KR101896963B1

KR101896963B1 - 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 방열회로기판

Info

Publication number: KR101896963B1
Application number: KR1020120045842A
Authority: KR
Inventors: 박재만; 조인희; 문성배; 김해연; 윤종흠; 박정욱; 윤성진; 정재훈; 이혁수; 탄키우 지앙; 김진환
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2012-04-30
Filing date: 2012-04-30
Publication date: 2018-09-11
Also published as: EP2662395A2; CN103382284A; US9000071B2; CN103382284B; JP2013231176A; EP2662395A3; KR20130122478A; EP2662395B1; US20130284502A1; JP6214910B2

Abstract

본 발명은 에폭시 수지, 경화제 및 무기 충전재를 주성분으로 하는 에폭시 수지 조성물에 있어서, 상기 에폭시 수지는 화학식의 에폭시 수지를 포함한다. 따라서, 결정성을 높이는 메조겐 구조를 포함하는 에폭시 수지를 사용하여 열전도성을 높일 수 있다. 또한, 상기 에폭시 수지를 절연 재료로서 인쇄회로기판에 사용함으로써 고방열성 기판을 제공할 수 있다.

Description

에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 방열회로기판{Epoxy resin compound and radiant heat circuit board using the same}

본 발명은 에폭시 수지 조성물에 대한 것으로, 방열회로기판의 절연층으로 사용되는 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.

회로 기판은 전기 절연성 기판에 회로 패턴을 포함하는 것으로서, 전자 부품 등을 탑재하기 위한 기판이다.

이러한 전자 부품은 발열소자, 예를 들어 발광 다이오드(LED:light emitting diode) 등일 수 있는데 상기 발열소자는 심각한 열을 방출한다. 발열소자로부터의 방출 열은 회로 기판의 온도를 상승시켜 발열소자의 오동작 및 신뢰성에 문제를 야기한다.

따라서, 회로 기판은 상기 전자 부품으로부터의 열을 외부로 방출하기 위한 방열 구조가 중요하며, 회로 기판에 형성되는 절연층의 열전도율이 큰 영향을 미친다.

상기 절연층의 열전도율을 높이기 위하여 무기 충전재의 고밀도 충전이 필요하고, 이를 위하여 저점도성이 뛰어난 에폭시 수지가 제안되었다.

저점도 에폭시 수지로서는, 비스페놀A형 에폭시 수지, 비스페놀F형 에폭시 수지 등이 일반적으로 널리 사용되고 있는데, 이들 에폭시 수지는 상온에서 액상이므로 취급이 곤란하고, 내열성, 기계적 강도, 인성(靭性)에 문제가 있다.

실시예는 새로운 조성을 가지는 에폭시 수지 조성물을 제공한다.

실시예는 열 효율이 향상된 방열회로기판을 제공한다.

실시예에 따른 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지, 경화제 및 무기 충전재를 포함하는데, 상기 에폭시 수지는 하기 화학식의 에폭시 수지를 포함한다.

[화학식]

여기서, n은 1 내지 3이고, m은 1 내지 3이고, R1은 1개 내지 3개의 벤젠이고, R2는 1개 내지 3개의 벤젠이고, R2, R3, R4, R5, R6, R7 및 R8은 독립적으로 수소, 탄소수가 1개 내지 30개인 알킬기, 할로겐, 아릴기, 알콕시기, 아미노기, 헤테로 아릴기 또는 카르복실기로부터 선택된다.

본 발명에 따르면, 절연층에 사용되는 에폭시 수지에 있어서, 결정성을 높이는 메조겐 구조를 포함하는 에폭시 수지를 포함하여 열 전도성이 향상될 수 있다.

또한, 상기 에폭시 수지 조성물은 저흡수성, 저열팽창성 및 고 내열성이 뛰어난 경화물로서, 전기 부품용 절연재로서 적용 가능하다.

도 1은 본 발명의 방열회로기판의 단면도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하고, 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

본 발명은 결정성이 높아 열전도성이 향상되는 에폭시 수지 조성물을 제공한다.

이하, 본 발명의 결정성 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지, 경화제 및 무기 충전재를 주 성분으로 포함한다.

에폭시 수지는 결정성 에폭시 수지를 12 중량% 이상 포함하며, 바람직하게는 50중량% 이상일 수 있다.

이때, 상기 결정성 에폭시 수지는 다음의 화학식을 충족한다.

[화학식 1]

여기서, n은 1 내지 3이고, m은 1 내지 3이고, R1은 1개 내지 3개의 벤젠이고, R2는 1개 내지 3개의 벤젠이고, R3, R4, R5, R6, R7 및 R8은 독립적으로 수소, 탄소수가 1개 내지 30개인 알킬기, 할로겐, 아릴기, 알콕시기, 아미노기, 헤테로 아릴기 또는 카르복실기로부터 선택된다.

더 자세하게, 상기 알킬기는 메틸기 또는 에틸기로부터 선택될 수 있다. 상기 할로겐은 불소 또는 염소로부터 선택될 수 있다. 상기 아릴기는 벤젠 또는 나프탈렌으로부터 선택될 수 있다.

더 자세하게, n은 1이고, m은 1일 수 있다. 또한, R1 및 R2는 1개의 벤젠일 수 있다. 또한, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10 및 R11는 독립적으로 수소 또는 메틸기로부터 선택될 수 있다. 더 자세하게, R7 및 R8은 수소이고, R3, R4, R5 및 R6은 독립적으로 수소 또는 메틸기로부터 선택될 수 있다.

바람직하게는 상기 결정형 에폭시 수지는 하기의 화학식을 충족할 수 있다.

[화학식 2]

여기서, n은 1 내지 3이고, m은 1 내지 3이고, R9, R10, R11, R12, R13, R14, R15, R16, R17, R18, R19, R20, R21 및 R22는 독립적으로 수소, 탄소수가 1개 내지 30개인 알킬기, 할로겐, 아릴기, 알콕시기, 아미노기, 헤테로 아릴기 또는 카르복실기로부터 선택된다.

더 자세하게, n은 1이고, m은 1일 수 있다. 또한, R9 내지 R22는 독립적으로 수소 또는 메틸기로부터 선택될 수 있다. 더 자세하게, R21 및 R22은 수소이고, R9 내지 R20은 독립적으로 수소 또는 메틸기로부터 선택될 수 있다.

R9 내지 R22가 수소인 상기 화학식 2의 결정형 에폭시 수지는 녹는점이 158℃를 충족하며, H-NMR(수소의 핵자기공명값)을 측정하면, d = 8.58 (s, 2H), d = 8.17-8.19 (d, 4H), d = 7.99-8.01 (d, 4H), = 7.33 (s, 4H), d = 4.69-4.72 (d, 1H), d = 4.18-4.22 (m, 1H), d = 3.36-3.40 (m, 1H), d = 2.92-2.94 (m, 1H) and d = 2.74-2.77 (m, 1H)을 충족한다.

R9 내지 R22가 수소인 상기 화학식 2의 결정형 에폭시 수지는 다음의 메커니즘을 통하여 합성될 수 있다.

....1단계

....2단계

즉, 1단계에서는 4-carboxybenzaldehyde 3g을 메탄올에 녹이고, 강하게 휘저으며, p-phenylenediamine 1.08g을 한방울씩 떨어뜨린 후 24시간 동안 유지한다. 노란색 고체가 침전되면 필터링하여 메탄올로 여러 번 정제하고 40℃ 진공에서 건조한다.

1단계에서는 91% 이상의 수율을 충족할 수 있다.

다음으로 2단계에서는 1단계에서 합성된 중간체 5g와 DMAc 50 ml를 넣고 가열하며 교반하고, 상온에서 Epichlorohydrin 52.7 ml와 촉매재로 TBAB 0.22g을 넣고, 혼합물을 110 ^oC까지 가열하고 6시간 동안 교반한다.

반응한 혼합물을 상온으로 천천히 내리고 메탄올에 붓는다. 노란색 고체가 필터링되어 남으면 메탄올로 여러 번 씻은 뒤 진공에서 40 ^oC로 건조한다.

2단계에서 65% 이상의 수율을 충족할 수 있다.

바람직하게는 상기 결정형 에폭시 수지는 하기의 화학식을 충족할 수도 있다.

[화학식 3]

여기서, n은 1 내지 3이고, m은 1 내지 3이고, R23, R24, R25, R26, R27, R28, R29, R30, R31, R32, R33, R34, R35, R36, R37, R38, R39, R40, R41, R42, R43 및 R44는 독립적으로 수소, 탄소수가 1개 내지 30개인 알킬기, 할로겐, 아릴기, 알콕시기, 아미노기, 헤테로 아릴기 또는 카르복실기로부터 선택된다.

더 자세하게, n은 1이고, m은 1일 수 있다. 또한, R23 내지 R44는 독립적으로 수소 또는 메틸기로부터 선택될 수 있다. 더 자세하게, R23 및 R24는 수소이고, R25 내지 R44는 독립적으로 수소 또는 메틸기로부터 선택될 수 있다.

상기 결정형 에폭시 수지의 사용 비율이 이보다 적으면 경화물로 했을 때에 결정화하지 않아 열전도율 등의 효과가 작다.

상기 에폭시 수지 내에는 본 발명의 필수 성분으로서 사용되는 상기의 결정성 에폭시 수지 이외에, 분자 중에 에폭시기를 2개 이상 가지는 통상의 다른 비결정형 에폭시 수지를 포함한다.

예를 들면, 비스페놀 A, 3,3',5,5'-테트라메틸-4,4'-디히드록시디페닐메탄, 4,4'-디히드록시디페닐술폰, 4,4'-디히드록시디페닐술피드, 4,4'-디히드록시디페닐케톤, 플루오렌비스페놀, 4,4'-비페놀,3,3',5,5'-테트라메틸-4,4'-디히드록시비페닐, 2,2'-비페놀, 레조르신, 카테콜, t-부틸카테콜, 히드로퀴논, t-부틸히드로퀴논, 1,2-디히드록시나프탈렌, 1,3-디히드록시나프탈렌, 1,4-디히드록시나프탈렌, 1,5-디히드록시나프탈렌, 1,6-디히드록시나프탈렌, 1,7-디히드록시나프탈렌, 1,8-디히드록시나프탈렌, 2,3-디히드록시나프탈렌, 2,4-디히드록시나프탈렌, 2,5-디히드록시나프탈렌, 2,6-디히드록시나프탈렌, 2,7-디히드록시나프탈렌, 2,8-디히드록시나프탈렌, 상기 디히드록시나프탈렌의 알릴화물 또는 폴리알릴화물, 알릴화비스페놀A, 알릴화비스페놀F, 알릴화페놀노볼락 등의 2가의 페놀류, 혹은 페놀노볼락, 비스페놀A노볼락, o-크레졸노볼락, m-크레졸노볼락, p-크레졸노볼락, 크실레놀노볼락, 폴리-p-히드록시스티렌, 트리스-(4-히드록시페닐)메탄, 1,1,2,2-테트라키스(4-히드록시페닐)에탄, 플루오로글리시놀, 피로갈롤, t-부틸피로갈롤, 알릴화피로갈롤, 폴리알릴화피로갈롤, 1,2,4-벤젠트리올, 2,3,4-트리히드록시벤조페논, 페놀아랄킬수지, 나프톨아랄킬수지, 디시클로펜타디엔계 수지 등의 3가 이상의 페놀류, 또는 테트라브로모비스페놀A 등의 할로겐화비스페놀류로부터 유도되는 글리시딜에테르화물 등이 있다. 이들 비결정형 에폭시 수지는 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명의 에폭시 수지 조성물에 사용하는 경화제는 일반적으로 에폭시 수지 경화제로서 알려져 있는 것을 모두 사용할 수 있으며, 바람직하게는 페놀계 경화제를 사용할 수 있다.

상기 경화제는 에폭시 수지 조성물 전체에 대하여 0.5 내지 5 중량%를 가질 수 있다.

페놀계 경화제는 페놀성 화합물 중 단일화합물로서 페놀화합물 외에 페놀수지가 포함된다.

페놀계 경화제의 구체예로서는, 비스페놀A, 비스페놀F, 4,4'-디히드록시디페닐메탄, 4,4'-디히드록시디페닐에테르, 1,4-비스(4-히드록시페녹시)벤젠, 1,3-비스(4-히드록시페녹시)벤젠, 4,4'-디히드록시디페닐술피드, 4,4'-디히드록시디페닐케톤, 4,4'-디히드록시디페닐술폰, 4,4'-디히드록시비페닐, 2,2'-디히드록시비페닐, 10-(2,5-디히드록시페닐)-10H-9-옥사-10-포스파페난트렌-10-옥사이드, 페놀노볼락, 비스페놀A노볼락, o-크레졸노볼락, m-크레졸노볼락, p-크레졸노볼락, 크실레놀노볼락, 폴리-p-히드록시스티렌, 히드로퀴논, 레조르신, 카테콜, t-부틸카테콜, t-부틸히드로퀴논, 플루오로글리시놀, 피로갈롤, t-부틸피로갈롤, 알릴화피로갈롤, 폴리알릴화피로갈롤, 1,2,4-벤젠트리올, 2,3,4-트리히드록시벤조페논, 1,2-디히드록시나프탈렌, 1,3-디히드록시나프탈렌, 1,4-디히드록시나프탈렌, 1,5-디히드록시나프탈렌, 1,6-디히드록시나프탈렌, 1,7-디히드록시나프탈렌, 1,8-디히드록시나프탈렌, 2,3-디히드록시나프탈렌, 2,4-디히드록시나프탈렌, 2,5-디히드록시나프탈렌, 2,6-디히드록시나프탈렌, 2,7-디히드록시나프탈렌, 2,8-디히드록시나프탈렌, 상기 디히드록시나프탈렌의 알릴화물 또는 폴리알릴화물, 알릴화비스페놀A, 알릴화비스페놀F, 알릴화페놀노볼락, 알릴화피로갈롤 등을 들 수 있다.

경화제는 2종류 이상의 경화제를 혼합하여 사용해도 된다.

한편, 페놀계 경화제 이외에, 일반적으로 알려져 있는 경화제를 사용할 수 있다. 예를 들면, 아민계 경화제, 산무수물계 경화제, 페놀계 경화제, 폴리메르캅탄계 경화제, 폴리아미노아미드계 경화제, 이소시아네이트계 경화제, 블록 이소시아네이트계 경화제 등을 포함할 수 있다. 이들 경화제의 배합량은, 배합하는 경화제의 종류나 얻어지는 열전도성 에폭시 수지 성형체의 물성을 고려하여 적당히 설정할 수 있다.

아민계 경화제의 구체예로서는, 지방족 아민류, 폴리에테르폴리아민류, 지환식 아민류, 방향족 아민류 등일 수 있으며, 지방족 아민류로서는, 에틸렌디아민, 1,3-디아미노프로판, 1,4-디아미노프로판, 헥사메틸렌디아민, 2,5-디메틸헥사메틸렌디아민, 트리메틸헥사메틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 이미노비스프로필아민, 비스(헥사메틸렌)트리아민, 트리에틸렌테트라민, 테트라에틸렌펜타민, 펜타에틸렌헥사민, N-히드록시에틸에틸렌디아민, 테트라(히드록시에틸)에틸렌디아민 등을 들 수 있다. 폴리에테르폴리아민류로서는, 트리에틸렌글리콜디아민, 테트라에틸렌글리콜디아민, 디에틸렌글리콜비스(프로필아민), 폴리옥시프로필렌디아민, 폴리옥시프로필렌트리아민류 등을 들 수 있다. 지환식 아민류로서는, 이소포론디아민, 메타센디아민, N-아미노에틸피페라진, 비스(4-아미노-3-메틸디시클로헥실)메탄, 비스(아미노메틸)시클로헥산, 3,9-비스(3-아미노프로필)2,4,8,10-테트라옥사스피로(5,5)운데칸, 노르보르넨디아민 등을 들 수 있다. 방향족 아민류로서는, 테트라클로로-p-크실렌디아민, m-크실렌디아민, p-크실렌디아민, m-페닐렌디아민, o-페닐렌디아민, p-페닐렌디아민, 2,4-디아미노아니솔, 2,4-톨루엔디아민, 2,4-디아미노디페닐메탄, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 4,4'-디아미노-1,2-디페닐에탄, 2,4-디아미노디페닐술폰, 4,4'-디아미노디페닐술폰, m-아미노페놀, m-아미노벤질아민, 벤질디메틸아민, 2-디메틸아미노메틸)페놀, 트리에탄올아민, 메틸벤질아민, α-(m-아미노페닐)에틸아민, α-(p-아미노페닐)에틸아민, 디아미노디에틸디메틸디페닐메탄, α,α'-비스(4-아미노페닐)-p-디이소프로필벤젠 등을 들 수 있다.

산무수물계 경화제의 구체예로서는, 도데세닐무수숙신산, 폴리아디핀산무수물, 폴리아젤라인산무수물, 폴리세바신산무수물, 폴리(에틸옥타데칸이산)무수물, 폴리(페닐헥사데칸이산)무수물, 메틸테트라히드로무수프탈산, 메틸헥사히드로무수프탈산, 헥사히드로무수프탈산, 무수메틸하이믹산, 테트라히드로무수프탈산, 트리알킬테트라히드로무수프탈산, 메틸시클로헥센디카르본산무수물, 메틸시클로헥센테트라카르본산무수물, 무수프탈산, 무수트리멜리트산, 무수피로멜리트산, 벤조페논테트라카르본산무수물, 에틸렌글리콜비스트리멜리테이트, 무수헤트산, 무수나딕산, 무수메틸나딕산, 5-(2,5-디옥소테트라히드로-3-푸라닐)-3-메틸-3-시클로헥산-1,2-디카르본산무수물, 3,4-디카르복시-1,2,3,4-테트라히드로-1-나프탈렌숙신산이무수물, 1-메틸-디카르복시-1,2,3,4-테트라히드로-1-나프탈렌숙신산이무수물 등을 들 수 있다.

에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지 조성물 전체에 대하여 40 내지 97 중량%의 무기충전재를 포함한다.

이보다 적으면 고열전도성, 저열팽창성, 고내열성 등 본 발명이 목적으로 하는 효과가 충분히 발휘되지 않는다. 이 효과는, 무기 충전재의 첨가량이 많을수록 좋은데, 그 체적분율에 따라 향상하는 것은 아니며, 특정 첨가량부터 비약적으로 향상한다. 이들의 물성은, 고분자 상태에서의 고차 구조가 제어된 효과에 의한 것으로서, 이 고차 구조가 주로 무기 충전재 표면에서 달성되기 때문에, 특정량의 무기 충전재를 필요로 한다. 한편, 무기 충전재의 첨가량이 이보다 많으면 점도가 높아져 성형성이 악화되기 때문에 바람직하지 않다.

상기 무기 충전재는 구상의 무기 충전재가 바람직하다. 구상의 무기 충전재로서는, 단면이 타원상인 것도 포함하여 구상이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 유동성 개선의 관점에서는 최대한 완전한 구상에 가까운 것이 특히 바람직하다.

상기 무기 충전재는 알루미나, 질화알루미늄, 질화규소, 질화붕소 또는 결정 실리카 등일 수 있으며, 서로 다른 둘 이상의 무기 충전재를 혼합하여 사용할 수 있다.

무기 충전재의 평균 입자지름은 30㎛이하인 것이 바람직하다. 평균 입자지름이 이보다 크면 에폭시 수지 조성물의 유동성이 손상되고, 또한 강도도 저하하기 때문에 바람직하지 않다.

본 발명의 에폭시 수지 조성물에는, 공지의 경화 촉진제를 배합할 수 있다. 예를 들면, 아민류, 이미다졸류, 유기 포스핀류, 루이스산 등이 있고, 구체적으로는, 1,8-디아자비시클로(5,4,0)운데센-7, 트리에틸렌디아민, 벤질디메틸아민, 트리에탄올아민, 디메틸아미노에탄올, 트리스(디메틸아미노메틸)페놀 등의 3급 아민, 2-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-페닐-4-메틸이미다졸, 2-헵타데실이미다졸 등의 이미다졸류, 트리부틸포스핀, 메틸디페닐포스핀, 트리페닐포스핀, 디페닐포스핀, 페닐포스핀 등의 유기 포스핀류, 테트라페닐포스포늄·테트라페닐보레이트, 테트라페닐포스포늄·에틸트리페닐보레이트, 테트라부틸포스포늄·테트라부틸보레이트 등의 테트라 치환포스포늄·테트라 치환 보레이트, 2-에틸-4-메틸이미다졸·테트라페닐보레이트, N-메틸모르폴린·테트라페닐보레이트 등의 테트라페닐보론염 등이 있다.

본 발명의 에폭시 수지 조성물에 있어서는, 에폭시 수지 조성물에 일반적으로 사용되는 이형제로서 왁스를 사용할 수 있다. 왁스로서는, 예를 들면 스테아린산, 몬탄산, 몬탄산에스테르, 인산에스테르 등이 사용 가능하다.

본 발명의 에폭시 수지 조성물에 있어서는, 무기 충전재와 수지 성분의 접착력을 향상시키기 위해, 에폭시 수지 조성물에 일반적으로 사용되는 커플링제를 사용할 수 있다. 커플링제로서는, 예를 들면 에폭시실란이 사용 가능하다.

본 발명의 에폭시 수지 조성물은, 에폭시 수지, 경화제 및 무기 충전재를 주성분으로 할 때, 상기 에폭시 수지는 총 중량의 3 내지 60 중량%를 충족하고, 상기 무기 충전재는 40 내지 97중량%를 충족하며, 상기 경화제는 0.5 내지 5 중량%를 충족한다.

에폭시 수지, 경화제 및 커플링제 이외의 그 밖의 성분을 용매, 예를 들어 아세톤, MEK, MIBK, IPA, 부탄올 또는 톨루엔에 녹인 뒤 열을 가하며 교반하고, 무기 충전재를 투입하여 믹서 등에 의해 균일하게 혼합한다. 그 뒤, 커플링제를 첨가하여 가열 롤, 니더 등에 의해 혼합 반죽하여 제조한다. 이들 성분의 배합 순서에는 특별히 제한은 없다.

이때, 상기 용매는 상기 에폭시 수지 조성물 전체의 총 중량에 대하여 10 내지 20 중량%을 충족한다.

본 발명의 에폭시 수지 조성물은 도 1과 같이 방열회로기판에 적용될 수 있다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 방열회로기판(100)은 금속 플레이트(110), 상기 금속 플레이트(110) 위에 형성되는 절연층(120) 및 절연층(120) 위에 형성되는 회로 패턴(130)을 포함한다.

상기 금속 플레이트(110)는 열 전도도가 좋은 구리, 알루미늄, 니켈, 금 또는 백금 등을 포함하는 합금 중 하나일 수 있다.

상기 금속 플레이트(110)는 발열소자(150)를 실장하는 실장패드를 구성하는 금속 돌기(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.

상기 금속 돌기는 금속 플레이트(110)로부터 연장되어 수직으로 돌출되어 있으며, 상면의 일부가 발열소자(150)를 실장하는 실장패드로서 기능하며, 상기 금속 돌기 상면에 솔더가 위치할 수 있도록 소정의 폭을 가진다.

상기 금속 플레이트(110) 위에 절연층(120)이 형성되어 있다.

상기 절연층(120)은 복수의 절연층으로 형성될 수 있으며, 상기 금속 플레이트(110)와 상기 절연층(120) 상의 회로 패턴(130) 사이를 절연한다.

절연층(120)은 본 발명에서 제안하는 결정형 에폭시 수지 조성물을 경화하여 형성할 수 있으며, 상기 절연층(120) 내에는 무기 충전재(125)가 고르게 분산되어 있다.

상기 절연층(120) 위에 복수의 회로 패턴(130)이 형성되어 있다.

본 발명의 절연층(120)을 결정형 에폭시 수지 조성물을 이용하여 형성함으로써 열전도성이 향상되어 발열소자(150)로부터의 열을 하부의 금속 플레이트(110)에 전달할 수 있다.

<실시예>

이하 실시예에 의해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.

(실시예 1)

비스페놀-A 12.5 중량%, o-크레솔-노볼락 2.2 중량%, 화학식 2의 결정형 에폭시 수지 1.7 중량%, NC-3000 5 중량%, 바이페놀 경화제 2 중량%, 2-메틸 이미다졸 경화 촉진제 0.2 중량%와 BYK-W980 첨가제 1 중량%를 전부 혼합하여 40℃에서 10분간 교반한 후, 알루미나 무기충전재 75.4 중량%를 투입하여 상온에서 20 내지 30분간 교반하여 실시예 1의 결정성 에폭시 수지 조성물을 얻었다.

열전도율은, NETZSCH사 제품 LFA447형 열전도율계를 사용하여 비정상 열선법(非定常熱線法)에 의해 측정하였다.

유리 전이 온도는 TA사 제품 DSC Q100 열기계 측정장치를 사용하여 승온속도 10℃/분으로 측정하였다.

(실시예 2)

o-크레솔-노볼락 4.2 중량%, 상기 화학식 2의 결정형 에폭시 수지 2.5 중량%, NC-3000 8.5 중량%의 에폭시 수지와 바이페놀 경화제 2.2 중량%, 2-메틸 이미다졸 경화 촉진제 0.1 중량%와 BYK-W980 첨가제 0.5 중량%를 전부 혼합하여 40℃에서 10분간 교반한 후, 알루미나 무기충전재 82 중량%를 투입하여 상온에서 20 내지 30분간 교반하여 실시예 2의 결정성 에폭시 수지 조성물을 얻었다.

(실시예 3)

비스페놀-A 2 중량%, 화학식 2의 결정형 에폭시 수지 8 중량%, NC-3000 4.5 중량%, 바이페놀 경화제 1.3 중량%, 2-메틸 이미다졸 경화 촉진제 0.2 중량%와 BYK-W980 첨가제 1 중량%를 전부 혼합하여 40℃에서 10분간 교반한 후, 알루미나 무기충전재 83 중량%를 투입하여 상온에서 20 내지 30분간 교반하여 실시예 3의 결정성 에폭시 수지 조성물을 얻었다.

(실시예 4)

비스페놀-A 3 중량%, 화학식 2의 결정형 에폭시 수지 12 중량%, NC-3000 3 중량%, 바이페놀 경화제 1.1 중량%, 2-메틸 이미다졸 경화 촉진제 0.1 중량%와 BYK-W980 첨가제 0.8 중량%를 전부 혼합하여 40℃에서 10분간 교반한 후, 알루미나 무기충전재 80.0 중량%를 투입하여 상온에서 20 내지 30분간 교반하여 실시예 4의 결정성 에폭시 수지 조성물을 얻었다.

(실시예 5)

비스페놀-A 4.6 중량%, 화학식 2의 결정형 에폭시 수지 6.1 중량%, NC-3000 1.5 중량%, 바이페놀 경화제 1.2 중량%, 2-메틸 이미다졸 경화 촉진제 0.1 중량%와 BYK-W980 첨가제 1 중량%를 전부 혼합하여 40℃에서 10분간 교반한 후, 알루미나 무기충전재 85.5 중량%를 투입하여 상온에서 20 내지 30분간 교반하여 실시예 5의 결정성 에폭시 수지 조성물을 얻었다.

(비교예 1)

비스페놀-A 17.1 중량%, 비스페놀-F 2.7 중량%, o-크레솔-노볼락 2.7 중량%, NC-3000 5.5 중량%의 에폭시 수지에 페놀 노볼락 경화제 2.1 중량%, 2-메틸 이미다졸 경화 촉진제 0.7 중량%와 BYK-W980 첨가제 0.7 중량%를 전부 혼합하여 40℃에서 10분간 교반한 후, 알루미나 무기충전재 68.5 중량%를 투입하여 상온에서 20 내지 30분간 교반하여 비교예 1의 결정성 에폭시 수지 조성물을 얻었다.

(비교예 2)

비스페놀-A 11.8 중량%, 비스페놀-F 3.5 중량%, o-크레솔-노볼락 3.5 중량%, NC-3000 7.1 중량%의 에폭시 수지에 페놀 노볼락 경화제 2.5 중량%, 2-메틸 이미다졸 경화 촉진제 0.5 중량%와 BYK-W980 첨가제 0.6 중량%를 전부 혼합하여 40℃에서 10분간 교반한 후, 알루미나 무기충전재 70.6 중량%를 투입하여 상온에서 20 내지 30분간 교반하여 비교예 2의 결정성 에폭시 수지 조성물을 얻었다.

(비교예 3)

비스페놀-A 10.7 중량%, 비스페놀-F 1.8 중량%, o-크레솔-노볼락 1.8 중량%, NC-3000 3.6 중량%의 에폭시 수지에 페놀 노볼락 경화제 1.3 중량%, 2-메틸 이미다졸 경화 촉진제 0.4 중량%와 BYK-W980 첨가제 0.4 중량%를 전부 혼합하여 40℃에서 10분간 교반한 후, 알루미나 무기충전재 80.0 중량%를 투입하여 상온에서 20 내지 30분간 교반하여 비교예 3의 결정성 에폭시 수지 조성물을 얻었다.

<실험예>

열전도도 측정

NETZSCH사 제품 LFA447형 열전도율계를 사용하여 비정상 열선법(非定常熱線法)에 의해 각 실시예 및 비교예의 열전도도를 측정하여 표 1에 기재하였다.

유리 전이 온도

유리 전이 온도는 TA사 제품 DSC Q100 열기계 측정장치를 사용하여 승온속도 10℃/분으로 측정하여 표 1에 기재하였다. 각 실시예 및 비교예의 유리 전이 온도가 100℃ 이상을 충족하므로 화학식의 결정형 에폭시 수지를 포함하더라도 다른 특성이 저하되지 않음을 확인할 수 있다.

실험번호	열전도도(W/m·K)	유리전이온도Tg(℃)
실시예 1	1.99	134
실시예 2	2.24	132
실시예 3	5.13	139
실시예 4	6.32	142
실시예 5	5.28	137
비교예 1	0.63	104
비교예 2	1.1.52	115
비교예 3	2.865	124.78

표 1과 같이, 동일한 양의 무기 충전재를 포함하는 실시예 4과 비교예 3의 열전도도를 보면, 실시예 4의 열전도도가 2배 이상 높게 나타나는 것을 알 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

방열회로기판 100
발열소자 150

Claims

에폭시 수지, 경화제 및 무기 충전재를 포함하는 에폭시 수지 조성물에 있어서,
상기 에폭시 수지는 하기 화학식의 결정성 에폭시 수지 및 비결정성 에폭시 수지를 포함하고,
상기 에폭시 수지는 상기 결정성 에폭시 수지를 50 중량% 이상 포함하는 에폭시 수지 조성물.
[화학식]

여기서, n은 1이고, m은 1이고, R1은 1개의 벤젠이고, R2는 1개의 벤젠이고, R3, R4, R5, R6, R7 및 R8은 독립적으로 수소이다.
삭제
제1항에 있어서,
상기 무기 충전재는 상기 에폭시 수지 조성물의 전체 중량에 대하여 40 내지 97 중량%를 충족하는 에폭시 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 무기 충전재는 알루미나, 질화붕소, 질화알루미늄, 결정 실리카 또는 질화규소 중 적어도 하나인 에폭시 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 에폭시 수지는 상기 에폭시 수지 조성물의 전체 중량에 대하여 3 내지 60 중량%를 충족하는 에폭시 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 경화제는 상기 에폭시 수지 조성물의 전체 중량에 대하여 0.5 내지 5 중량%를 충족하는 에폭시 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 에폭시 수지 조성물은 회로 기판의 절연재로 사용되는 에폭시 수지 조성물.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 에폭시 수지는 적어도 두가지 이상의 비결정성 에폭시 수지를 포함하는 에폭시 수지 조성물.
금속 플레이트,
상기 금속 플레이트 위에 형성되는 절연층, 그리고
상기 절연층 위에 형성되는 회로 패턴,
을 포함하며,
상기 절연층은 에폭시 수지, 경화제 및 무기 충전재를 포함하는 에폭시 수지 조성물을 경화하여 형성하며,
상기 에폭시 수지는 하기 화학식의 결정성 에폭시 수지 및 비결정성 에폭시 수지를 포함하고, 상기 에폭시 수지는 상기 결정성 에폭시 수지를 50 중량% 이상 포함하는 것인, 방열회로기판.
[화학식]

여기서, n은 1이고, m은 1이고, R1은 1개의 벤젠이고, R2는 1개의 벤젠이고, R3, R4, R5, R6, R7 및 R8은 독립적으로 수소이다.
제11항에 있어서,
상기 무기 충전재는 상기 에폭시 수지 조성물의 전체 중량에 대하여 40 내지 97 중량%를 충족하는 방열회로기판.
제12항에 있어서,
상기 무기 충전재는 알루미나, 질화붕소, 질화알루미늄, 결정 실리카 또는 질화규소 중 적어도 하나인 방열회로기판.
삭제