JPH1171498A - 高熱伝導性ポリベンゾオキサジン系材料を形成させるための組成物およびその製造法 - Google Patents
高熱伝導性ポリベンゾオキサジン系材料を形成させるための組成物およびその製造法Info
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- JPH1171498A JPH1171498A JP10122382A JP12238298A JPH1171498A JP H1171498 A JPH1171498 A JP H1171498A JP 10122382 A JP10122382 A JP 10122382A JP 12238298 A JP12238298 A JP 12238298A JP H1171498 A JPH1171498 A JP H1171498A
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- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高熱伝導性ポリベンゾオキサジン系材料を形
成させるための組成物およびその製造法を提供するこ
と。 【解決手段】 少なくとも１種のベンゾオキサジン樹脂
および窒化ホウ素の粒子を、ポリベンゾオキサジン系材
料中で約３W/mK〜３７W/mKの熱伝導率を達成するのに十
分な量を包含する充填材を含んでなる組成物。
成させるための組成物およびその製造法を提供するこ
と。 【解決手段】 少なくとも１種のベンゾオキサジン樹脂
および窒化ホウ素の粒子を、ポリベンゾオキサジン系材
料中で約３W/mK〜３７W/mKの熱伝導率を達成するのに十
分な量を包含する充填材を含んでなる組成物。
Description
【０００１】
【発明の背景】発明の分野 本発明は、窒化ホウ素を含有する高熱伝導性ポリベンゾ
オキサジン系材料を形成させるための組成物およびその
製造法に関するものである。
オキサジン系材料を形成させるための組成物およびその
製造法に関するものである。
【０００２】技術背景 成形組成物は、エレクトロニクス工業において、電気部
品をカプセルに包み込み、電気的および環境的な原因に
よる損傷から保護するのに有用である。しかし、組成物
の熱伝導率が低過ぎると、そのカプセル包含材料自体が
熱バリヤーとして作用し、電気部品の温度を、その部品
に対する許容温度より高い温度に上昇させることがある
ので、有害となる場合がある。このために、特に半導体
の様な部品に関しては、カプセルに収容された電気部品
の耐用寿命が短くなる。マイクロエレクトロニクスにお
ける熱発散問題は、高密度、高速度の回路に対する需要
が高まるにつれて益々重要になっている。熱伝導率の高
い重合体コンパウンドは、コンピュータケース、バッテ
リーケース、電子制御装置ハウジングの様な他の製品、
および熱の除去が重要な問題となる他の包装容器にも有
用である。
品をカプセルに包み込み、電気的および環境的な原因に
よる損傷から保護するのに有用である。しかし、組成物
の熱伝導率が低過ぎると、そのカプセル包含材料自体が
熱バリヤーとして作用し、電気部品の温度を、その部品
に対する許容温度より高い温度に上昇させることがある
ので、有害となる場合がある。このために、特に半導体
の様な部品に関しては、カプセルに収容された電気部品
の耐用寿命が短くなる。マイクロエレクトロニクスにお
ける熱発散問題は、高密度、高速度の回路に対する需要
が高まるにつれて益々重要になっている。熱伝導率の高
い重合体コンパウンドは、コンピュータケース、バッテ
リーケース、電子制御装置ハウジングの様な他の製品、
および熱の除去が重要な問題となる他の包装容器にも有
用である。
【０００３】従来の成形組成物は、溶融シリカまたは結
晶性シリカを充填したエポキシ系重合体を包含する。シ
リカは、その低コスト、低熱膨脹、および低導電性のた
めに、熱成形コンパウンドとして現在使用されている主
要充填材である。しかし、これらの種類のシリカはどち
らも、シリカを充填すべき重合体に関係なく熱伝導性が
乏しい。酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、および
窒化ホウ素の様なセラミック充填材を包含する他の充填
材も研究されている。現在、市販されている材料の最高
熱伝導率は、充填材および／またはエポキシ樹脂組成物
に関係なく、約５W/mKを大幅に下回っている。事実、プ
ラスチックマイクロエレクトロニクス実装に現在使用さ
れているほとんどの市販成形コンパウンドの熱伝導率は
約０．７W/mKである。より高い熱伝導率は、例えば1988
IEEE にBujardによる、「Thermal Conductivity of Bo
ron Nitride filled Epoxy Resins 、Temperature Depe
ndence and Influence of Sample Preparation」と題す
る文献中に報告されているが、そこではアルミナを充填
したビスフェノールＦエポキシ樹脂が４．５W/mKまでの
熱伝導率を有することが報告されている。
晶性シリカを充填したエポキシ系重合体を包含する。シ
リカは、その低コスト、低熱膨脹、および低導電性のた
めに、熱成形コンパウンドとして現在使用されている主
要充填材である。しかし、これらの種類のシリカはどち
らも、シリカを充填すべき重合体に関係なく熱伝導性が
乏しい。酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、および
窒化ホウ素の様なセラミック充填材を包含する他の充填
材も研究されている。現在、市販されている材料の最高
熱伝導率は、充填材および／またはエポキシ樹脂組成物
に関係なく、約５W/mKを大幅に下回っている。事実、プ
ラスチックマイクロエレクトロニクス実装に現在使用さ
れているほとんどの市販成形コンパウンドの熱伝導率は
約０．７W/mKである。より高い熱伝導率は、例えば1988
IEEE にBujardによる、「Thermal Conductivity of Bo
ron Nitride filled Epoxy Resins 、Temperature Depe
ndence and Influence of Sample Preparation」と題す
る文献中に報告されているが、そこではアルミナを充填
したビスフェノールＦエポキシ樹脂が４．５W/mKまでの
熱伝導率を有することが報告されている。
【０００４】窒化ホウ素は、溶融シリカ（ＳｉＯ2 ）の
公知の代替品であり、低熱膨脹性および高電気抵抗を与
える。窒化ホウ素ならびに窒化アルミニウムおよび酸化
アルミニウムは、理論的に高充填濃度で溶融シリカより
も高い熱伝導率を与える筈である。しかし、現在エポキ
シ樹脂に対する窒化ホウ素充填材に関して得られる最も
高い充填率は約６５〜７５重量％であり、それもコンパ
ウンドの流動特性を改良するために添加剤および／また
は変性剤を含む場合だけである。添加剤および変性剤は
コストを増加し、強度の様な他の特性に影響することが
ある。これに関して、加工を容易にするために添加剤を
使用した、熱伝導率が５W/mK〜１３W/mKまでの範囲にあ
る窒化ホウ素エポキシ組成物が報告されている。
公知の代替品であり、低熱膨脹性および高電気抵抗を与
える。窒化ホウ素ならびに窒化アルミニウムおよび酸化
アルミニウムは、理論的に高充填濃度で溶融シリカより
も高い熱伝導率を与える筈である。しかし、現在エポキ
シ樹脂に対する窒化ホウ素充填材に関して得られる最も
高い充填率は約６５〜７５重量％であり、それもコンパ
ウンドの流動特性を改良するために添加剤および／また
は変性剤を含む場合だけである。添加剤および変性剤は
コストを増加し、強度の様な他の特性に影響することが
ある。これに関して、加工を容易にするために添加剤を
使用した、熱伝導率が５W/mK〜１３W/mKまでの範囲にあ
る窒化ホウ素エポキシ組成物が報告されている。
【０００５】
【発明の概要】本発明により、５W/mKを優に超え、３
７．５W/mK以上もある熱伝導率が、窒化ホウ素の粒子を
充填したポリベンゾオキサジンの重合体系材料で得られ
ることが分かった。驚くべきことに、その様な高水準の
熱伝導率は、本発明により、ベンゾオキサジン樹脂を少
なくとも部分的に窒化ホウ素で充填した時に得られる。
すなわち充填材は窒化ホウ素だけである必要は無く、シ
リカ、酸化アルミニウム、または窒化アルミニウムの様
な他の充填材を包含し得るので、コストを下げる、およ
び／または組成物を所望の熱伝導性に適合することがで
きる。しかし、窒化ホウ素を酸化アルミニウム、窒化ア
ルミニウム、またはシリカで完全に置き換えると、ポリ
ベンゾオキサジン組成物の熱伝導率は、８０体積％を超
える高充填量でも非常に低いままである。しかし、ベン
ゾオキサジン樹脂は、２種類以上のベンゾオキサジンモ
ノマーを包含することができ、コモノマー、添加剤、ま
たはそれらの混合物を含む共反応体を包含することもで
きる。
７．５W/mK以上もある熱伝導率が、窒化ホウ素の粒子を
充填したポリベンゾオキサジンの重合体系材料で得られ
ることが分かった。驚くべきことに、その様な高水準の
熱伝導率は、本発明により、ベンゾオキサジン樹脂を少
なくとも部分的に窒化ホウ素で充填した時に得られる。
すなわち充填材は窒化ホウ素だけである必要は無く、シ
リカ、酸化アルミニウム、または窒化アルミニウムの様
な他の充填材を包含し得るので、コストを下げる、およ
び／または組成物を所望の熱伝導性に適合することがで
きる。しかし、窒化ホウ素を酸化アルミニウム、窒化ア
ルミニウム、またはシリカで完全に置き換えると、ポリ
ベンゾオキサジン組成物の熱伝導率は、８０体積％を超
える高充填量でも非常に低いままである。しかし、ベン
ゾオキサジン樹脂は、２種類以上のベンゾオキサジンモ
ノマーを包含することができ、コモノマー、添加剤、ま
たはそれらの混合物を含む共反応体を包含することもで
きる。
【０００６】従って、本発明により、高熱伝導率を有す
るポリベンゾオキサジン系材料の形成に使用する重合体
組成物であって、少なくとも１種のベンゾオキサジン樹
脂および窒化ホウ素粒子を包含する充填材を含んでな
り、充填材を少なくとも約６０重量％の含有量で充填す
る組成物が見出された。充填材中の窒化ホウ素の濃度
は、約３W/mK〜３７W/mKの範囲にわたって所望の熱伝導
率を得る様に調整することができる。最大熱伝導率を得
るための好ましい組成物は、少なくとも１種のベンゾオ
キサジン樹脂および窒化ホウ素の粒子から本質的にな
る。
るポリベンゾオキサジン系材料の形成に使用する重合体
組成物であって、少なくとも１種のベンゾオキサジン樹
脂および窒化ホウ素粒子を包含する充填材を含んでな
り、充填材を少なくとも約６０重量％の含有量で充填す
る組成物が見出された。充填材中の窒化ホウ素の濃度
は、約３W/mK〜３７W/mKの範囲にわたって所望の熱伝導
率を得る様に調整することができる。最大熱伝導率を得
るための好ましい組成物は、少なくとも１種のベンゾオ
キサジン樹脂および窒化ホウ素の粒子から本質的にな
る。
【０００７】本発明により、さらに、高熱伝導率を有す
るポリベンゾオキサジン系材料の製造法であって、窒化
ホウ素の粒子を含有する充填材を少なくとも１種のベン
ゾオキサジン樹脂と混合し、充填材の含有量が少なくと
も約６０重量％である組成物を形成させる工程、および
該組成物を硬化させる工程を含んでなる製造法も見出さ
れた。この組成物は、好ましくは高圧および／または高
温で成形加工する。
るポリベンゾオキサジン系材料の製造法であって、窒化
ホウ素の粒子を含有する充填材を少なくとも１種のベン
ゾオキサジン樹脂と混合し、充填材の含有量が少なくと
も約６０重量％である組成物を形成させる工程、および
該組成物を硬化させる工程を含んでなる製造法も見出さ
れた。この組成物は、好ましくは高圧および／または高
温で成形加工する。
【０００８】
【発明の具体的な説明】以下に、添付の図面を参照しな
がら、本発明の利点を詳細に説明する。本発明のコンパ
ウンドは、ポリベンゾオキサジン系重合体および窒化ホ
ウ素の粒子を含んでなる充填材からなる。ポリベンゾオ
キサジンは、多官能性複素環式化合物を含むフェノール
樹脂状の熱硬化性樹脂であり、多官能性ベンゾオキサジ
ン基は、好ましくは多官能性フェノール、ホルムアルデ
ヒド、および第１級アミンの縮合により製造される。反
応は、芳香族オキサジン開環重合により行なわれる。本
発明のポリベンゾオキサジンは、ビスフェノールＡ、メ
チルアミン、およびホルムアルデヒドを使用し、以下に
「Ｂ−ｍ」と呼ぶ下記の化学構造（化６）を有するモノ
マー前駆物質を形成させることができる。
がら、本発明の利点を詳細に説明する。本発明のコンパ
ウンドは、ポリベンゾオキサジン系重合体および窒化ホ
ウ素の粒子を含んでなる充填材からなる。ポリベンゾオ
キサジンは、多官能性複素環式化合物を含むフェノール
樹脂状の熱硬化性樹脂であり、多官能性ベンゾオキサジ
ン基は、好ましくは多官能性フェノール、ホルムアルデ
ヒド、および第１級アミンの縮合により製造される。反
応は、芳香族オキサジン開環重合により行なわれる。本
発明のポリベンゾオキサジンは、ビスフェノールＡ、メ
チルアミン、およびホルムアルデヒドを使用し、以下に
「Ｂ−ｍ」と呼ぶ下記の化学構造（化６）を有するモノ
マー前駆物質を形成させることができる。
【０００９】
【化６】 ビスフェノールＡの代わりにビスフェノールＦを使用す
る類似のベンゾオキサジンモノマー前駆物質を、以下に
「Ｂ−ｆ」として示す（化７）。
る類似のベンゾオキサジンモノマー前駆物質を、以下に
「Ｂ−ｆ」として示す（化７）。
【００１０】
【化７】 別の２官能性ベンゾオキサジンモノマーは、アニリンお
よびビスフェノールＡを使用し、以下に「Ｂ−ａ」と呼
ぶ（化８）下記の前駆物質構造を形成させることによ
り、製造することができる。
よびビスフェノールＡを使用し、以下に「Ｂ−ａ」と呼
ぶ（化８）下記の前駆物質構造を形成させることによ
り、製造することができる。
【００１１】
【化８】 ビスフェノールＦおよびアニリンを使用するもう一つの
類似のベンゾオキサジンモノマー前駆物質構造を以下に
「Ｂ−ａｆ」と呼ぶ（化９）。
類似のベンゾオキサジンモノマー前駆物質構造を以下に
「Ｂ−ａｆ」と呼ぶ（化９）。
【００１２】
【化９】 これらの化合物は、下記の式（化１０）〜（化１４）に
より表すことができる。
より表すことができる。
【００１３】
【化１０】
【００１４】
【化１１】
【００１５】
【化１２】
【００１６】
【化１３】
【００１７】
【化１４】 「Ｂａ」および「Ｂｍ」型のベンゾオキサジンモノマー
の物理的および機械的特性は、「Journal of Polymer S
cience Vol. 34, 1019-1030 (1996)」で、本願の発明者
であるHatsuo Ishida およびDouglas J. Allenにより開
示、説明されている。ポリベンゾオキサジンおよびその
モノマー製造に関するより詳細な説明は、「Polymer Co
mposites October 1996 Vol. 17, No. 5」でShayn Shen
およびHatsuo Ishidaにより記載されている。
の物理的および機械的特性は、「Journal of Polymer S
cience Vol. 34, 1019-1030 (1996)」で、本願の発明者
であるHatsuo Ishida およびDouglas J. Allenにより開
示、説明されている。ポリベンゾオキサジンおよびその
モノマー製造に関するより詳細な説明は、「Polymer Co
mposites October 1996 Vol. 17, No. 5」でShayn Shen
およびHatsuo Ishidaにより記載されている。
【００１８】
【実施例】本発明により、ベンゾオキサジン樹脂および
窒化ホウ素の粒子を包含する充填材を含有する組成物に
おいて、ベンゾオキサジン樹脂に窒化ホウ素を６０重量
％を優に超え、９０重量％までの含有量で充填できるこ
とが見出された。圧力および／または熱を加えることに
より、窒化ホウ素含有量に応じて、高い熱伝導率を有す
るポリベンゾオキサジン系材料が形成される。３７W/mK
までの高い熱伝導率を達成することができる。これは下
記の表ＩおよびIIのデータにより確認される。 表Ｉ 窒化ホウ素を充填したＢｍ型ポリベンゾオキサジンコンパウンドの熱伝導率 試料番号 充填材 充填材 重合体 熱伝導率 重量％ 体積％ 重量％ W/mK １ ５０ ３１ ５０ １．７ ２ ７０ ５６ ３０ ９．９ ３ ８０ ６８ ２０ ２０．３ ４ ９０ ８３ １０ ３３．７ ５ ９０ ８３ １０ ３７．５ 表II 窒化ホウ素を充填した代表的なポリベンゾオキサジンコンパウンドの熱伝導率 試料番号 ポリベンゾオキサ ＢＮ充填材 ＢＮ充填材 熱伝導率 ジンの種類 重量％ 体積％ W/mK ９ Ｂａ ８５ ７５ １９．８ １０ ＢａＦ ８５ ７５ １０．６ １１ ＢＦ ８５ ７５ ２０．９
窒化ホウ素の粒子を包含する充填材を含有する組成物に
おいて、ベンゾオキサジン樹脂に窒化ホウ素を６０重量
％を優に超え、９０重量％までの含有量で充填できるこ
とが見出された。圧力および／または熱を加えることに
より、窒化ホウ素含有量に応じて、高い熱伝導率を有す
るポリベンゾオキサジン系材料が形成される。３７W/mK
までの高い熱伝導率を達成することができる。これは下
記の表ＩおよびIIのデータにより確認される。 表Ｉ 窒化ホウ素を充填したＢｍ型ポリベンゾオキサジンコンパウンドの熱伝導率 試料番号 充填材 充填材 重合体 熱伝導率 重量％ 体積％ 重量％ W/mK １ ５０ ３１ ５０ １．７ ２ ７０ ５６ ３０ ９．９ ３ ８０ ６８ ２０ ２０．３ ４ ９０ ８３ １０ ３３．７ ５ ９０ ８３ １０ ３７．５ 表II 窒化ホウ素を充填した代表的なポリベンゾオキサジンコンパウンドの熱伝導率 試料番号 ポリベンゾオキサ ＢＮ充填材 ＢＮ充填材 熱伝導率 ジンの種類 重量％ 体積％ W/mK ９ Ｂａ ８５ ７５ １９．８ １０ ＢａＦ ８５ ７５ １０．６ １１ ＢＦ ８５ ７５ ２０．９
【００１９】下記の表 IIIは、窒化ホウ素以外の従来の
代表的な充填材を充填したポリベンゾオキサジン組成物
の熱伝導率を鮮明に対比して示すものである。 表 III 代表的な充填材を充填したＢｍ型ポリベンゾオキサジンコンパウンドの熱伝導率 試料 充填材 充填材 重合体 充填材 熱伝導率 番号 の種類 重量％ 重量％ 体積％ W/mK ６ シリカ ８９．８ １０．１ ８３ ０．７ ７ 窒化アルミニウム ８３ ７．０ ８３ ７．４ ８ 酸化アルミニウム ９４．１ ５．９ ８３ ３．４
代表的な充填材を充填したポリベンゾオキサジン組成物
の熱伝導率を鮮明に対比して示すものである。 表 III 代表的な充填材を充填したＢｍ型ポリベンゾオキサジンコンパウンドの熱伝導率 試料 充填材 充填材 重合体 充填材 熱伝導率 番号 の種類 重量％ 重量％ 体積％ W/mK ６ シリカ ８９．８ １０．１ ８３ ０．７ ７ 窒化アルミニウム ８３ ７．０ ８３ ７．４ ８ 酸化アルミニウム ９４．１ ５．９ ８３ ３．４
【００２０】窒化ホウ素を様々な量で充填したＢｍ型ポ
リベンゾオキサジンコンパウンドの熱伝導率を表Ｉに示
すのに対し、表IIには、窒化ホウ素を充填した他の種類
のポリベンゾオキサジンコンパウンドの熱伝導率を示
す。これらの表の両方から、ベンゾオキサジン前駆物質
に関係なく、非常に高い熱伝導率が得られることは明ら
かである。異なった種類のベンゾオキサジン前駆物質の
混合物を使用できること、およびポリベンゾオキサジン
材料の熱伝導率を３７W/mKまでの範囲で調整すると共
に、強度および粘度を含む物理的特性を最適化するため
に、共反応体および／または添加剤も同様に、窒化ホウ
素の粒子を含有する充填材と組み合わせた、重合体系組
成物に包含しうることも明らかである。好適な共反応体
としては、エポキシ系化合物、フェノール系化合物また
はアミンがある。共反応体は、粘度を下げる、および／
または網目構造を変えるための反応性希釈剤として作用
することができる。ベンゾオキサジンエポキシ共重合
は、ここに参考として含める、本願の発明者であるHats
uo Ishida およびDouglas J, Allenにより、「Mechanic
alcharacterization of copolymers based on benzoxaz
ine and epoxy」と題する「Journal of Polymer Scienc
e Vol. 37, No. 20, 1966, pp. 4487-4499 」に記載さ
れている。潤滑剤および非重合性希釈剤の様な他の添加
剤も含むことができる。
リベンゾオキサジンコンパウンドの熱伝導率を表Ｉに示
すのに対し、表IIには、窒化ホウ素を充填した他の種類
のポリベンゾオキサジンコンパウンドの熱伝導率を示
す。これらの表の両方から、ベンゾオキサジン前駆物質
に関係なく、非常に高い熱伝導率が得られることは明ら
かである。異なった種類のベンゾオキサジン前駆物質の
混合物を使用できること、およびポリベンゾオキサジン
材料の熱伝導率を３７W/mKまでの範囲で調整すると共
に、強度および粘度を含む物理的特性を最適化するため
に、共反応体および／または添加剤も同様に、窒化ホウ
素の粒子を含有する充填材と組み合わせた、重合体系組
成物に包含しうることも明らかである。好適な共反応体
としては、エポキシ系化合物、フェノール系化合物また
はアミンがある。共反応体は、粘度を下げる、および／
または網目構造を変えるための反応性希釈剤として作用
することができる。ベンゾオキサジンエポキシ共重合
は、ここに参考として含める、本願の発明者であるHats
uo Ishida およびDouglas J, Allenにより、「Mechanic
alcharacterization of copolymers based on benzoxaz
ine and epoxy」と題する「Journal of Polymer Scienc
e Vol. 37, No. 20, 1966, pp. 4487-4499 」に記載さ
れている。潤滑剤および非重合性希釈剤の様な他の添加
剤も含むことができる。
【００２１】表ＩおよびIIの試験データから、１種また
は２種以上のベンゾオキサジンを窒化ホウ素と組み合わ
せて使用し、窒化ホウ素の充填百分率に応じた水準の熱
伝導率を有する本発明の高熱伝導率ポリベンゾオキサジ
ン系材料を製造できることが確認される。使用した窒化
ホウ素は、通常等級の粒子形態の六方晶窒化ホウ素であ
り、１ミクロン未満〜ミリメートルの粒子径を有するこ
とができるが、好ましい平均粒子径は１０〜７００ミク
ロンであり、２０〜３００ミクロンがより好ましい。約
５W/mKを超える熱伝導率を得るには、窒化ホウ素を約５
０重量％を超える含有量で充填する必要がある。ビスフ
ェノールＡ−メチルアミン型のベンゾオキサジンが好ま
しく、Hatsuo Ishida による上記の文献「Journal of P
olymer Science Vol. 34, 1019-1030 (1996)」に開示さ
れている教示にしたがって合成することができる。
は２種以上のベンゾオキサジンを窒化ホウ素と組み合わ
せて使用し、窒化ホウ素の充填百分率に応じた水準の熱
伝導率を有する本発明の高熱伝導率ポリベンゾオキサジ
ン系材料を製造できることが確認される。使用した窒化
ホウ素は、通常等級の粒子形態の六方晶窒化ホウ素であ
り、１ミクロン未満〜ミリメートルの粒子径を有するこ
とができるが、好ましい平均粒子径は１０〜７００ミク
ロンであり、２０〜３００ミクロンがより好ましい。約
５W/mKを超える熱伝導率を得るには、窒化ホウ素を約５
０重量％を超える含有量で充填する必要がある。ビスフ
ェノールＡ−メチルアミン型のベンゾオキサジンが好ま
しく、Hatsuo Ishida による上記の文献「Journal of P
olymer Science Vol. 34, 1019-1030 (1996)」に開示さ
れている教示にしたがって合成することができる。
【００２２】図１は、窒化ホウ素を充填したポリベンゾ
オキサジン複合材料の密度と充填材含有量の関係を示
す。これによって、窒化ホウ素を充填したポリベンゾオ
キサジン複合材料の密度の増加と、約９０体積％までの
充填材含有量との間に直線的な関係があることが確認さ
れる。したがって、ベンゾオキサジン前駆物質および窒
化ホウ素の使用には相乗効果があり、そのために非常に
高い含有量の窒化ホウ素を使用することで非常に高い熱
伝導率を達成することができる。図１および２から、熱
伝導率は主として充填材の含有量により決定され、図２
に示す様に、５５〜８０体積％の充填材のが含有量で直
線関係にあることから、窒化ホウ素の粒子を含有するい
ずれかの充填材組成物を使用することにより、組成物を
調整し、特定の熱伝導率を達成できることが容易に確認
できる。したがって、窒化ホウ素充填材を他のいずれか
のセラミック充填材と組み合わせて、約５W/mKを超える
高熱伝導率に最低必要な最低の含有量の窒化ホウ素が存
在しさえすれば、コストを最適化する、および／または
他の物理的特性を最大限に強化することができる。
オキサジン複合材料の密度と充填材含有量の関係を示
す。これによって、窒化ホウ素を充填したポリベンゾオ
キサジン複合材料の密度の増加と、約９０体積％までの
充填材含有量との間に直線的な関係があることが確認さ
れる。したがって、ベンゾオキサジン前駆物質および窒
化ホウ素の使用には相乗効果があり、そのために非常に
高い含有量の窒化ホウ素を使用することで非常に高い熱
伝導率を達成することができる。図１および２から、熱
伝導率は主として充填材の含有量により決定され、図２
に示す様に、５５〜８０体積％の充填材のが含有量で直
線関係にあることから、窒化ホウ素の粒子を含有するい
ずれかの充填材組成物を使用することにより、組成物を
調整し、特定の熱伝導率を達成できることが容易に確認
できる。したがって、窒化ホウ素充填材を他のいずれか
のセラミック充填材と組み合わせて、約５W/mKを超える
高熱伝導率に最低必要な最低の含有量の窒化ホウ素が存
在しさえすれば、コストを最適化する、および／または
他の物理的特性を最大限に強化することができる。
【００２３】図３は、室温で２４時間での本複合材料の
吸水量は非常に低く、充填材含有量が増加するにつれて
吸水量が減少する、という本発明の別の利点を示す。２
４時間での吸水量は０．１％未満であり、充填材含有量
が８５重量％では約０．０２％に過ぎない。この吸水量
は、電子部品の実装に使用される代表的な複合材料に対
する現在の標準値０．２％よりはるかに少ない。
吸水量は非常に低く、充填材含有量が増加するにつれて
吸水量が減少する、という本発明の別の利点を示す。２
４時間での吸水量は０．１％未満であり、充填材含有量
が８５重量％では約０．０２％に過ぎない。この吸水量
は、電子部品の実装に使用される代表的な複合材料に対
する現在の標準値０．２％よりはるかに少ない。
【００２４】本発明の方法では、１種または２種以上の
ベンゾオキサジンモノマーを調整した窒化ホウ素の粒子
と組み合わせ、これを硬化させ、好ましくは約３W/mKを
超え、３７W/mKまでの熱伝導率を有するポリベンゾオキ
サジン複合材料を形成させるものである。前に述べた様
に、共反応体、添加剤、またはそれらの混合物を加える
ことで、複合材料の機械的強度およびその粘度を始めと
する機械的特性をコントロールすることができる。ベン
ゾオキサジン樹脂は、フェノール誘導体および第１級ア
ミンを好適な溶剤に溶解させるか、またはここに参考と
して含める本発明者の同時係属出願である米国出願第０
８／２４５，４７８号明細書、１９９６年８月６日付け
の米国特許第５，５４３，５１６号明細書に教示されて
いる様に、ベンゾオキサジン化合物の無溶剤合成方法を
使用して合成することができる。
ベンゾオキサジンモノマーを調整した窒化ホウ素の粒子
と組み合わせ、これを硬化させ、好ましくは約３W/mKを
超え、３７W/mKまでの熱伝導率を有するポリベンゾオキ
サジン複合材料を形成させるものである。前に述べた様
に、共反応体、添加剤、またはそれらの混合物を加える
ことで、複合材料の機械的強度およびその粘度を始めと
する機械的特性をコントロールすることができる。ベン
ゾオキサジン樹脂は、フェノール誘導体および第１級ア
ミンを好適な溶剤に溶解させるか、またはここに参考と
して含める本発明者の同時係属出願である米国出願第０
８／２４５，４７８号明細書、１９９６年８月６日付け
の米国特許第５，５４３，５１６号明細書に教示されて
いる様に、ベンゾオキサジン化合物の無溶剤合成方法を
使用して合成することができる。
【図１】図１は、本発明の窒化ホウ素充填したポリベン
ゾオキサジン複合材料に関する密度と充填材含有量の関
係を示すグラフである。
ゾオキサジン複合材料に関する密度と充填材含有量の関
係を示すグラフである。
【図２】図２は、本発明のポリベンゾオキサジン重合体
複合材料における、熱伝導率と窒化ホウ素充填材の体積
％の関係を示すグラフである。
複合材料における、熱伝導率と窒化ホウ素充填材の体積
％の関係を示すグラフである。
【図３】図３は、本発明のポリベンゾオキサジン複合材
料の、充填材含有量６０重量％〜８５重量％における吸
水量を示すグラフである。
料の、充填材含有量６０重量％〜８５重量％における吸
水量を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ // Ｃ０８Ｇ 14/073 Ｃ０８Ｇ 14/073 59/40 59/40
Claims (16)
- 【請求項１】少なくとも１種のベンゾオキサジン樹脂と
窒化ホウ素の粒子を包含する充填材とを含んでなること
を特徴とする、高熱伝導性ポリベンゾオキサジン系材料
の製造に使用する組成物。 - 【請求項２】組成物中の充填材の量が少なくとも約６０
重量％である、請求項１に記載の組成物。 - 【請求項３】窒化ホウ素を十分な量で存在させて、ポリ
オキサジン系材料の熱電導率が約３W/mK〜３７W/mKを達
成できるようにした、請求項２に記載の組成物。 - 【請求項４】窒化ホウ素の粒子径が１０〜７００ミクロ
ンである、請求項３に記載の組成物。 - 【請求項５】充填材が、酸化アルミニウム、窒化アルミ
ニウム、およびシリカからなる群から選択される粒子を
さらに含んでなる、請求項４に記載の組成物。 - 【請求項６】ベンゾオキサジン樹脂が、ベンゾオキサジ
ンおよびエポキシ化合物、ベンゾオキサジンおよびフェ
ノール系樹脂、ベンゾオキサジンおよびアミン、および
混合ベンゾオキサジンから製造される、請求項４に記載
の組成物。 - 【請求項７】潤滑剤、カップリング剤、界面活性剤、お
よび非重合性希釈剤からなる群から選択される通常の添
加剤をさらに含んでなる、請求項５に記載の組成物。 - 【請求項８】ベンゾオキサジン樹脂が下記の式から選択
されるものである、請求項４に記載の組成物。 【化１】 【化２】 【化３】 【化４】 【化５】 - 【請求項９】少なくとも１種のベンゾオキサジン樹脂お
よび窒化ホウ素の粒子から本質的になる、請求項５に記
載の組成物。 - 【請求項１０】窒化ホウ素を少なくとも６８体積％まで
充填して、熱伝導率が約２０W/mKを超えるポリベンゾオ
キサジン系材料とした、請求項５に記載の組成物。 - 【請求項１１】窒化ホウ素を少なくとも７２体積％まで
充填して、熱伝導率が約２５W/mKを超えるポリベンゾオ
キサジン系材料とした、請求項５に記載の組成物。 - 【請求項１２】窒化ホウ素の粒子を包含する充填材を少
なくとも１種のベンゾオキサジン樹脂と混合する工程、 充填材の含有量が少なくとも約６０重量％である組成物
を形成させる工程、および前記組成物を硬化させる工
程、 を含んでなることを特徴とする高熱伝導率性ポリベンゾ
オキサジン系材料の製造法。 - 【請求項１３】硬化させる工程を昇圧下で行なう、請求
項１２に記載の製造法。 - 【請求項１４】ベンゾオキサジン樹脂が、溶剤無しに合
成したものである、請求項１３に記載の製造法。 - 【請求項１５】約３W/mK〜３７W/mKの熱伝導率を達成す
るのに十分な量の窒化ホウ素の粒子を包含させること、
窒化ホウ素粒子を包含する充填材を少なくとも１種のベ
ンゾオキサジン樹脂と混合することにより形成させたこ
とを特徴とする高熱伝導性ポリベンゾオキサジン系材
料。 - 【請求項１６】前記組成物を昇圧下で成形することによ
り硬化されている高熱伝導性ポリベンゾオキサジン系材
料。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/846,457 US5900447A (en) | 1997-05-01 | 1997-05-01 | Composition for forming high thermal conductivity polybenzoxazine-based material and method |
| US846457 | 1997-05-01 | ||
| CA002250511A CA2250511A1 (en) | 1997-05-01 | 1998-10-15 | Composition for forming high thermal conductivity polybenzoxazine-based material and method |
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| JPH1171498A true JPH1171498A (ja) | 1999-03-16 |
| JP4070870B2 JP4070870B2 (ja) | 2008-04-02 |
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|---|---|---|---|
| JP12238298A Expired - Lifetime JP4070870B2 (ja) | 1997-05-01 | 1998-05-01 | 高熱伝導性ポリベンゾオキサジン系材料を形成させるための組成物およびその製造法 |
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| US (1) | US5900447A (ja) |
| EP (1) | EP0875531B1 (ja) |
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| CA (1) | CA2250511A1 (ja) |
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| KR100754374B1 (ko) | 2006-02-07 | 2007-08-31 | 삼성에스디아이 주식회사 | 폴리벤조옥사진계 화합물을 이용한 전해질막 및 그제조방법 |
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1998
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- 1998-05-01 JP JP12238298A patent/JP4070870B2/ja not_active Expired - Lifetime
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