树脂组合物

文档序号:572966 发布日期:2021-05-18 浏览:23次 >En<

阅读说明:本技术 树脂组合物 (Resin composition ) 是由 田渕聪宽 稻垣达也 于 2019-09-27 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种含有环氧树脂、特定的偶联剂以及无机填料的树脂组合物。(The present invention relates to a resin composition containing an epoxy resin, a specific coupling agent and an inorganic filler.)

树脂组合物

关联申请的相互参照

本申请主张日本国特愿2018-194932号的优先权,并通过引用将其纳入本申请说明书的内容。

技术领域

本发明涉及树脂组合物。

背景技术

一直以来,在电子产品领域中,使用含有环氧树脂和无机填料的树脂组合物。

下述专利文献1公开了将含有环氧树脂和无机填料的树脂组合物固化而得到的固化物作为散热片使用。

这种散热片较大量地含有氮化硼填料等无机填料,具有散热性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本国特开2010-94887号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是,专利文献1所记载的树脂组合物由于含有颗粒状的无机填料,因此存在制成固化物后未必能充分确保与被粘物的粘接强度这一问题。

为此,本发明的课题是提供一种树脂组合物,该树脂组合物在制成固化物时,能够充分确保与被粘物的粘接强度。

用于解决问题的方案

本发明涉及的树脂组合物是含有环氧树脂、偶联剂和无机填料的树脂组合物,

前述偶联剂为选自由下述通式(1)所示的化合物、通式(2)所示的化合物、以及通式(3)所示的化合物组成的组中的至少1种。

(其中,通式(1)中,R1、R2以及R3分别为CH3或C2H5。)

(其中,通式(2)中,R1、R2以及R3分别为CH3或C2H5。)

(其中,通式(3)中,n为13~19的整数,R4分别独立地为碳数8~12的烷基或烷基醚基,烷基部分为直链状的饱和烃或包含不饱和键的支链状的烃。)

具体实施方式

以下对本发明的一个实施方式进行说明。

本实施方式的树脂组合物含有最终将构成固化物的成分。换言之,本实施方式的树脂组合物含有通过聚合而变成固化树脂的聚合性成分。

另外,本实施方式的树脂组合物含有无机填料,以使得固化后的固化物具有良好的导热性。

进而,本实施方式的树脂组合物含有偶联剂,所述偶联剂起到连接前述聚合性成分和前述无机填料的作用。

需要说明的是,在不损害本发明效果的范围内,本实施方式的树脂组合物可以含有一般作为塑料混配化学品使用的添加剂。

在本实施方式的树脂组合物中,前述聚合性成分的含量比例优选为10质量%以上且70质量%以下,更优选为30质量%以上且40质量%以下。

将本实施方式的树脂组合物固化而得到的固化物在将其固体成分计为100体积%时,优选含有10体积%以上且60体积%以下的无机填料,更优选为40体积%以上且50体积%以下。

另外,从前述固化物中的前述无机填料的含量比例易于控制在上述范围内的角度出发,对于本实施方式的树脂组合物而言,相对于前述聚合性成分100质量份,优选含有30质量份以上且90质量份以下的前述无机填料,更优选为60质量份以上且70质量份以下。

对于本实施方式的树脂组合物而言,相对于无机填料100质量份,含有0.01质量份以上且0.03质量份以下的前述偶联剂。

进而,对于本实施方式的树脂组合物而言,相对于无机填料100质量份,优选含有0.005质量份以上且0.05质量份以下的前述添加剂,更优选为0.01质量份以上且0.03质量份以下。

本实施方式树脂组合物作为前述聚合性成分含有环氧树脂和该环氧树脂的固化剂。本实施方式中,环氧树脂与该环氧树脂的固化剂一起固化从而形成固化树脂。

前述环氧树脂和环氧树脂的固化剂的总量在前述聚合性成分中所占的比例优选为80质量%以上且100质量%以下,更优选为90质量%以上且100质量%以下。

环氧树脂的固化剂当量与前述环氧树脂当量的比优选为1/2以上且2/1以下,更优选为2/3以上且3/2以下。

前述环氧树脂在分子结构中具有多个环氧基。作为前述环氧树脂,可列举出例如:双酚A型环氧树脂、酚醛清漆型环氧树脂、环状脂肪族型环氧树脂、长链脂肪族型环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂等。

作为前述环氧树脂的固化剂,可列举出例如胺系固化剂、酚系固化剂、酸酐等。

作为前述胺系固化剂,可列举出例如二氨基二苯砜、双氰胺、二氨基二苯甲烷、三亚乙基四胺等。

作为前述酚系固化剂,可列举出例如苯酚酚醛清漆树脂、芳烷基型酚醛树脂、双环戊二烯改性酚醛树脂、萘型酚醛树脂、双酚系酚醛树脂等。

作为前述酸酐,可列举出例如苯二甲酸酐、偏苯三酸酐、马来酸酐等。

作为前述无机填料,可列举出氮化硼填料、氮化铝填料、氮化硅填料、氮化镓填料、氧化铝填料、碳化硅填料、二氧化硅填料、氧化镁填料、金刚石填料等。

本实施方式的树脂组合物优选含有导热性优异的氮化硼填料作为上述无机填料。氮化硼填料虽然导热性优异,但与聚合相关的表面官能团(OH等)较少。因此,在含有氮化硼填料且不含前述偶联剂的树脂组合物中,由于氮化硼填料的表面官能团少,因此难以提高前述聚合性成分和氮化硼填料的亲和性。

但是,本实施方式的树脂组合物含有前述偶联剂。该偶联剂如后所述包含与前述无机填料的表面官能团具有亲和性的官能团和与前述聚合性成分的官能团具有亲和性的官能团。因此,即使在前述树脂组合物含有表面官能团少的氮化硼填料的情况下,前述偶联剂也能够发挥连接前述聚合性成分与氮化硼填料的作用。其结果,本实施方式的树脂组合物变成固化物时该固化物的内聚破坏强度升高。

由此,在含有导热性优异的氮化硼填料作为前述无机填料的情况下,本实施方式的树脂组合物能够在制成固化物时提高该固化物的导热性并提高内聚破坏强度。

另外,可通过改变氮化硼填料的含量来调整制成固化物时的该固化物的导热率和内聚破坏强度。

本实施方式的树脂组合物作为前述偶联剂含有选自由下述通式(1)的硅烷偶联剂、下述通式(2)的硅烷偶联剂以及下述通式(3)的钛酸酯偶联剂组成的组中的至少1种是重要的。

其中,下述通式(1)和(2)中,R1、R2以及R3分别为CH3或C2H5。通式(3)中,n为13~19的整数,R4分别独立地为碳数8~12的烷基或烷基醚基,烷基部分为直链状的饱和烃或包含不饱和键的支链状的烃。

需要说明的是,作为上述硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂,可以使用市售品。

上述通式(3)中,R4可以具有季碳原子,并且可以具有烷基醚基,并且可以具有2个烯属不饱和基。R4的碳数可以为12。上述通式(3)中,n优选为13或19。

本实施方式的树脂组合物中,通过使至少一部分上述偶联剂发生水解反应,进而与前述无机填料的表面上的官能团发生反应,无机填料被表面处理。

在上述通式(1)和通式(2)的硅烷偶联剂中,碳链的一端侧的官能团(OR1基、OR2基以及OR3基)与前述无机填料的表面官能团具有亲和性。并且,碳链的另一端侧的官能团(在上述式(1)中为甲基丙烯酰基、在上述式(2)中为乙烯基)与前述聚合性成分的官能团具有亲和性。由此,在本实施方式的树脂组合物中,上述式(1)或(2)的硅烷偶联剂能够发挥连接前述聚合性成分和前述无机填料的作用。详细而言,上述通式(1)或通式(2)的硅烷偶联剂的碳链的一端侧的官能团被配置在前述无机填料的表面附近,进而碳链的另一端侧的官能团被配置在前述聚合性成分的官能团附近,由此,前述聚合性成分和前述无机填料通过硅烷偶联剂连接。

更详细而言,本实施方式的树脂组合物含有碳链的直链部分较长的硅烷偶联剂。碳链的直链部分为上述通式(1)中键合硅原子和甲基丙烯酰基的部分、上述式(2)中键合硅原子和乙烯基的部分。

通过含有这种硅烷偶联剂,能够拉长从配置在无机填料的表面附近的硅烷偶联剂的碳链一端侧至另一端侧的距离。因此,与含有从碳链一端侧至另一端侧的长度短的偶联剂的情况相比,能够进一步扩大前述聚合性成分的官能团可接近碳链另一端侧的官能团的空间。因此,能够更可靠地拉近前述聚合性成分的官能团和碳链另一端侧的官能团。由此,能够更可靠地发挥连接前述无机填料和前述聚合性成分的作用。

由此,可提高固化后的固化物的内聚破坏强度。

另外,通过使用如上述通式(1)和通式(2)这样的碳链的直链部分较长的硅烷偶联剂,如上所述,能够拉长从硅烷偶联剂的碳链的一端侧至另一端侧的距离。因此,与含有从碳链的一端侧至另一端侧的长度短的硅烷偶联剂的情况相比,能够增大前述聚合性成分和前述无机填料之间的间隔(自由间隔)。

上述通式(3)的钛酸酯偶联剂也可以发挥与上述相同的作用。进而,上述通式(3)的钛酸酯偶联剂由于在分子中具有与金属的亲和性优异的P-OH基,固化后的固化物与含金属的被粘物具有更良好的粘接性。

作为上述通式(1)的硅烷偶联剂,优选下述式(1)’的硅烷偶联剂;作为上述通式(2)的硅烷偶联剂,优选下述式(2)’的硅烷偶联剂。

作为上述通式(3)的钛酸酯偶联剂,优选下述式(3)’和下述式(3)”的钛酸酯偶联剂中的至少任意一者。其中,下述式(3)’和下述式(3)”中,n可以为13,也可以为19。

本申请的申请人推测,本实施方式的树脂组合物可认为具有如上所述的特性,因此其变成固化物时,该固化物与被粘物的剥离强度提高。

另一方面,尽管是碳链的直链部分较长的硅烷偶联剂,但下述式(4)所示结构的硅烷偶联剂也是不优选的。换言之,本实施方式的树脂组合物优选不含在分子中具有在氮(N)上键合有氢(H)的硅烷偶联剂。

(其中,前述式(4)中,R1、R2以及R3分别为CH3或C2H5。)

前述树脂组合物如果含有上述通式(4)所示结构的物质作为前述硅烷偶联剂,则在室温(例如,25℃)左右的温度下,前述树脂组合物的粘性会变得极高(前述树脂组合物变得过于粘稠)。其原因可以认为是由于前述硅烷偶联剂的碳链另一端侧的官能团(在上述通式(4)中为氨基)在室温左右的温度下会作为前述聚合性成分的固化剂发挥作用,前述聚合性成分开始固化而导致的。如上所述,当前述树脂组合物的粘性变得极高时,将难以成形为具有规定形状(例如片状)的成形体,因此不优选。

因此,作为前述偶联剂,使用如上述那样碳链的直链部分较长、且在室温左右的温度下难以作为前述聚合性成分的固化剂发挥作用的偶联剂是重要的。

作为前述添加剂,可列举出例如促进前述环氧树脂与前述环氧树脂的固化剂发生固化反应的固化促进剂,另外还可列举出分散剂、增粘剂、抗老化剂、抗氧化剂、加工助剂、稳定剂、消泡剂、阻燃剂、增粘剂、颜料等。

作为前述固化促进剂,可列举出例如四苯基硼四苯基膦(Tetraphenylphosphonium tetraphenylborate)、咪唑类、三苯基膦(TPP)、胺系固化促进剂等。作为该胺系固化促进剂,可列举出例如三氟化硼单乙胺等。

对于本实施方式的树脂组合物而言,相对于前述环氧树脂和前述环氧树脂的固化剂的总量100质量份,优选含有0.5质量份以上且1.5质量份以下的前述固化促进剂,更优选为0.5质量份以上且1.0质量份以下。

本实施方式的树脂组合物可以是进行了一定程度的固化反应但并未完全固化的状态。换言之,可以是树脂组合物中的一部分进行了固化反应的状态。例如,树脂组合物可以是以具有流动性的状态涂布成片状,然后部分地固化的状态。即使是部分地进行了固化反应的状态,本实施方式的树脂组合物也含有上述环氧树脂、上述特定的偶联剂以及上述无机填料。

作为前述被粘物的材质,优选为金属。详细而言,优选为含有铜或铝的金属。

本实施方式的树脂组合物可以以片状的状态固化,用于金属基底电路基板。该金属基底电路基板通过例如在片状的固化物上粘接电路层而构成。由该结构形成的金属基底电路基板具有前述片状的固化物,因此该金属基底电路板也是导热性优异的产品。

进而,本实施方式的树脂组合物可以以片状的状态固化,用于例如电源模块。该电源模块可通过例如下述方式构成:在前述金属基底电路基板的电路层上安装半导体芯片、电源IC等发热元件,这些元件用硅凝胶临时封装,再在硅凝胶上实施树脂模制。由该结构形成的电源模块由于具有前述片状的固化物,因此该电源模块也是导热性优异的产品。

本实施方式的树脂组合物由于具有如上所述的构成,因此具有以下优点。

即,本发明的树脂组合物是含有环氧树脂、偶联剂和无机填料的树脂组合物,

前述偶联剂为选自由下述通式(1)所示的化合物、通式(2)所示的化合物、以及通式(3)所示的化合物组成的组中的至少1种。

(其中,通式(1)中,R1、R2以及R3分别为CH3或C2H5。)

(其中,通式(2)中,R1、R2以及R3分别为CH3或C2H5。)

(其中,通式(3)中,n为13~19的整数,R4分别独立地为碳数8~12的烷基或烷基醚基,烷基部分为直链状的饱和烃或包含不饱和键的支链状的烃。)

根据本实施方式的树脂组合物,其制成固化物时能够充分确保与被粘物的粘接强度。

需要说明的是,本发明的树脂组合物不限于上述实施方式。另外,本发明的树脂组合物不受上述作用效果限制。本发明的树脂组合物可在不超出本发明要旨范围内进行各种改变。

实施例

下面列举实施例和比较例进一步具体地对本发明进行说明。

(实施例1)

通过混合下述环氧树脂、下述固化剂、下述固化促进剂、下述硅烷偶联剂以及下述无机填料,得到树脂组合物。

环氧树脂:双酚A型环氧树脂

固化剂:酚醛清漆型酚醛树脂

固化促进剂:四苯基硼四苯基膦(Tetraphenylphosphonium tetraphenylborate)(TPP-K(注册商标),北兴化学工业株式会社制)

硅烷偶联剂:下述式(1)’的硅烷偶联剂(化合物名:8-甲基丙烯酰氧基辛基三甲氧基硅烷;市售品)

无机填料:氮化硼填料(BN填料)

环氧树脂和固化剂以当量比1:1包含在树脂组合物中。

另外,使固化促进剂以相对于环氧树脂和固化剂的总量100质量份为0.01质量份的方式包含在树脂组合物中。

进而,以树脂组合物固化后将该树脂组合物的固化物的固体成分计为100体积%时,无机填料的含量比例为59体积%的方式,使无机填料包含在树脂组合物中。

另外,关于硅烷偶联剂,使其以相对于树脂组合物中所含的无机填料的质量为0.015质量%的方式包含。

(实施例2)

除了使用下述式(2)’的硅烷偶联剂(化合物名:7-辛烯基三甲氧基硅烷;市售品)作为硅烷偶联剂以外,与实施例1同样地得到树脂组合物。

(实施例3)

除了使用下述式(3)’的钛酸酯偶联剂(化合物名:四(2,2-二烯丙基氧基甲基-1-丁基)双(双十三烷基)亚磷酰氧基钛酸酯;市售品)代替硅烷偶联剂以外,与实施例1同样地得到树脂组合物。

(实施例4)

除了使用下述式(3)”的钛酸酯偶联剂(化合物名:四辛基双(双十三烷基亚磷酰氧基)钛酸酯;市售品)代替硅烷偶联剂以外,与实施例1同样地得到树脂组合物。

(比较例)

除了使用下述式(5)的硅烷偶联剂(化合物名:3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷;市售品)作为硅烷偶联剂以外,与实施例1同样地得到树脂组合物。

<剥离试验(peel test)>

将实施例和比较例的各树脂组合物涂布于电解铜箔(厚度:35μm)的一面,制作2片具有树脂层(厚度:145μm)的片材。

接着,对2个片材进行热压(3.0MPa、120℃、20min)使树脂层彼此贴合,从片材的背面剥离1片铜箔。

然后,在剥离了该铜箔后的面上配置铝板,通过热压(2.0MPa,120℃,20min)使片转贴于铝板,进一步从该片材上剥离铜箔,由此得到半固化状态的片材。

接着,在该半固化状态的片材上层压被粘物(铜箔1oz),通过热压(2.0MPa、180℃、120min)使树脂层与被粘物成为一体,并使树脂层充分固化。固化后,将成为一体的树脂层和被粘物切成20mm×100mm的尺寸。将切出物的被粘物加工(蚀刻)成宽度10mm,制作剥离试验用测试片。

对该测试片以50mm/min的剥离速度实施90°剥离测试,通过剥离强度评价被粘物与树脂层的粘接强度。

结果如下述表1所示。下述表1中,将6次试验得到的各值的算术平均值Ave(平均值)作为剥离强度示出。

[表1]

如表1所示,可确认实施例1和实施例2的树脂组合物与比较例的树脂组合物相比,固化物的剥离强度提高了约30%。

另外,可确认实施例3和实施例4的树脂组合物与比较例的树脂组合物相比,固化物的剥离强度提高了55%以上。

需要说明的是,导热率均为11W/mK。

如上所述,可以认为,通过实施例的特定的偶联剂,可提高固化后的固化物的内聚破坏强度。可以认为,由于内聚破坏被抑制时固化物本身的破坏被抑制,因此被粘物与固化物的界面处的剥离力可以直接地反映粘接力。

11页详细技术资料下载
上一篇:一种医用注射器针头装配设备
下一篇:高耐电压散热绝缘性树脂组合物和使用其的电子部件

网友询问留言

已有0条留言

还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!

精彩留言,会给你点赞!