは、アルケニル基、アクリレート基、メタクリレート基、シリル基、酸無水物基、シアネートエステル基、アミノ基、チオール基、及びカルボン酸基からなる群より選ばれる官能基(以下「特定官能基」ともいう。)を1個以上有する化合物(化合物X1)であるか、又はポリアミック酸構造を有する化合物(化合物X2)である。
以下において、化合物X1及び化合物X2について、各々詳述する。
化合物X1は、アルケニル基、アクリレート基(-O-CO-CH=CH2)、メタクリレート基(-O-CO-C(CH3)=CH2)、シリル基、酸無水物基、シアネートエステル基(-O-CN)、アミノ基、チオール基(-SH)、及びカルボン酸基(-COOH)からなる群より選ばれる特定官能基を有する。
化合物X1中に含まれる上記特定官能基の数は、1個以上であれば特に制限されないが、2個以上が好ましい。
また、化合物X1としては、低分子化合物であっても高分子化合物であってもよい。
化合物X1の分子量としては特に制限されず、50~100,000が挙げられ、100~100,000が好ましい。なお、化合物X1が高分子化合物である場合、上記分子量は重量平均分子量を意図し、なかでも、1,000~50,000が好ましい。
上記アルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、及びシクロヘキセニル基等が挙げられ、ビニル基又はアリル基が好ましく、ビニル基がより好ましい。
なお、上記アルケニル基としてビニル基が特定官能基として化合物X1中に含まれる場合、上記ビニル基に結合する原子団は、-COO-ではないことが好ましい。
-Si(RA1)p(ORA2)3-p (A)
式中、RA1は、置換又は無置換の1価の炭化水素基を表す。RA2は、水素原子又は置換若しくは無置換の1価の炭化水素基を表す。pは、0~2の整数を示す。RA1及びRA2が複数存在する場合、複数のRA1同士、及び複数のRA2同士は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
RA1及びRA2で表される置換又は無置換の1価の炭化水素基としては、例えば、アルキル基、アリール基、及びアラルキル基が挙げられる。
上記アルキル基としては、直鎖状、分岐鎖状、及び環状のいずれでもよい。
上記アルキル基の炭素数としては、例えば、1~12が挙げられ、1~4が好ましく、1又は2がより好ましい。
上記アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、及びシクロヘプチル基等が挙げられる。
上記アリール基としては、例えば、フェニル基、及びナフチル基等が挙げられる。
上記アラルキル基におけるアルキル基部分の好適態様は、上記アルキル基と同様であり、アリール基部分の好適態様は、上記アリール基と同様である。
上記アラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェニルエチル基、及びフェニルプロピル基等が挙げられる。
-N(RB1)2 (B)
式中、RB1は、水素原子又はアルキル基を表す。但し、RB1のうち少なくとも1個は、水素原子である。
上記アルキル基としては、直鎖状、分岐鎖状、及び環状のいずれであってもよい。
上記アルキル基の炭素数としては、例えば、1~10であり、1~6が好ましく、1~3がより好ましい。なお、アルキル基は、更に置換基(例えば、置換基群Yで例示される基)を有していてもよい。
上記アルキル基としては、直鎖状、分岐鎖状、及び環状のいずれでもよい。
上記アルキル基の炭素数としては、例えば、1~12が挙げられ、1~6が好ましい。
上記アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、及びシクロヘプチル基等が挙げられる。
上記アリール基としては、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、及びビフェニリル基等が挙げられる。
上記アラルキル基におけるアルキル基部分の好適態様は、上記アルキル基と同様であり、アリール基部分の好適態様は、上記アリール基と同様である。
上記アラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、及びメチルベンジル基等が挙げられる。
特定官能基としてアルケニル基を有する化合物X1としては、信越化学工業(株)製のVF-600等の市販品を使用できる。
また、特定官能基として(メタ)アクリレート基を有する化合物X1としては、KAYARAD RP-1040、DPCA-20(日本化薬(株)製)を使用することもできる。
また、特定官能基として(メタ)アクリレート基を有する化合物X1としては、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンプロピレンオキシ変性トリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンエチレンオキシ変性トリ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸エチレンオキシ変性トリ(メタ)アクリレート、及びペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート等の3官能の(メタ)アクリレート化合物を使用することもできる。3官能の(メタ)アクリレート化合物の市販品としては、アロニックスM-309、M-310、M-321、M-350、M-360、M-313、M-315、M-306、M-305、M-303、M-452、M-450(東亞合成(株)製)、NKエステル A9300、A-GLY-9E、A-GLY-20E、A-TMM-3、A-TMM-3L、A-TMM-3LM-N、A-TMPT、TMPT(新中村化学工業(株)製)、KAYARAD GPO-303、TMPTA、THE-330、TPA-330、PET-30(日本化薬(株)製)等が挙げられる。
市販品としては、例えば、信越化学工業(株)製から販売されているKBM-503等を使用できる。
市販品としては、例えば、ハンツマン・ジャパン(株)から販売されているL-10、XU366、XU378、XU371、三菱ガス化学(株)から販売されているCYTESTER TA、CYTESTER NCN等を使用できる。
また、特定官能基としてチオール基を有する化合物X1としては、1,4-ビス(3-メルカプトブチリルオキシ)ブタン(市販品としては昭和電工(株)製「カレンズMT BD1」)、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトブチレート)(市販品としては昭和電工(株)製「「カレンズMT PE1」)、1,3,5-トリス[2-(3-メルカプトブチリルオキシエチル)]-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン(市販品としては昭和電工(株)製「カレンズMT NR1」)、トリメチロールエタントリス(3-メルカプトブチレート)(市販品としては昭和電工(株)製「「TEMB」)、トリメチロールプロパントリス(3-メルカプトブチレート)(市販品としては昭和電工(株)製「「TPMB」)等も使用できる。
なお、上記特定官能基含有量は、1gの化合物X1が有する、特定官能基の数を意図する。
また、特定官能基が、酸無水物基、シアネートエステル基、アミノ基、チオール基、又はカルボン酸基である場合、組成物における、エポキシ化合物の含有量と、上記化合物X1及び任意で含まれる硬化剤(例えば、後述のフェノール化合物)の合計含有量との比(エポキシ化合物のエポキシ基と、上記化合物X1中におけるエポキシ基と反応し得る官能基及び任意で含まれる硬化剤中におけるエポキシ基と反応し得る官能基との当量比(エポキシ基の数/エポキシ基と反応し得る官能基の数))は、既述のとおりである。
化合物X2は、ポリアミック酸構造を有する化合物である。
ポリアミック酸構造を有する化合物は、酸二無水物とジアミンとを重合反応させて得られ、-CO-NH-結合及び-COOH基を有する繰り返し単位を含むポリマー構造(ポリアミック酸構造)を有する。
上記酸二無水物としては、ピロメリット酸二無水物、3,3,4,4-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3,4,4-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3,4-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、及び1,4,5,8-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物等の芳香族テトラカルボン酸二無水物が挙げられる。なお、これらを2種以上使用してもよい。
上記ジアミンの例としては、4,4-ジアミノジフェニルエーテル、4,4-ジアミノジフェニルメタン、3,3-ジアミノジフェニルメタン、3,3-ジクロロベンジジン、4,4-ジアミノジフェニルスルフィド、3,3-ジアミノジフェニルスルフォン、1,5-ジアミノナフタレン、m-フェニレンジアミン、p-フェニレンジアミン、3,3-ジメチル-4,4-ビフェニルジアミン、ベンジジン、3,3-ジメチルベンジジン、3,3-ジメトキシベンジジン、4,4-ジアミノジフェニルスルフォン、4,4-ジアミノジフェニルスルフィド、及び4,4-ジアミノジフェニルプロパン等の芳香族ジアミンが挙げられる。なお、これらを2種以上使用してもよい。
本発明の組成物中、化合物Xの含有量は、組成物の全固形分に対して、10質量%以上であり、15質量%以上が好ましい。また、上限値としては、例えば、50質量%以下であり、40質量%以下が好ましく、35質量%以下がより好ましい。
本発明の組成物は、エポキシ化合物と反応し得る硬化剤を含むことも好ましい。
硬化剤としては、フェノール化合物及び酸無水物が好ましい。
上記フェノール化合物としては、後述するフェノール化合物が挙げられる。
上記酸無水物としては、例えば、3-メチル-1,2,3,6-テトラヒドロ無水フタル酸、4-メチル-1,2,3,6-テトラヒドロ無水フタル酸、3-メチル-ヘキサヒドロ無水フタル酸、及び4-メチル-ヘキサヒドロ無水フタル酸等が挙げられる。
硬化剤としては、なかでも、熱伝導材料の熱伝導性がより優れる点から、フェノール化合物がより好ましい。
なお、上記酸無水物は化合物X1にも該当する。つまり、化合物X1の酸無水物基を1個以上有する化合物が、硬化剤としての機能を有していてもよい。本発明の組成物は、化合物X1として酸無水物基を1個以上有する化合物を含む場合、フェノール化合物を硬化剤として含むのが好ましい。
なお、上記官能基含有量は、硬化剤1gが有する、上記官能基の数を意図する。
本発明の組成物が硬化剤を含む場合、硬化剤の含有量は、組成物の全固形分に対して、1.0質量%以上が好ましい。なお、上限値は特に制限されないが、25.0質量%以下が好ましい。
フェノール化合物は、フェノール性水酸基を1個以上(好ましくは2個以上、より好ましくは3個以上)有する化合物である。
熱伝導性がより優れる点から、フェノール化合物としては、一般式(P1)で表される化合物、及び一般式(P2)で表される化合物からなる群から選択される1種以上であるのが好ましい。
一般式(P1)を以下に示す。
m1は、0~10が好ましく、0~3がより好ましく、0又は1が更に好ましく、1が特に好ましい。
na及びncは、それぞれ独立に、1~4が好ましい。
上記アルキル基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよい。上記アルキル基の炭素数は、1~10が好ましい。上記アルキル基は、置換基を有していても有していなくてもよい。
上記アルコキシ基におけるアルキル基部分、及び上記アルコキシカルボニル基におけるアルキル基部分は、上記アルキル基と同様である。
R1及びR6は、それぞれ独立に、水素原子又はハロゲン原子が好ましく、水素原子又は塩素原子がより好ましく、水素原子が更に好ましい。
R7が複数存在する場合、複数存在するR7は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
R7が複数存在する場合、複数存在するR7のうち、少なくとも1個のR7が水酸基を表すのも好ましい。
Lx2は、単結合、-C(R4)(R5)-、又は-CO-を表し、-C(R4)(R5)-、又は-CO-が好ましい。
R2~R5及びR8~R11は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。
上記置換基は、それぞれ独立に、水酸基、フェニル基、ハロゲン原子、カルボン酸基、ボロン酸基、アルデヒド基、アルキル基、アルコキシ基、又はアルコキシカルボニル基が好ましく、水酸基、ハロゲン原子、カルボン酸基、ボロン酸基、アルデヒド基、アルキル基、アルコキシ基、又はアルコキシカルボニル基がより好ましい。
上記アルキル基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよい。上記アルキル基の炭素数は、1~10が好ましい。上記アルキル基は、置換基を有していても有していなくてもよい。
上記アルコキシ基におけるアルキル基部分、及び上記アルコキシカルボニル基におけるアルキル基部分は、上記アルキル基と同様である。
上記フェニル基は、置換基を有していても有していなくてもよく、置換基を有する場合は1~3個の水酸基を有するのがより好ましい。
R2~R5は、それぞれ独立に、水素原子又は水酸基が好ましく、水素原子がより好ましい。
R8~R11は、それぞれ独立に、水素原子又はフェニル基が好ましい。なお、上記フェニル基は、1~3個の水酸基を有していることがより好ましい。
上記Phは置換基を有していてもよいフェニル基を表す。
なお、一般式(P1)中に、R4が複数存在する場合、複数存在するR4は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。R5が複数存在する場合、複数存在するR5は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
Ar1及びAr2は、それぞれ独立に、ベンゼン環基が好ましい。
上記アルキル基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよい。上記アルキル基の炭素数は、1~10が好ましい。上記アルキル基は、置換基を有していても有していなくてもよい。
上記アルコキシ基におけるアルキル基部分、及び上記アルコキシカルボニル基におけるアルキル基部分は、上記アルキル基と同様である。
上記フェニル基は、置換基を有していても有していなくてもよい。
Qaは、Qaが結合するベンゼン環基が有してもよい水酸基に対して、パラ位に結合するのが好ましい。
Qaは、水素原子又はアルキル基が好ましい。上記アルキル基はメチル基が好ましい。
なお、上記水酸基含有量は、フェノール化合物1gが有する、水酸基(好ましくはフェノール性水酸基)の数を意図する。
また、フェノール化合物は、水酸基以外にも、エポキシ化合物と重合反応できる活性水素含有基(カルボン酸基等)を有していてもよい。フェノール化合物の活性水素の含有量(水酸基及びカルボン酸基等における水素原子の合計含有量)の下限値は、3.0mmol/g以上が好ましく、7.0mmol/g以上がより好ましい。上限値は、25.0mmol/g以下が好ましく、20.0mmol/g以下がより好ましい。
なお、上記活性水素の含有量は、フェノール化合物1gが有する、活性水素原子の数を意図する。
本発明の組成物がフェノール化合物を含む場合、フェノール化合物の含有量は、組成物の全固形分に対して、1.0質量%以上が好ましく、3.0~25.0質量%がより好ましく、5.0~20.0質量%が更に好ましい。
なお、組成物における、エポキシ化合物の含有量とフェノール化合物の含有量との比は、既述の通りである。
本発明の組成物は、熱伝導材料の熱伝導性がより優れる点から、更に表面修飾剤を含んでいてもよい。
表面修飾剤は、上述の無機物を表面修飾する成分である。
本明細書において、「表面修飾」とは無機物の表面の少なくとも一部に有機物が吸着している状態を意味する。吸着の形態は特に限定されず、結合している状態であればよい。すなわち、表面修飾は、有機物の一部が脱離して得られる有機基が無機物表面に結合している状態も含む。結合は、共有結合、配位結合、イオン結合、水素結合、ファンデルワールス結合、及び金属結合等、いずれの結合であってもよい。表面修飾は、表面の少なくとも一部に単分子膜を形成するようになされていてもよい。単分子膜は、有機分子の化学吸着によって形成される単層膜であり、Self-AssembledMonoLayer(SAM)として知られている。なお、本明細書において、表面修飾は、無機物の表面の一部のみであっても、全体であってもよい。本明細書において、「表面修飾無機物」は、表面修飾剤により表面修飾されている無機物、すなわち無機物の表面に有機物が吸着している物質を意味する。
つまり、本発明の組成物において、無機物は、表面修飾剤と共同して、表面修飾無機物(好ましくは表面修飾無機窒化物及び/又は表面修飾無機酸化物)を構成していてもよい。
表面修飾剤としては、例えば、以下に説明する表面修飾剤Aが好ましい。なお、表面修飾剤Aは、縮環骨格を有する表面修飾剤である。
表面修飾剤Aは、下記条件1及び条件2を満たす。
・条件1:以下に示す官能基群Pから選ばれる官能基(以下「特定官能基A」ともいう)を有する。
ボロン酸基(-B(OH)2)、アルデヒド基(-CHO)、イソシアネート基(-N=C=O)、イソチオシアネート基(-N=C=S)、シアネート基(-O-CN)、アシルアジド基、コハク酸イミド基、スルホニルクロリド基(-SO2Cl)、カルボン酸クロリド基(-COCl)、オニウム基、カーボネート基(-O-CO-O-)、アリールハライド基、カルボジイミド基(-N=C=N-)、酸無水物基(-CO-O-CO-、又は無水マレイン酸、無水フタル酸、無水ピロメリット酸、及び無水トリメリット酸等の1価の酸無水物基)、カルボン酸基(-COOH)、ホスホン酸基(-PO(OH)2)、ホスフィン酸基(-HPO(OH))、リン酸基(-OP(=O)(OH)2)、リン酸エステル基(-OP(=O)(ORB)2)、スルホン酸基(-SO3H)、ハロゲン化アルキル基、ニトリル基(-CN)、ニトロ基(-NO2)、エステル基(-CO-O-又は-O-CO-)、カルボニル基(-CO-)、イミドエステル基(-C(=NRC)-O-又は-O-C(=NRC)-)、アルコキシシリル基、アクリル基(-OCOCH2=CH2)、メタクリル基(-OCOCH(CH3)=CH2)、オキセタニル基、ビニル基(-CH=CH2)、アルキニル基(アルキンから水素原子を一つ除いた基。例えば、エチニル基、及びプロパ-2-イン-1-イル基等が含まれる。)、マレイミド基、チオール基(-SH)、水酸基(-OH)、ハロゲン原子(F原子、Cl原子、Br原子、及びI原子)、及びアミノ基からなる群より選ばれる官能基。
オニウム塩構造としては特に限定されないが、例えば、アンモニウム塩構造、ピリジニウム塩構造、イミダゾリウム塩構造、ピロリジニウム塩構造、ピペリジニウム塩構造、トリエチレンジアミン塩構造、ホスホニウム塩構造、スルホニウム塩構造、及びチオピリリウム塩構造等が挙げられる。なお、カウンターとなるアニオンの種類は特に限定されず、公知のアニオンが用いられる。アニオンの価数も特に限定されず、例えば、1~3価が挙げられ、1~2価が好ましい。
オニウム基としては、なかでも、下記一般式(A1)で表されるアンモニウム塩構造を有する基が好ましい。
なお、イミドエステル基は、イミン窒素の化学結合に関与しない電子対が他の陽イオン(例えば、水素イオン)と配位結合してオニウム塩構造となっていてもよい。
一般式(A2)中、RDは、それぞれ独立して、アルキル基(直鎖状、分岐鎖状及び環状のいずれも含む。)を表す。*は、結合位置を表す。
RDで表されるアルキル基としては、例えば、炭素数1~10のアルキル基が挙げられ、炭素数1~6が好ましく、炭素数1~3がより好ましい。
具体的には、トリメチトキシシリル基及びトリエトキシシリル基等が挙げられる。
なお、アルキル基は、更に置換基(例えば、置換基群Y)を有していてもよい。
芳香族炭化水素環としては、例えば、シクロペンタジエニル環及びベンゼン環等が挙げられる。
芳香族複素環としては、例えば、チオフェン環、チアゾール環、イミダゾール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、及びトリアジン環が挙げられる。
芳香族炭化水素環を2環以上含む縮環構造としては、具体的に、ビフェニレン、インダセン、アセナフチレン、フルオレン、フェナレン、フェナントレン、アントラセン、フルオランテン、アセフェナンスリレン、アセアンスリレン、ピレン、クリセン、テトラセン、プレイアデン、ピセン、ペリレン、ペンタフェン、ペンタセン、テトラフェニレン、ヘキサフェン、及びトリフェニレンからなる群より選ばれる縮合環からなる縮合構造が好ましく、本発明の効果により優れる点で、上記のうち、ベンゼン環を2環以上含む縮合環からなる縮合構造がより好ましく、ベンゼン環を3環以上含む縮合環からなる縮合構造が更に好ましく、ピレン又はペリレンからなる縮合構造が特に好ましい。
以下、一般式(V1)で表される化合物及び一般式(V2)で表される化合物についてそれぞれ説明する。
(一般式(V1)で表される化合物)
なお、上記縮合構造は、特定官能基A以外に、更に置換基(例えば、置換基群Y)を有していてもよい。
言い換えると、nが1である場合には、上記Yは、下記一般式(B1)で表される1価の基、下記一般式(B2)で表される1価の基、又は下記一般式(B4)で表される1価の基を表す。
nが2以上の整数を表す場合には、上記Yは、下記一般式(B1)で表される1価の基、下記一般式(B2)で表される1価の基、若しくは下記一般式(B4)で表される1価の基を表すか、又は複数のYが結合してなる下記一般式(B3)で表される2価の基を表す。なお、nが2以上の場合、複数あるYはそれぞれ同じでも、異なっていてもよい。
なお、Yが、下記一般式(B3)で表される2価の基を表す場合、一般式(V1)で表される化合物は、下記一般式(V3)で表される。
一般式(B1)中、L1は、単結合又は2価の連結基を表す。
2価の連結基としては特に限定されないが、例えば、-O-、-S-、-NRF-(RFは、水素原子、又はアルキル基を表す。)、2価の炭化水素基(例えば、アルキレン基、アルケニレン基(例:-CH=CH-)、アルキニレン基(例:-C≡C-)、及びアリーレン基)、上述した官能基群P中の2価の有機基(カーボネート基(-O-CO-O-)、カルボジイミド基(-N=C=N-)、酸無水物基(-CO-O-CO-)、エステル基(-CO-O-又は-O-CO-)、カルボニル基(-CO-)、イミドエステル基(-C(=NRC)-O-又は-O-C(=NRC)-))、又はこれらを組み合わせた基が挙げられる。
上記組み合わせた基としては、例えば、-(2価の炭化水素基)-X111-、-X111-(2価の炭化水素基)-、-(2価の炭化水素基)-X111-(2価の炭化水素基)-、-X111-(2価の炭化水素基)-X111-(2価の炭化水素基)-、又は-(2価の炭化水素基)-X111-(2価の炭化水素基)-X111-等が挙げられる。なお、-X111-は、-O-、-S-、-NRF-、上述した官能基群P中の2価の有機基、又はこれらを組み合わせた基である。上記組み合わせた基の総炭素数は、例えば、1~20であり、1~12が好ましい。
*1は、上記Xとの結合位置を表す。
一般式(B2)中、L2は、上述した官能基群P中の2価の有機基(カーボネート基(-O-CO-O-)、カルボジイミド基(-N=C=N-)、酸無水物基(-CO-O-CO-)、エステル基(-CO-O-又は-O-CO-)、カルボニル基(-CO-)、又はイミドエステル基(-C(=NRC)-O-又は-O-C(=NRC)-))を含む2価の連結基を表す。
上記L2としては、例えば、上述した官能基群P中の2価の有機基、又は上述した官能基群P中の2価の有機基と、-O-、-S-、-NRF-(RFは、水素原子、又はアルキル基を表す。)、及び2価の炭化水素基(例えば、アルキレン基、アルケニレン基(例:-CH=CH-)、アルキニレン基(例:-C≡C-)、及びアリーレン基)からなる群より選ばれる連結基と、を組み合わせた基が挙げられる。
上記組み合わせた基としては、例えば、-(2価の炭化水素基)-X112-等が挙げられる。なお、-X112-は、上述した官能基群P中の2価の有機基、又は上述した官能基群P中の2価の有機基と、-O-、-S-、及び-NRF-から選ばれる2価の基とを組み合わせた基である。上記組み合わせた基の総炭素数は、例えば、1~20であり、1~12が好ましい。
*2は、上記Xとの結合位置を表す。
一般式(B3)中、L3は、上述した官能基群P中の2価の有機基(カーボネート基(-O-CO-O-)、カルボジイミド基(-N=C=N-)、酸無水物基(-CO-O-CO-)、エステル基(-CO-O-又は-O-CO-)、カルボニル基(-CO-)、又はイミドエステル基(-C(=NRC)-O-又は-O-C(=NRC)-))を含む2価の連結基を表す。
上記L3としては、例えば、上述した官能基群P中の2価の有機基、又は上述した官能基群P中の2価の有機基と、-O-、-S-、-NRF-(RFは、水素原子、又はアルキル基を表す。)、及び2価の炭化水素基(例えば、アルキレン基、アルケニレン基(例:-CH=CH-)、アルキニレン基(例:-C≡C-)、及びアリーレン基)からなる群より選ばれる連結基と、を組み合わせた基が挙げられる。
上記組み合わせた基としては、例えば、-(2価の炭化水素基)-X113-(2価の炭化水素基)-、-(2価の炭化水素基)-X113-、-X113-(2価の炭化水素基)-、及び-X113-(2価の炭化水素基)-X113-等が挙げられる。なお、-X113-は、上述した官能基群P中の2価の有機基、又は上述した官能基群P中の2価の有機基と、-O-、-S-、及び-NRF-から選ばれる2価の基とを組み合わせた基である。上記組み合わせた基の総炭素数は、例えば、1~20であり、1~12が好ましい。
*31及び*32は、上記Xとの結合位置を表す。つまり、上記L3は、上記Xで表される縮環構造上の異なる2つの炭素とともに環を形成する。
m11は2以上の整数を表す。m11の上限値としては特に制限されないが、例えば、100以下であり、30以下が好ましく、20以下がより好ましく、15以下が更に好ましい。m11の下限値としては特に制限されないが、4以上が好ましい。
L4で表される連結基としては特に制限されないが、例えば、m11+1価の芳香族炭化水素環又は下記一般式(M1)で表される基が挙げられる。
E221は、置換基を表す。E221で表される置換基としては、置換基群Yで例示された基が挙げられる。
m221は、2~5の整数を表す。m221としては、なかでも2又は3が好ましい。
m222は、0~3の整数を表す。
但し、m221+m222は、2~5の整数を表す。
*41は、上記Xとの結合位置を表す。
*42は、上記P4との結合位置を表す。
E222及びE223は、それぞれ独立に、置換基を表す。E222及びE223で表される置換基としては、置換基群Yで例示された基が挙げられる。
m223は、1~5の整数を表す。m223としては、なかでも2又は3が好ましい。
m224は、0~3の整数を表す。
m225は、0~4整数を表す。
m226は、2~5の整数を表す。m226としては、なかでも2又は3が好ましい。
但し、m224+m226は、2~5の整数を表す。また、m223+m225は、1~5の整数を表す。
*41は、上記Xとの結合位置を表す。
*42は、上記P4との結合位置を表す。
*4は、上記Xとの結合位置を表す。
上記X11は、n11+n12価の有機基(n11、n12は、それぞれ独立して1以上の整数)を表す。n11、n12は、それぞれ独立して、1以上の整数であれば特に限定されない。また、n11+n12の上限は特に限定されないが、15以下の整数であるのが好ましい。なかでも、表面修飾無機物の分散性により優れる点で、2~8が好ましく、2~3がより好ましく、2が更に好ましい。
なお、上記縮合構造は、Y11及びY12以外に、更に置換基(例えば、置換基群Y)を有していてもよい。
また、上記Y12は、下記官能基群Rから選ばれる官能基を含む。下記官能基群Rに挙げられる官能基は、上述した官能基群Pに挙げられる官能基のなかでも、組成物の硬化を促進しやすい機能を有する基に相当する。
ボロン酸基(-B(OH)2)、アルデヒド基(-CHO)、イソシアネート基(-N=C=O)、イソチオシアネート基(-N=C=S)、シアネート基(-O-CN)、アシルアジド基、コハク酸イミド基、スルホニルクロリド基(-SO2Cl)、カルボン酸クロリド基(-COCl)、オニウム基、カーボネート基(-O-CO-O-)、アリールハライド基、カルボジイミド基(-N=C=N-)、酸無水物基(-CO-O-CO-、又は無水マレイン酸、無水フタル酸、無水ピロメリット酸、及び無水トリメリット酸等の1価の酸無水物基)、ホスホン酸基(-PO(OH)2)、ホスフィン酸基(-HPO(OH))、リン酸基(-OP(=O)(OH)2)、リン酸エステル基(-OP(=O)(ORB)2)、スルホン酸基(-SO3H)、ハロゲン化アルキル基、ニトリル基(-CN)、ニトロ基(-NO2)、エステル基(-CO-O-又は-O-CO-)、カルボニル基(-CO-)、イミドエステル基(-C(=NRC)-O-又は-O-C(=NRC)-)、及びハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子)からなる群より選ばれる官能基。
カルボン酸基(-COOH)、アルコキシシリル基、アクリル基(-OCOCH2=CH2)、メタクリル基(-OCOCH(CH3)=CH2)、オキセタニル基、ビニル基(-CH=CH2)、アルキニル基(アルキンから水素原子を一つ除いた基。例えば、エチニル基、及びプロパ-2-イン-1-イル基等が含まれる。)、マレイミド基、チオール基(-SH)、水酸基(-OH)、及びアミノ基からなる群より選ばれる官能基。
言い換えると、n11が1である場合には、上記Y11は、下記一般式(C1)で表される1価の基又は下記一般式(C2)で表される1価の基を表す。n11が2以上の整数を表す場合には、上記Y11は、下記一般式(C1)で表される1価の基若しくは下記一般式(C2)で表される1価の基を表すか、又は複数のY11が結合してなる下記一般式(C3)で表される2価の基を表す。なお、n11が2以上の場合、複数あるY11はそれぞれ同じでも、異なっていてもよい。
一般式(C1)中、M1は、単結合又は2価の連結基を表す。M1で表される2価の連結基としては、上述したL1と同義であり、また、好ましい態様も同じである。
上記Q1は、上述する官能基群Q中の1価の有機基(ボロン酸基(-B(OH)2)、アルデヒド基(-CHO)、イソシアネート基(-N=C=O)、イソチオシアネート基(-N=C=S)、シアネート基(-O-CN)、アシルアジド基、コハク酸イミド基、スルホニルクロリド基(-SO2Cl)、カルボン酸クロリド基(-COCl)、オニウム基、アリールハライド基、酸無水物基(無水マレイン酸、無水フタル酸、無水ピロメリット酸、及び無水トリメリット酸等の1価の酸無水物基が挙げられる。)、ホスホン酸基(-PO(OH)2)、ホスフィン酸基(-HPO(OH))、リン酸基(-OP(=O)(OH)2)、リン酸エステル基(-OP(=O)(ORB)2)、スルホン酸基(-SO3H)、ハロゲン化アルキル基、ニトリル基(-CN)、ニトロ基(-NO2)、又はハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子)を表す。*1は、上記X11との結合位置を表す。
一般式(B2)中、M2は、上述したL2と同義であり、また、好ましい態様も同じである。上記Q2は、1価の有機基を表す。Q2で表される1価の連結基としては、上述したP2と同義であり、また、好ましい態様も同じである。*2は、上記X11との結合位置を表す。
一般式(B3)中、M3は、上述したL3と同義であり、また、好ましい態様も同じである。*31及び*32は、上記X11との結合位置を表す。つまり、上記M3は、上記X11で表される縮環構造上の異なる2つの炭素とともに環を形成する。
一般式(D1):*1-W1-R1
一般式(D1)中、W1は、単結合又は2価の連結基を表す。R1は、カルボン酸基、アルコキシシリル基、アクリル基、メタクリル基、オキセタニル基、ビニル基、アルキニル基、マレイミド基、チオール基、水酸基、又はアミノ基を表す。*1は、上記X11との結合位置を表す。なお、上記R1は、上述した官能基群R中に挙げた官能基を表す。
W1で表される2価の連結基としては、上述したL1と同義であり、また、好ましい態様も同じである。
*1は、上記X11との結合位置を表す。
m21は、2以上の整数を表す。m21の上限値としては特に制限されないが、例えば、100以下であり、30以下が好ましく、20以下がより好ましく、15以下が更に好ましい。m21の下限値としては特に制限されないが、4以上が好ましい。
R2は、カルボン酸基、アルコキシシリル基、アクリル基、メタクリル基、オキセタニル基、ビニル基、アルキニル基、マレイミド基、チオール基、水酸基、又はアミノ基を表す。なお、上記R2は、上述した官能基群R中に挙げた官能基を表す。
W2で表されるm21+1価の連結基としては、上述したL4と同義であり、また、好ましい態様も同じである。
*2は、上記X11との結合位置を表す。
また、表面修飾剤は、以下に説明する、表面修飾剤Bであるのも好ましい。
表面修飾剤Bは、下記一般式(W1)で表される化合物である。
上記ヘテロ環基としては、特に限定されないが、例えば、脂肪族ヘテロ環基及び芳香族ヘテロ環基が挙げられる。なお、脂肪族ヘテロ環基としては、5員環基、6員環基、若しくは、7員環基、又はその縮合環基が挙げられる。また、芳香族ヘテロ環基としては、5員環基、6員環基、若しくは、7員環基、又はその縮合環基が挙げられる。
なお、上記縮合環基においては、ベンゼン環基等のヘテロ環基以外の環基が含まれていてもよい。
上記脂肪族ヘテロ環基の具体例としては、特に限定されないが、例えば、オキソラン環基、オキサン環基、ピぺリジン環基、及びピペラジン環基等が挙げられる。
上記芳香族ヘテロ環基の具体例としては特に限定されないが、フラン環基、チオフェン環基、ピロール環基、オキサゾール環基、イソオキサゾール環基、オキサジアゾール環基、チアゾール環基、イソチアゾール環基、チアジアゾール環基、イミダゾール環基、ピラゾール環基、トリアゾール環基、フラザン環基、テトラゾール環基、ピリジン環基、ピリダジン環基、ピリミジン環基、ピラジン環基、トリアジン環基、テトラジン環基、ベンゾフラン環基、イソベンゾフラン環基、ベンゾチオフェン環基、インドール環基、インドリン環基、イソインドール環基、ベンゾオキサゾール環基、ベンゾチアゾール環基、インダゾール環基、ベンゾイミダゾール環基、キノリン環基、イソキノリン環基、シンノリン環基、フタラジン環基、キナゾリン環基、キノキサリン環基、ジベンゾフラン環基、ジベンゾチオフェン環基、カルバゾール環基、アクリジン環基、フェナントリジン環基、フェナントロリン環基、フェナジン環基、ナフチリジン環基、プリン環基、及びプテリジン環基等が挙げられる。
Xで表されるヘテロ環基は、芳香族ヘテロ環基であるのが好ましい。
なかでも、Xは、ベンゼン環基又はトリアジン環基であるのが好ましく、トリアジン環基がより好ましい。
Xが置換基を有する場合、置換基は後述する特定官能基Bを含むのが好ましい。
一般式(W1)中、nは3~6の整数を表し、Xには、[-(L1)m-Z]で表される基がn個結合している。
複数存在し得るL1は、それぞれ独立に、置換基を有してもよいアリーレン基、エステル基(-CO-O-又は-O-CO-)、エーテル基(-O-)、チオエステル基(-SO-O-又は-O-SO-)、チオエーテル基(-S-)、カルボニル基(-CO-)、-NRN-、アゾ基(-N=N-)、又は置換基を有してもよい不飽和炭化水素基を表す。
なお、RNは、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数1~10の有機基を表す。
上記アリーレン基がフェニレン基の場合、隣接する基(X、L1、及びZのうちの2個の基で、2個の基が共にL1の場合を含む)と結合する位置に特に制限はなく、オルト位、メタ位、及びパラ位のいずれの位置で結合していてもよく、パラ位で結合しているのが好ましい。上記アリーレン基は置換基を有しても有さなくてもよく、有さないのが好ましい。上記アリーレン基が置換基を有する場合、置換基は後述する特定官能基Bを含むのが好ましい。
L1がエステル基の場合、エステル基中の炭素原子はXの側に存在するのが好ましい。L1がチオエステル基の場合、チオエステル基中の硫黄原子はXの側に存在するのが好ましい。
L1で表される不飽和炭化水素基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよく、環状構造を有してもよい。不飽和炭化水素基の炭素数は、2~10が好ましく、2~5がより好ましく、2~3が更に好ましく、2が特に好ましい。ただし、上記炭素数に、上記不飽和炭化水素基が有し得る置換基に含まれる炭素原子の数は含まない。上記不飽和炭化水素基が有する不飽和結合は、二重結合(-C=C-)でも、三重結合(-C≡C-)でもよい。上記不飽和炭化水素基は置換基を有しても有さなくてもよく、有さないのが好ましい。上記不飽和炭化水素基が置換基を有する場合、置換基は特定官能基Bを含むのが好ましい。
L1で表される-NRN-のRNが、置換基を有していてもよい炭素数1~10の有機基である場合、RNは置換基を有していてもよい炭素数1~10アルキル基であるのが好ましく、置換基を有していてもよい炭素数1~5のアルキル基であるのが好ましく、置換基を有していてもよい炭素数1~3のアルキル基であるのが好ましい。上記アルキル基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよく、環状構造を有してもよい。RNは水素原子が好ましい。
mが0の場合、ZはXと直接結合する。
mが1の場合、L1は、置換基を有してもよいアリーレン基、エステル基、エーテル基、チオエステル基、チオエーテル基、カルボニル基、-NRN-、アゾ基、又は置換基を有してもよい不飽和炭化水素基であるのが好ましく、置換基を有してもよいアリーレン基、エステル基、エーテル基、カルボニル基、又は置換基を有してもよい不飽和炭化水素基であるのがより好ましく、エステル基、エーテル基、カルボニル基、又は置換基を有してもよい不飽和炭化水素基であるのが更に好ましい。
mが2の場合、[-(L1)m-Z]は[-L1-L1-Z]であり、Xと結合するL1は、置換基を有してもよいアリーレン基であるのが好ましい。この場合、Zと結合するL1は、エステル基、エーテル基、チオエステル基、チオエーテル基、カルボニル基、-NRN-、アゾ基、又は置換基を有してもよい不飽和炭化水素基であるのが好ましく、エステル基、又は置換基を有してもよい不飽和炭化水素基であるのがより好ましい。
mが2よりも大きい場合、[-(L1)m-Z]中に複数存在するL1は同一でも異なっていてもよいが、互いに結合するL1同士は異なっているのが好ましい。
一般式(Lq) -La-
Zで表されるアリール基の炭素数は、6~20が好ましく、6~14がより好ましく、6が更に好ましい。アリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、及びアントラセニル基等が挙げられる。
Zで表されるヘテロ環基としては、上述のXがなり得るヘテロ環基が同様に挙げられる。また、Zで表されるヘテロ環基は芳香族性を示すのが好ましい。
なかでも、Zは、アリール基であるのが好ましく、フェニル基又はアントラセニル基であるのがより好ましく、フェニル基であるのが更に好ましい。
Zは、置換基を有するのも好ましく、上記置換基が後述する特定官能基Bを含むのがより好ましい。1個のZが有する置換基の数は、0~5が好ましく、0~2がより好ましく、1~2が更に好ましい。
複数存在するZのうち少なくとも1個が、特定官能基Bを含む置換基を有するのが好ましい。
表面修飾剤Bは、複数存在するZの置換基に含まれる特定官能基Bを、合計で、1以上有するのが好ましく、2以上有するのがより好ましく、3以上有するのが更に好ましい。
表面修飾剤Bが有する、複数存在するZの置換基に含まれる特定官能基Bの合計数の上限に特に制限はないが、15以下が好ましく、10以下がより好ましく、8以下が更に好ましい。
つまり、一般式(W1)中、複数存在するmは同一でも異なっていてもよく、L1が複数存在する場合において複数存在するL1は同一でも異なっていてもよく、複数存在するZは同一でも異なっていてもよい。
複数存在するmは、いずれも同一であるのも好ましい。また、複数存在するmが、いずれも1以上の整数を表すのが好ましく、いずれも2以上の整数を表すのも好ましい。
複数存在する[-(L1)m-Z]は、Zが有する置換基以外いずれの構成も同一であるのも好ましく、Zが有する置換基も含めていずれの構成も同一であるのも好ましい。
nは、3又は6であるのが好ましい。
[-(L1)m-Z]中に、(L1)mでもZでもあり得る基が存在する場合、その基は(L1)mであるとする。例えば、[-(L1)m-Z]が、[-ベンゼン環基-ベンゼン環基-ハロゲン原子]である場合、左側のベンゼン環基は(L1)mであって、Zではない。より具体的には、上記の場合、「m=1、L1はフェニレン基(アリーレン基)、かつ、Zは置換基としてはハロゲン原子を有するフェニル基(アリール基)」であって、「m=0、かつ、Zは置換基としてアリールハライド基を有するフェニル基(アリール基)」ではない。
また、一般式(W1)で表される表面修飾剤Bが、ベンゼン環基とトリアジン環基とを合計4個以上有するのも好ましい。この場合、例えば、Xがトリアジン環基であるのも好ましい。
表面修飾剤Bは、特定官能基Bを1個以上有するのが好ましく、2個以上有するのがより好ましい。
特定官能基Bとは、ボロン酸基、アルデヒド基、水酸基、カルボン酸基、イソシアネート基、イソチオシアネート基、シアネート基、アシルアジド基、コハク酸イミド基、スルホニルクロリド基、カルボン酸クロリド基、オニウム基、カーボネート基、アリールハライド基、カルボジイミド基、酸無水物基(1価の酸無水物基)、ホスホン酸基、ホスフィン酸基、リン酸基、リン酸エステル基、スルホン酸基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、ニトリル基、ニトロ基、イミドエステル基、アルコキシカルボニル基、アルコキシシリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、オキセタニル基、ビニル基、アルキニル基、マレイミド基、チオール基、アミノ基、及びシリル基からなる群より選ばれる基である。
なかでも、特定官能基Bとしては、水酸基、アミノ基、酸無水物基、チオール基、カルボン酸基、アクリロイル基、メタクリロイル基、又はビニル基が好ましい。
上記アルコキシカルボニル基としては、-CO-O-Rfで表される基であれば特に限定されない。上記Rfは、アルキル基(直鎖状、分岐鎖状、及び環状のいずれも含む。)を表す。
Rfで表されるアルキル基の炭素数としては、例えば、1~10が挙げられ、1~6が好ましく、1~3がより好ましい。
また、特定官能基Bのうち、特定官能基Aと重複する官能基は、特定官能基Aに関して説明した通りである。
特定官能基Bが存在する位置は特に制限されず、例えば、特定官能基Bは一般式(W1)中のXの置換基に含まれていてもよく、アリーレン基又は不飽和炭化水素基である場合のL1の置換基に含まれていてもよく、Zの置換基に含まれていてもよい。
なお、特定官能基Bは、特定官能基B以外の基と結合して、1個の置換基を形成してもよい。
また、特定官能基Bは1個の置換基中に複数含まれていてもよい。
一般式(Ry) -Ly1-Qy
一般式(Rz) -Lz1-Sz-(Lz2-Qz)s
2価の連結基としては特に制限されないが、例えば、-O-、-CO-、-NH-、2価の炭化水素基からなる群より選ばれるいずれか1種又は2種以上を組み合わせた2価の連結基を表す。
上記2価の炭化水素基は、更に置換基(例えば、置換基群Yで例示された基)を有していてもよい。
上記2価の炭化水素基としては、例えば、アルキレン基、アルケニレン基(例:-CH=CH-)、アルキニレン基(例:-C≡C-)、及びアリーレン基(例:フェニレン基)が挙げられる。上記アルキレン基としては、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよいが直鎖状が好ましい。また、その炭素数は、1~10が好ましく、1~6がより好ましく、1~4が更に好ましい。
Lx1としては、単結合、-AL-、-O-、-O-CO-、-O-AL-、-AL-CO-、-O-AL-O-、-O-CO-AL-、-CO-O-AL-、-AL-NH-CO-、-O-AL-O-AL-、-CO-O-AL-O-、又は-O-AL-O-Ar-が好ましい。
上記ALは、炭素数1~10のアルキレン基(炭素数は、1~6が好ましく、1~4がより好ましい。)を表す。
上記Arは、炭素数6~20アリーレン基(フェニレン基が好ましい)を表す。なお、Lx1が「-O-AL-O-Ar-」である場合、「-O-AL-O-Ar-」中のArがQxと結合する。
Qxは、1価の特定官能基Bを表す。具体的には、アルデヒド基、水酸基、カルボン酸基、イソシアネート基、イソチオシアネート基、シアネート基、アシルアジド基、コハク酸イミド基、スルホニルクロリド基、カルボン酸クロリド基、オニウム基、アリールハライド基、ホスホン酸基、ホスフィン酸基、リン酸基、スルホン酸基、リン酸エステル基、ハロゲン原子、酸無水物基、ハロゲン化アルキル基、ニトリル基、ニトロ基、アルコキシカルボニル基、アルコキシシリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、オキセタニル基、ビニル基、アルキニル基、マレイミド基、チオール基、アミノ基、エポキシ基、及びシリル基が挙げられる。
上記Qyは、1価の有機基を表す。上記Qyで表される1価の有機基としては、特に限定されず、例えば、アルキル基が挙げられる。アルキル基中の炭素数は、例えば1~10であり、1~6が好ましく、1~3がより好ましい。
2価の連結基としては特に制限されないが、例えば、-O-、-CO-、-NH-、及び2価の炭化水素基からなる群より選ばれるいずれか1種又は2種以上を組み合わせた2価の連結基を表す。
上記2価の炭化水素基は、更に置換基(例えば、置換基群Yで例示された基)を有していてもよい。
上記2価の炭化水素基としては、例えば、アルキレン基、アルケニレン基(例:-CH=CH-)、アルキニレン基(例:-C≡C-)、及びアリーレン基(例:フェニレン基)が挙げられる。上記アルキレン基としては、直鎖状、分岐鎖状、及び環状のいずれであってもよいが直鎖状が好ましい。また、その炭素数は、1~10が好ましく、1~6がより好ましく、1~4が更に好ましい。
Lz2としては、単結合、-AL-、-O-、-O-CO-、-O-AL-、-AL-CO-、-O-AL-O-、-O-CO-AL-、-CO-O-AL-、-AL-NH-CO-、-O-AL-O-AL-、-CO-O-AL-O-、-O-AL-O-Ar-、又は-O-Ar-が好ましい。
上記ALは、炭素数1~10のアルキレン基(炭素数は、1~6が好ましく、1~4がより好ましい。)を表す。
上記Arは、炭素数6~20アリーレン基(フェニレン基が好ましい)を表す。
Szとしては、(s+1)価の芳香環基が好ましい。上記芳香環基は芳香族炭化水素環基でも芳香族ヘテロ環基でもよく、ベンゼン環基又はトリアジン環基が好ましい。
複数存在するQzは、それぞれ独立に、上記Qxが表し得る基を表し、好ましい条件も同様である。
表面修飾剤Bは、下記一般式(W2)で表される化合物であるのが好ましい。
例えば、全てのTが-CRa=であり、かつ、全てのRaが-La-Zである場合、一般式(W2)で表される化合物は6個の-La-Zで表される基を有する。
また、全てのTが-N=である場合、一般式(W2)で表される化合物はトリアジン環を有する。
一般式(W2)で表される化合物としては、一般式(W3)で表される化合物が好ましい。
Arは、それぞれ独立に、アリール基を表す。アリール基の好適態様としては、Zで表されるアリール基が挙げられる。
Rbは、それぞれ独立に、特定官能基Bを含む置換基を表す。特定官能基Bの定義は、上述した通りである。また、特定官能基Bを含む置換基としては、一般式(Rx)で表される基、一般式(Ry)で表される基、又は一般式(Rz)で表される基が好ましい。
pは、それぞれ独立に、0~5の整数を表す。pは、0~2が好ましい。なかでも、一般式(W3)中の3つのpのうち、2つのpが0で、かつ、1つのpが1である態様1、又は3つのpが全て1である態様2が好ましい。
表面修飾剤Bは、公知の方法に従って合成できる。
また、組成物は、(好ましくは、無機物が無機酸化物(酸化アルミニウム等)を含む場合において、)表面修飾剤として有機シラン分子(好ましくはアルコキシシリル基を有する化合物)を含むのも好ましい。上記有機シラン分子としては、表面修飾剤A、表面修飾剤B、及びこれらのいずれにも該当しないその他の表面修飾剤が挙げられる。
上記その他の表面修飾剤である有機シラン分子としては、例えば、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトトリエトキシシラン、及び3-ウレイドプロピルトリエトキシシランが挙げられる。
組成物が表面修飾剤を含む場合、無機物の含有量に対する、表面修飾剤の含有量の質量比(表面修飾剤の含有量/無機物の含有量)は、0.0001~10が好ましく、0.0001~5がより好ましい。
また、無機窒化物(好ましくは、窒化ホウ素及び/又は窒化アルミニウム)の含有量に対する、表面修飾剤A及び表面修飾剤Bの合計含有量の質量比(表面修飾剤A及び表面修飾剤Bの合計含有量/無機窒化物の含有量)は、0.0001~10が好ましく、0.0001~5がより好ましい。
無機酸化物(好ましくは酸化アルミニウム)の含有量に対する、表面修飾剤としての有機シラン分子(好ましくはその他の表面修飾剤である有機シラン分子)の含有量の質量比(有機シラン分子の含有量/無機酸化物の含有量)は、0.0001~10が好ましく、0.001~5がより好ましい。
本発明の組成物は、更に、硬化促進剤を含んでいてもよい。
硬化促進剤の種類は制限されず、例えば、トリフェニルホスフィン、2-エチル-4-メチルイミダゾール、三フッ化ホウ素アミン錯体、1-ベンジル-2-メチルイミダゾール、及び特開2012-67225号公報の段落0052に記載の化合物が挙げられる。
硬化促進剤は、1種単独で使用してもよく2種以上使用してもよい。
組成物が硬化促進剤を含む場合、エポキシ化合物の含有量に対する、硬化促進剤の含有量の質量比(硬化促進剤の含有量/エポキシ化合物の含有量)は、0.0001~10が好ましく、0.001~5がより好ましい。
本発明の組成物は、重合開始剤を含んでいてもよい。なかでも、本発明の組成物が、アルケニル基、アクリレート基、及びメタクリレート基からなる群より選ばれる特定官能基を含む化合物X1を含む場合、本発明の組成物は、重合開始剤を含むことが好ましい。
重合開始剤としては特に制限されず、公知の重合開始剤を使用できる。重合開始剤としては、例えば、光重合開始剤、及び熱重合開始剤等が挙げられ、光重合開始剤が好ましい。なお、重合開始剤としては、いわゆるラジカル重合開始剤が好ましい。
本発明の組成物が重合開始剤を含む場合、組成物中における重合開始剤の含有量としては特に制限されないが、化合物Xの含有量に対して、0.5~15質量%が好ましく、1.0~10質量%がより好ましく、1.5~8.0質量%が更に好ましい。重合開始剤は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。2種以上の重合開始剤を併用する場合には、合計含有量が上記範囲内であることが好ましい。
本発明の組成物は、更に、分散剤を含んでいてもよい。
組成物が分散剤を含むと、組成物中での無機物の分散性が向上し、より優れた熱伝導率と接着性を実現できる。
分散剤は1種単独で使用してもよく、2種以上を使用してもよい。
組成物が分散剤を含む場合、無機物の含有量に対する、分散剤の含有量の質量比(分散剤の含有量/無機物の含有量)は、0.0001~10が好ましく、0.001~5がより好ましい。
本発明の組成物は、更に、溶媒を含んでいてもよい。
溶媒の種類は特に制限されず、有機溶媒であるのが好ましい。有機溶媒としては、例えば、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、酢酸エチル、メチルエチルケトン、ジクロロメタン、及びテトラヒドロフラン等が挙げられる。
組成物が溶媒を含む場合、溶媒の含有量は、組成物の固形分濃度を、20~90質量%とする量が好ましく、30~80質量%とする量がより好ましく、40~80質量%とする量が更に好ましい。
組成物の製造方法は特に制限されず、公知の方法を採用でき、例えば、上述した各種成分を混合して製造できる。混合する際には、各種成分を一括で混合しても、順次混合してもよい。
成分を混合する方法に特に制限はなく、公知の方法を使用できる。混合に使用する混合装置は、液中分散機が好ましく、例えば、自転公転ミキサー、高速回転せん断型撹拌機等の撹拌機、コロイドミル、ロールミル、高圧噴射式分散機、超音波分散機、ビーズミル、及びホモジナイザーが挙げられる。混合装置は1種単独で使用してもよく、2種以上使用してもよい。混合の前後に、及び/又は同時に、脱気処理を行ってもよい。
本発明の組成物を硬化処理して本発明の熱伝導材料が得られる。
組成物の硬化方法は、特に制限されないが、熱硬化反応が好ましい。
熱硬化反応の際の加熱温度は特に制限されない。例えば、50~250℃の範囲で適宜選択すればよい。また、熱硬化反応を行う際には、温度の異なる加熱処理を複数回にわたって実施してもよい。
硬化処理は、フィルム状又はシート状とした組成物について行うのが好ましい。具体的には、例えば、組成物を塗布成膜し硬化反応を行えばよい。
硬化処理を行う際は、基材上に組成物を塗布して塗膜を形成してから硬化させるのが好ましい。この際、基材上に形成した塗膜に、さらに異なる基材を接触させてから硬化処理を行ってもよい。硬化後に得られた硬化物(熱伝導材料)は、基材の一方又は両方と分離してもよいし分離しなくてもよい。
また、硬化処理を行う際に、別々の基材上に組成物を塗布して、それぞれ塗膜を形成し、得られた塗膜同士を接触させた状態で硬化処理を行ってもよい。硬化後に得られた硬化物(熱伝導材料)は、基材の一方又は両方と分離してもよいし分離しなくてもよい。
硬化処理の際には、プレス加工を行ってもよい。プレス加工に使用するプレスに制限はなく、例えば、平板プレスを使用してもよいしロールプレスを使用してもよい。
ロールプレスを使用する場合は、例えば、基材上に塗膜を形成して得た塗膜付き基材を、2本のロールが対向する1対のロールに挟持し、上記1対のロールを回転させて上記塗膜付き基材を通過させながら、上記塗膜付き基材の膜厚方向に圧力を付加するのが好ましい。上記塗膜付き基材は、塗膜の片面にのみ基材が存在していてもよいし、塗膜の両面に基材が存在していてもよい。上記塗膜付き基材は、ロールプレスに1回だけ通過させてもよいし複数回通過させてもよい。
平板プレスによる処理とロールプレスによる処理とは一方のみを実施してもよいし両方を実施してもよい。
硬化反応を含む熱伝導材料の作製については、「高熱伝導性コンポジット材料」(シーエムシー出版、竹澤由高著)を参照できる。
つまり、本発明の熱伝導材料は、熱伝導シートであるのも好ましい。
また、本発明の熱伝導材料の熱伝導性は異方的ではなく等方的であるのが好ましい。
例えば、熱伝導材料の23℃相対湿度65%における体積抵抗率は、1010Ω・cm以上が好ましく、1012Ω・cm以上がより好ましく、1014Ω・cm以上が更に好ましく、1016Ω・cm以上が特に好ましい。上限は特に制限されないが、通常1018Ω・cm以下である。
本発明の熱伝導材料は放熱シート等の放熱材として使用でき、各種デバイスの放熱用途に使用できる。より具体的には、デバイス上に本発明の熱伝導材料を含む熱伝導層を配置して熱伝導層付きデバイスを作製して、デバイスからの発熱を効率的に熱伝導層で放熱できる。
本発明の熱伝導材料は十分な熱伝導性を有するとともに、高い耐熱性を有しているため、パーソナルコンピュータ、一般家電、及び自動車等の様々な電気機器に用いられているパワー半導体デバイスの放熱用途に適している。
更に、本発明の熱伝導材料は、半硬化状態であっても十分な熱伝導性を有するため、各種装置の部材の隙間等の、光硬化のための光を到達させるのが困難な部位に配置する放熱材としても使用できる。また、接着性にも優れるため、熱伝導性を有する接着剤としての使用も可能である。
例えば、シート状の熱伝導材料(熱伝導シート)は、本組成物から形成された層の他の、シート状の支持体と組み合わせられていてもよい。
シート状の支持体としては、プラスチックフィルム、金属フィルム、又はガラス板が挙げられる。プラスチックフィルムの材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)等のポリエステル、ポリカーボネート、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリオレフィン、セルロース誘導体、及びシリコーンが挙げられる。金属フィルムとしては、銅フィルムが挙げられる。
〔各種成分〕
以下に、実施例及び比較例で使用した各種成分を示す。
<硬化剤>
(フェノール化合物)
以下に、実施例及び比較例で使用したフェノール化合物を示す。
なお、フェノール化合物A-3は、明和化成株式会社製 MEH-7500である。
以下に、実施例及び比較例で使用した酸無水物A-6を示す。なお、実施例14において硬化剤として使用される酸無水物は、化合物Xにも該当する。
「A-6」:3-メチル-1,2,3,6-テトラヒドロ無水フタル酸と4-メチル-1,2,3,6-テトラヒドロ無水フタル酸の混合物(日立化成(株)製「HN-2200」)
以下に、実施例及び比較例で使用したエポキシ化合物を示す。
なお、下記B-3は2種類のエポキシ化合物の混合物である(商品名:エポトートZX-1059、東都化成株式会社製)。
以下に、実施例及び比較例で使用した無機物を示す。
「HP-40 MF100」:凝集状窒化ホウ素(平均粒径:40μm、水島合金鉄製)
「AA-04」:アルミナ(平均粒径:0.5μm、住友化学製)
「AA-18」:アルミナ(平均粒径:20μm、住友化学製)
硬化促進剤として、PPh3(トリフェニルホスフィン)使用した。
以下に、実施例及び比較例で使用した化合物Xを示す。
「X-1」:トリメチロールプロパントリアクリレート(新中村化学工業(株)製「A-TMPT」)
「X-2」:シランカップリング剤(信越化学工業(株)製「KBM-503」)
「X-3」:硬化性シラノール(信越化学工業(株)製「VF-600」)
「X-4」:3-メチル-1,2,3,6-テトラヒドロ無水フタル酸と4-メチル-1,2,3,6-テトラヒドロ無水フタル酸の混合物(日立化成(株)製「HN-2200」)
「X-5」:ノボラック型シアネートエステル樹脂(ハンツマン・ジャパン(株)製「XU371」)
「X-6」:ジアミノジフェニルメタン
「X-7」:トリメチロールプロパントリス(3-メルカプトブチレート)(昭和電工(株)製「TPMB」)
「X-8」:ポリアミック酸構造を有する化合物(3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とp-フェニレンジアミン及び4,4’-ジアミノジフェニルエーテルの混合物(モル比5:5)とからなるポリアミック酸
「X-9」:2-メタクリロイロキシエチルコハク酸(共栄社化学製「ライトエステルHO-MS」)
「X-10」:マレイン酸(東京化成工業社製)
以下に、実施例で使用した表面修飾剤を示す。
溶媒として、シクロペンタノン使用した。
分散剤として、DISPERBYK-106(酸性基を有するポリマー塩)を使用した。
以下に、実施例で使用した表面修飾剤を示す。
「VAm-110」(富士フイルム和光純薬社製、油溶性アゾ重合開始剤)
「AIBN」(アゾビスイソブチロニトリル)
「PBO」(過酸化ベンゾイル)
下記表1に示す組み合わせのエポキシ化合物と硬化剤(フェノール化合物又は酸無水物)とを、当量(エポキシ化合物のエポキシ基の数と、フェノール化合物の水酸基の数又は酸無水物の酸無物基の数とが等しくなる量)で配合した硬化液を調製した。
上記硬化液、溶媒、化合物X、重合開始剤、分散剤、表面修飾剤、及び硬化促進剤の順で混合した後、無機物を添加した。得られた混合物を自転公転ミキサー(THINKY社製、あわとり練太郎ARE-310)で5分間処理して、各実施例又は比較例の組成物(熱伝導材料形成用組成物)を得た。
なお、組成物の固形分濃度は、組成物の粘度がそれぞれ同程度になるように、上記範囲内で組成物ごとに調整した。
硬化促進剤の添加量は、組成物中の硬化促進剤の含有量が、エポキシ化合物の含有量に対して、1質量%となる量とした(表中の「*A」欄)。使用した硬化促進剤の種類を表1に示す。
化合物Xの添加量は、組成物中の化合物Xの含有量が、組成物の全固形分に対して、表1に示す値(質量%)になる量とした。使用した化合物Xの種類を表1に示す。
重合開始剤の添加量は、組成物中の重合開始剤の含有量が、化合物Xの含有量に対して、1質量%となる量とした(表中の「*B」欄)。使用した重合開始剤の種類を表1に示す。
無機物の添加量(全無機物の合計)は、組成物中の無機物の含有量が、組成物の全固形分に対して、表1に示す値(質量%)になる量とした。
分散剤の添加量は、組成物中の分散剤の含有量が、無機物の含有量に対して、0.2質量%となる量とした。
表面修飾剤を使用する場合、表面修飾剤の添加量は、組成物中の表面修飾剤の含有量が、無機窒化物の含有量(HP-40 MF100の添加量)に対して、0.3質量%となる量とした。
表中、硬化剤とエポキシ化合物からなる硬化液の含有量は、組成物の全固形分のうち、無機物、硬化促進剤、化合物X、重合開始剤、分散剤、表面修飾剤を除いた残量(質量%)である。
<熱伝導性>
アプリケーターを用いて、離型処理したポリエステルフィルム(NP-100A パナック社製、膜厚100μm)の離型面上に、調製した組成物を均一に塗布し、120℃で5分間放置して塗膜を得た。
このような塗膜付きポリエステルフィルムを2枚作製し、2枚の塗膜付きポリエステルフィルム同士を塗膜面同士で貼り合せてから、空気下で熱プレス(熱板温度65℃、圧力12MPaで1分間処理)することで半硬化膜を得た。得られた半硬化膜を空気下で熱プレス(熱板温度160℃、圧力12MPaで20分間処理した後、更に、常圧下で180℃90分)で処理して塗膜を硬化し、樹脂シートを得た。樹脂シートの両面にあるポリエステルフィルムを剥がし、平均膜厚200μmの熱伝導性シートを得た。
(1)NETZSCH社製の「LFA467」を用いて、レーザーフラッシュ法で熱伝導性シートの厚み方向の熱拡散率を測定した。
(2)メトラー・トレド社製の天秤「XS204」を用いて、熱伝導性シートの比重をアルキメデス法(「固体比重測定キット」使用)で測定した。
(3)セイコーインスツル社製の「DSC320/6200」を用い、10℃/分の昇温条件の下、25℃における熱伝導性シートの比熱を求めた。
(4)得られた熱拡散率に比重及び比熱を乗じて、熱伝導性シートの熱伝導率を算出した。
測定された熱伝導率を下記基準に照らして区分し、熱伝導性を評価した。
「A+」:13W/m・K以上
「A」: 10W/m・K以上13W/m・K未満
「B」: 8W/m・K以上10W/m・K未満
「C」: 5W/m・K以上8W/m・K未満
「D」: 5W/m・K未満
結果を表1に示す。
上記「熱伝導性」の評価と同様にして作製した熱伝導性シートの、23℃相対湿度65%における体積抵抗値を、ハイレスタMCP-HT450型((株)三菱化学アナリテック製)を用いて測定した。
測定された熱伝導性シート体積抵抗値を下記基準に照らして区分し、絶縁性を評価した。
「A+」: 1016Ω・cm以上
「A」: 1014Ω・cm以上1016Ω・cm未満
「B」: 1012Ω・cm以上1014Ω・cm未満
「C」: 1010Ω・cm以上1012Ω・cm未満
「D」: 1010Ω・cm未満
結果を表1に示す。
アプリケーターを用いて、離型処理したポリエステルフィルム(NP-100A パナック社製、膜厚100μm)の離型面上に、調製した組成物を均一に塗布し、120℃で5分間放置して塗膜を得た。このような塗膜を2枚作製し、この2枚の塗膜を120℃で貼り合せた。次いで、ポリエステルフィルムを剥がして積層体を得た。
次に、得られた積層体を被着体である電解銅箔(厚み:35μm)とアルミ(厚み:800μm)の間に挟み込んで、熱プレス(20MPa、120℃、1分間)により貼り合わせ、半硬化状態のシートを得た。次に、この半硬化状態のシートを熱プレス(5MPa、180℃、5分間)、続く後硬化(180℃、90分間)することにより、シート層(上記積層体から形成される硬化層)と被着体を一体化させた。その後、20mm×70mmのサイズに切り出し、剥離試験用テストピースを作製した。
次いで、上記テストピースを株式会社エー・アンド・デイ製の引張試験装置を用いて、銅箔部分を50mm/minの剥離速度で90°ピール試験を実施し、被着体とシート層との密着度合いを接着力によって評価した。
測定された接着力を下記基準に照らして区分し、接着性を評価した。
「A+」: 5N/cm以上
「A」: 4N/cm以上5N/cm未満
「B」: 3N/cm以上4N/cm未満
「C」: 1N/cm以上3N/cm未満
「D」: 1N/cm未満
以下、表1を示す。
表1中、「硬化剤」欄における「官能基数」は、使用したフェノール化合物の水酸基含有量(mmol/g)又は使用した酸無水物の酸無水物基の含有量(mmol/g)を示す。
「化合物Xの構成」の欄において、「化合物Xの種類」の欄は、使用した化合物Xの構造を示す。具体的には、使用した化合物Xが、アルケニル基、アクリレート基、メタクリレート基、シリル基、酸無水物基、シアネートエステル基、アミノ基、チオール基、及びカルボン酸基からなる群より選ばれる特定官能基を1個以上有する化合物(化合物X1)である場合を「A」として示し、使用した化合物Xが、ポリアミック酸構造を有する化合物(化合物X2)である場合を「B」として示す。また、「特定官能基の種類」の欄は、使用した化合物X1が有する特定官能基の種類を示す。
実施例4と実施例5の対比から、組成物中の化合物Xの含有量が、組成物の全固形分量に対して35質量%以下である場合、得られる熱伝導シートの熱伝導性、絶縁性、及び接着性がより優れることが分かる。
Claims (11)
- エポキシ化合物と、
無機物と、
アルケニル基、アクリレート基、メタクリレート基、シリル基、酸無水物基、シアネートエステル基、アミノ基、チオール基、及びカルボン酸基からなる群より選ばれる官能基を1個以上有するか、又はポリアミック酸構造を有する化合物Xと、
フェノール化合物と、を含む熱伝導材料形成用組成物であって、
前記化合物Xが、直鎖状又は分岐鎖状のオルガノポリシロキサンであって、且つケイ素原子に結合したアルケニル基を2個以上有する化合物を含み、
前記無機物の含有量が、組成物の全固形分に対して、10質量%以上であり、
前記化合物Xの含有量が、組成物の全固形分に対して、10質量%以上であり、
前記無機物が、無機窒化物を含む、熱伝導材料形成用組成物。 - 前記フェノール化合物の水酸基含有量が、12.0mmol/g以上である、請求項1に記載の熱伝導材料形成用組成物。
- 前記フェノール化合物の分子量が、400以下である、請求項1又は2に記載の熱伝導材料形成用組成物。
- 前記化合物Xの含有量が、組成物の全固形分に対して、15~35質量%である、請求項1~3のいずれか1項に記載の熱伝導材料形成用組成物。
- 前記無機窒化物が、窒化ホウ素を含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の熱伝導材料形成用組成物。
- 更に、前記無機物の表面修飾剤を含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の熱伝導材料形成用組成物。
- 前記表面修飾剤が、縮環骨格又はトリアジン骨格を有する、請求項6に記載の熱伝導材料形成用組成物。
- 更に、硬化促進剤を含む、請求項1~7のいずれか1項に記載の熱伝導材料形成用組成物。
- 請求項1~8のいずれか1項に記載の熱伝導材料形成用組成物を硬化して得られる、熱伝導材料。
- 請求項9に記載の熱伝導材料からなる、熱伝導シート。
- デバイスと、前記デバイス上に配置された請求項10に記載の熱伝導シートを含む熱伝導層とを有する、熱伝導層付きデバイス。
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