JP2021113267A - Thermosetting resin composition, electronic apparatus, method for producing thermally conductive material, and method for producing thermosetting resin composition - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱硬化性樹脂組成物、電子装置、熱伝導性材料の製造方法、熱硬化性樹脂組成物の製造方法に関する。 The present invention relates to a thermosetting resin composition, an electronic device, a method for producing a heat conductive material, and a method for producing a thermosetting resin composition.
これまで熱硬化性樹脂組成物について様々な開発がなされてきた。この種の技術として、例えば、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、窒化ホウ素およびエポキシ樹脂を含む樹脂組成物が記載されている(特許文献1の請求項など)。 So far, various developments have been made on thermosetting resin compositions. As a technique of this kind, for example, the technique described in Patent Document 1 is known. Patent Document 1 describes a resin composition containing boron nitride and an epoxy resin (claims of Patent Document 1 and the like).
しかしながら、本発明者が検討した結果、上記特許文献1に記載の樹脂組成物において、熱伝導性の点で改善の余地があることが判明した。 However, as a result of examination by the present inventor, it has been found that the resin composition described in Patent Document 1 has room for improvement in terms of thermal conductivity.
本発明者はさらに検討したところ、無機粒子の表面処理を適切に選択することによって熱硬化性樹脂組成物の硬化物における熱伝導率を制御できることを見出した。このような知見に基づきさらに鋭意研究したところ、所定のリン酸化合物によって表面処理された無機粒子を用いることによって、熱硬化性樹脂組成物の硬化物における熱伝導率を向上できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of further studies, the present inventor has found that the thermal conductivity of the cured product of the thermosetting resin composition can be controlled by appropriately selecting the surface treatment of the inorganic particles. As a result of further diligent research based on such findings, it was found that the thermal conductivity of the cured product of the thermosetting resin composition can be improved by using the inorganic particles surface-treated with a predetermined phosphoric acid compound, and the present invention has been found. Has been completed.
本発明によれば、
エポキシ樹脂と、
表面処理剤で表面処理された無機粒子と、を含む、熱硬化性樹脂組成物であって、
前記表面処理剤が、下記一般式Aで表されるリン化合物を含み、
前記無機粒子が、アルミナ、炭化珪素、窒化ホウ素からなる群から選ばれる一または二以上を含む、
熱硬化性樹脂組成物が提供される。
[一般式A]
X−P(=O)(OR)2
(上記一般式A中、Xは、置換または無置換の炭素数6〜20の芳香族基、Rは、互いに同一でも異なってもよく、水素原子又はアルキル基を表す。)
According to the present invention
Epoxy resin and
A thermosetting resin composition containing inorganic particles surface-treated with a surface treatment agent.
The surface treatment agent contains a phosphorus compound represented by the following general formula A and contains.
The inorganic particles contain one or more selected from the group consisting of alumina, silicon carbide, and boron nitride.
Thermosetting resin compositions are provided.
[General formula A]
XP (= O) (OR) 2
(In the above general formula A, X is a substituted or unsubstituted aromatic group having 6 to 20 carbon atoms, and R may be the same or different from each other, and represents a hydrogen atom or an alkyl group.)
また本発明によれば、
基板と、
基板上に設けられた電子部品と、
前記電子部品を封止する封止材と、を備え、
前記封止材が、上記の熱硬化性樹脂組成物の硬化物で構成される、
電子装置が提供される。
Further, according to the present invention.
With the board
Electronic components provided on the board and
A sealing material for sealing the electronic component is provided.
The sealing material is composed of a cured product of the above thermosetting resin composition.
Electronic devices are provided.
また本発明によれば、
無機粒子の表面に表面処理剤を表面処理する工程を含む、熱伝導性材料の製造方法であって、
前記表面処理剤が、上記一般式Aで表されるリン化合物を含み、
前記無機粒子が、アルミナ、炭化珪素、窒化ホウ素からなる群から選ばれる一または二以上を含む、
熱伝導性材料の製造方法が提供される。
Further, according to the present invention.
A method for producing a thermally conductive material, which comprises a step of surface-treating a surface treatment agent on the surface of inorganic particles.
The surface treatment agent contains a phosphorus compound represented by the general formula A.
The inorganic particles contain one or more selected from the group consisting of alumina, silicon carbide, and boron nitride.
A method for producing a thermally conductive material is provided.
また本発明によれば、
上記の熱伝導性材料の製造方法で得られた熱伝導性材料と、エポキシ樹脂と、を混合する工程を含む、熱硬化性樹脂組成物の製造方法が提供される。
Further, according to the present invention.
Provided is a method for producing a thermosetting resin composition, which comprises a step of mixing the thermally conductive material obtained by the above-mentioned method for producing a thermally conductive material and an epoxy resin.
本発明によれば、熱伝導性に熱硬化性樹脂組成物、それを用いた電子装置、熱伝導性材料の製造方法、及び熱硬化性樹脂組成物の製造方法が提供される。 According to the present invention, a thermosetting resin composition, an electronic device using the same, a method for producing a thermally conductive material, and a method for producing a thermosetting resin composition are provided.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。また、図は概略図であり、実際の寸法比率とは一致していない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all drawings, similar components are designated by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate. Moreover, the figure is a schematic view and does not match the actual dimensional ratio.
本実施形態の熱硬化性樹脂組成物を概説する。 The thermosetting resin composition of this embodiment is outlined.
熱硬化性樹脂組成物は、エポキシ樹脂と、表面処理剤で表面処理された無機粒子と、を含む。その表面処理剤は、下記一般式Aで表されるリン化合物を含む。無機粒子が、アルミナ、炭化珪素、窒化ホウ素からなる群から選ばれる一または二以上を含む。
[一般式A]
X−P(=O)(OR)2
(上記一般式A中、Xは、置換または無置換の炭素数6〜20の芳香族基、Rは、互いに同一でも異なってもよく、水素原子又はアルキル基を表す。)
The thermosetting resin composition contains an epoxy resin and inorganic particles surface-treated with a surface treatment agent. The surface treatment agent contains a phosphorus compound represented by the following general formula A. Inorganic particles include one or more selected from the group consisting of alumina, silicon carbide, boron nitride.
[General formula A]
XP (= O) (OR) 2
(In the above general formula A, X is a substituted or unsubstituted aromatic group having 6 to 20 carbon atoms, and R may be the same or different from each other, and represents a hydrogen atom or an alkyl group.)
本発明者の知見によれば、所定のリン酸化合物によって表面処理された無機粒子を用いることによって、熱硬化性樹脂組成物の硬化物における熱伝導率を向上できることが見出された。 According to the findings of the present inventor, it has been found that the thermal conductivity of a cured product of a thermosetting resin composition can be improved by using inorganic particles surface-treated with a predetermined phosphoric acid compound.
詳細なメカニズムは定かでないが、芳香族基Xと極性基ORとを有するリン化合物が粒子表面に結合することで、無機粒子の樹脂へのなじみや、樹脂組成物中における分散性が高まるため、無機粒子による熱伝導性の効果が一層得られる、と考えられる。リン化合物は、無機粒子の表面に対して、例えば、無機酸化物のM(金属)−O(酸素)のOに結合し脱水縮合で結合を形成する場合や、水酸基等の官能基と脱水縮合することによって結合を形成する場合がある。 Although the detailed mechanism is not clear, the bonding of the phosphorus compound having an aromatic group X and the polar group OR to the particle surface enhances the familiarity of the inorganic particles with the resin and the dispersibility in the resin composition. It is considered that the effect of thermal conductivity due to the inorganic particles can be further obtained. The phosphorus compound binds to the surface of the inorganic particles by, for example, O of M (metal) -O (oxygen) of the inorganic oxide to form a bond by dehydration condensation, or dehydration condensation with a functional group such as a hydroxyl group. May form a bond by doing so.
本実施形態の熱硬化性樹脂組成物は、例えば、電気・電子機器の、放熱材料、絶縁材料、半導体封止材料として用いることが可能である。この半導体封止材料は、例えば、半導体チップなどの電子部品を封止する封止材を形成するための熱硬化性樹脂組成物等が挙げられる。 The thermosetting resin composition of the present embodiment can be used, for example, as a heat radiating material, an insulating material, or a semiconductor encapsulating material for electrical / electronic equipment. Examples of the semiconductor encapsulating material include a thermosetting resin composition for forming a encapsulant for encapsulating an electronic component such as a semiconductor chip.
電気・電子機器は、たとえば、通常の半導体装置(電子部品として半導体素子を備える電子装置)やパワーモジュール(電子部品としてパワー半導体素子を備える電子装置)等を用いることができる。パワー半導体素子は、SiC、GaN、Ga2O3、または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ため、通常のシリコンチップ(半導体素子)よりも発熱量が大きくなるので、さらに高温の環境下で動作することになる。パワー半導体素子には、たとえば、200℃以上や250℃以上等の高温の動作環境下で、長時間の使用が要求される。パワー半導体素子の具体例としては、たとえば、整流ダイオード、パワートランジスタ、パワーMOSFET、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)、サイリスタ、ゲートターンオフサイリスタ(GTO)、トライアック等が挙げられる。 As the electric / electronic device, for example, an ordinary semiconductor device (an electronic device having a semiconductor element as an electronic component), a power module (an electronic device having a power semiconductor element as an electronic component), or the like can be used. Power semiconductor devices are made from wide bandgap materials such as SiC, GaN, Ga 2 O 3 , or diamond and are designed to be used at high voltage and high currents, so they are usually silicon. Since the amount of heat generated is larger than that of a chip (semiconductor element), it operates in a higher temperature environment. Power semiconductor devices are required to be used for a long time in a high temperature operating environment such as 200 ° C. or higher or 250 ° C. or higher. Specific examples of the power semiconductor element include a rectifier diode, a power transistor, a power MOSFET, an insulated gate bipolar transistor (IGBT), a thyristor, a gate turn-off thyristor (GTO), a triac, and the like.
本実施形態の熱硬化性樹脂組成物によれば、パワーモジュールに用いることができる半導体封止材料を提供することができる。 According to the thermosetting resin composition of the present embodiment, it is possible to provide a semiconductor encapsulating material that can be used for a power module.
以下、本実施形態の熱硬化性樹脂組成物を詳述する。 Hereinafter, the thermosetting resin composition of the present embodiment will be described in detail.
熱硬化性樹脂組成物は、エポキシ樹脂および凝集窒化ホウ素粒子を含む。 The thermosetting resin composition contains an epoxy resin and aggregated boron nitride particles.
(エポキシ樹脂)
エポキシ樹脂は、1分子内に2以上のエポキシ基を有する化合物であり、モノマー、オリゴマー、ポリマー全般を用いることができ、その分子量や分子構造は特に限定されない。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(Epoxy resin)
The epoxy resin is a compound having two or more epoxy groups in one molecule, and monomers, oligomers, and polymers in general can be used, and the molecular weight and molecular structure thereof are not particularly limited. These may be used alone or in combination of two or more.
エポキシ樹脂としては、たとえば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールE型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスフェノールM型エポキシ樹脂(4,4’−(1,3−フェニレンジイソプリジエン)ビスフェノール型エポキシ樹脂)、ビスフェノールP型エポキシ樹脂(4,4’−(1,4−フェニレンジイソプリジエン)ビスフェノール型エポキシ樹脂)、ビスフェノールZ型エポキシ樹脂(4,4’−シクロヘキシジエンビスフェノール型エポキシ樹脂)等のビスフェノール型エポキシ樹脂;フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、トリスフェノール基メタン型ノボラック型エポキシ樹脂、テトラフェノール基エタン型ノボラック型エポキシ樹脂,縮合環芳香族炭化水素構造を有するノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂;ビフェニル型エポキシ樹脂;キシリレン型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂等のアリールアルキレン型エポキシ樹脂;ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ナフタレンジオール型エポキシ樹脂、2官能ないし4官能エポキシ型ナフタレン樹脂、ビナフチル型エポキシ樹脂、ナフタレンアラルキル型エポキシ樹脂等のナフタレン型エポキシ樹脂;アントラセン型エポキシ樹脂;フェノキシ型エポキシ樹脂;ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂;ノルボルネン型エポキシ樹脂;アダマンタン型エポキシ樹脂;フルオレン型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Examples of the epoxy resin include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol E type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, and bisphenol M type epoxy resin (4,4'-(1,3-phenylenediiso). Pridiene) bisphenol type epoxy resin), bisphenol P type epoxy resin (4,4'-(1,4-phenylenediisopridiene) bisphenol type epoxy resin), bisphenol Z type epoxy resin (4,4'-cyclohexy) Bisphenol type epoxy resin such as dienbisphenol type epoxy resin); phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, trisphenol group methane type novolac type epoxy resin, tetraphenol group ethane type novolac type epoxy resin, condensed ring aromatic carbonization Novolak type epoxy resin such as novolak type epoxy resin having a hydrogen structure; biphenyl type epoxy resin; arylalkylene type epoxy resin such as xylylene type epoxy resin and biphenyl aralkyl type epoxy resin; naphthylene ether type epoxy resin, naphthol type epoxy resin, Naphthalene type epoxy resin such as naphthalenediol type epoxy resin, bifunctional to tetrafunctional epoxy type naphthalene resin, binaphthyl type epoxy resin, naphthalene aralkyl type epoxy resin; anthracene type epoxy resin; phenoxy type epoxy resin; dicyclopentadiene type epoxy resin; Norbornen type epoxy resin; Adamantane type epoxy resin; Fluorene type epoxy resin and the like can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
エポキシ樹脂の含有量の下限は、例えば、熱硬化性樹脂組成物の固形分100質量部に対して、0.1質量部以上であることが好ましく、0.3質量部以上であることがより好ましく、0.5質量部以上であることがさらに好ましい。これによって、成形時の熱硬化性樹脂組成物の流動性を適切に制御できる。一方、エポキシ樹脂の含有量の上限は、例えば、熱硬化性樹脂組成物の固形分100質量部に対して、20質量部以下であることが好ましく、15質量部以下であることがより好ましく、10質量部以下であることが更に好ましい。これにより、熱硬化性樹脂組成物の線膨張係数を適切な範囲内とすることができる。したがって、高温保管特性を向上することができる。 The lower limit of the content of the epoxy resin is, for example, preferably 0.1 part by mass or more, and more preferably 0.3 part by mass or more, based on 100 parts by mass of the solid content of the thermosetting resin composition. It is preferably 0.5 parts by mass or more, and more preferably 0.5 parts by mass or more. Thereby, the fluidity of the thermosetting resin composition at the time of molding can be appropriately controlled. On the other hand, the upper limit of the content of the epoxy resin is, for example, preferably 20 parts by mass or less, more preferably 15 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of the solid content of the thermosetting resin composition. It is more preferably 10 parts by mass or less. Thereby, the coefficient of linear expansion of the thermosetting resin composition can be set within an appropriate range. Therefore, the high temperature storage characteristics can be improved.
なお、本実施形態において、熱硬化性樹脂組成物の固形分とは、熱硬化性樹脂組成物に含まれる成分のうち、溶媒を除く成分の合計のことを示す。
本明細書中、「〜」は、特に明示しない限り、上限と下限を含むことを表す。
In the present embodiment, the solid content of the thermosetting resin composition means the total of the components contained in the thermosetting resin composition excluding the solvent.
In the present specification, "~" means that an upper limit and a lower limit are included unless otherwise specified.
熱硬化性樹脂組成物は、エポキシ樹脂の他に、他の熱硬化性樹脂を含んでもよいが、含まなくてもよい。
他の熱硬化性樹脂としては、例えば、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、またフェノール誘導体これらの誘導体等が挙げられる。これらの熱硬化性樹脂は、1分子内に反応性官能基を2個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般を用いることができ、その分子量や分子構造は特に限定されない。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
The thermosetting resin composition may or may not contain other thermosetting resins in addition to the epoxy resin.
Examples of other thermosetting resins include polyimide resins, benzoxazine resins, unsaturated polyester resins, phenol resins, melamine resins, silicone resins, bismaleimide resins, acrylic resins, and derivatives of these phenol derivatives. As these thermosetting resins, monomers, oligomers, and polymers having two or more reactive functional groups in one molecule can be used in general, and the molecular weight and molecular structure thereof are not particularly limited. These may be used alone or in combination of two or more.
(硬化剤)
上記熱硬化性樹脂組成物は、必要に応じて、硬化剤を含むことができる。
上記硬化剤としては、熱硬化性樹脂の種類に応じて選択され、これと反応するものであれば特に限定されない。硬化剤としては、具体的には、重付加型の硬化剤、触媒型の硬化剤、および縮合型の硬化剤などが挙げられる。
(Hardener)
The thermosetting resin composition may contain a curing agent, if necessary.
The curing agent is selected according to the type of the thermosetting resin, and is not particularly limited as long as it reacts with the thermosetting resin. Specific examples of the curing agent include a polyaddition type curing agent, a catalytic type curing agent, and a condensation type curing agent.
上記重付加型の硬化剤としては、具体的には、ジエチレントリアミン(DETA)、トリエチレンテトラミン(TETA)、メタキシレリレンジアミン(MXDA)などの脂肪族ポリアミン;ジアミノジフェニルメタン(DDM)、m−フェニレンジアミン(MPDA)、ジアミノジフェニルスルホン(DDS)などの芳香族ポリアミン;ジシアンジアミド(DICY)、有機酸ジヒドララジドなどのポリアミン化合物;ヘキサヒドロ無水フタル酸(HHPA)、メチルテトラヒドロ無水フタル酸(MTHPA)などの脂環族酸無水物;無水トリメリット酸(TMA)、無水ピロメリット酸(PMDA)、ベンゾフェノンテトラカルボン酸(BTDA)などの芳香族酸無水物などの酸無水物;ノボラック型フェノール樹脂、ポリビニルフェノール、アラルキル型フェノール樹脂などのフェノール樹脂系硬化剤;ポリサルファイド、チオエステル、チオエーテルなどのポリメルカプタン化合物;イソシアネートプレポリマー、ブロック化イソシアネートなどのイソシアネート化合物;カルボン酸含有ポリエステル樹脂などの有機酸類などが挙げられる。重付加型の硬化剤としては、上記具体例のうち、1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。 Specific examples of the heavy addition type curing agent include aliphatic polyamines such as diethylenetriamine (DETA), triethylenetetramine (TETA), and metaxylerylene diamine (MXDA); diaminodiphenylmethane (DDM), m-phenylene. Aromatic polyamines such as diamine (MPDA) and diaminodiphenylsulfone (DDS); polyamine compounds such as diocyandiamide (DICY) and organic acid dihydralide; alicyclic such as hexahydrophthalic anhydride (HHPA) and methyltetrahydrophthalic anhydride (MTHPA). Group Acid Anhydrides; Acid anhydrides such as aromatic acid anhydrides such as trimellitic anhydride (TMA), pyromellitic anhydride (PMDA), benzophenone tetracarboxylic acid (BTDA); novolak type phenolic resin, polyvinylphenol, aralkyl Examples thereof include phenol resin-based curing agents such as type phenol resins; polyether compounds such as polysulfide, thioester and thioether; isocyanate compounds such as isocyanate prepolymer and blocked isocyanate; and organic acids such as carboxylic acid-containing polyester resin. As the heavy addition type curing agent, one or a combination of two or more of the above specific examples can be used.
上記触媒型の硬化剤としては、具体的には、ベンジルジメチルアミン(BDMA)、2,4,6−トリスジメチルアミノメチルフェノール(DMP−30)などの3級アミン化合物;2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール(EMI24)などのイミダゾール化合物;BF3錯体などのルイス酸などが挙げられる。触媒型の硬化剤としては、上記具体例のうち、1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。 Specific examples of the catalytic curing agent include tertiary amine compounds such as benzyldimethylamine (BDMA) and 2,4,6-trisdimethylaminomethylphenol (DMP-30); 2-methylimidazole, 2 Examples include imidazole compounds such as −ethyl-4-methylimidazole (EMI24); Lewis acids such as the BF3 complex. As the catalyst type curing agent, one or a combination of two or more of the above specific examples can be used.
上記縮合型の硬化剤としては、具体的には、レゾール型フェノール樹脂;メチロール基含有尿素樹脂などの尿素樹脂;メチロール基含有メラミン樹脂などのメラミン樹脂などが挙げられる。縮合型の硬化剤としては、上記具体例のうち、1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。 Specific examples of the condensation type curing agent include a resol type phenol resin; a urea resin such as a methylol group-containing urea resin; and a melamine resin such as a methylol group-containing melamine resin. As the condensation type curing agent, one or a combination of two or more of the above specific examples can be used.
硬化剤としては、上記具体例のうち、フェノール樹脂系硬化剤を含んでもよい。
上記フェノール樹脂系硬化剤としては、フェノール樹脂を用いることができ、具体的には、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ナフトールノボラック樹脂、アミノトリアジンノボラック樹脂、ノボラック樹脂、トリスフェニルメタン型のフェノールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂;テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂等の変性フェノール樹脂;フェニレン骨格及び/又はビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレン骨格及び/又はビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル樹脂等のアラルキル型樹脂;ビスフェノールA、ビスフェノールF等のビスフェノール化合物;レゾール型フェノール樹脂等が挙げられる。
これらは1種類を単独で用いても2種類以上を併用してもよい。これらの中でも、ガラス転移温度の向上及び線膨張係数の低減の観点から、ノボラック型フェノール樹脂を用いることができる。
As the curing agent, a phenol resin-based curing agent may be included in the above specific examples.
As the phenol resin-based curing agent, a phenol resin can be used, and specifically, a phenol novolac resin, a cresol novolac resin, a naphthol novolac resin, an aminotriazine novolac resin, a novolak resin, and a trisphenylmethane type phenol novolac resin. Novolac-type phenol resin such as; terpen-modified phenol resin, modified phenol resin such as dicyclopentadiene-modified phenol resin; phenol aralkyl resin having a phenylene skeleton and / or biphenylene skeleton, naphthol aralkyl resin having a phenylene skeleton and / or biphenylene skeleton, etc. Aralkyl type resin; bisphenol compound such as bisphenol A and bisphenol F; resol type phenol resin and the like can be mentioned.
These may be used alone or in combination of two or more. Among these, a novolak type phenol resin can be used from the viewpoint of improving the glass transition temperature and reducing the coefficient of linear expansion.
硬化剤の含有量は、エポキシ樹脂の含有量に応じて適切に設定できる。 The content of the curing agent can be appropriately set according to the content of the epoxy resin.
(無機粒子)
無機粒子は、表面に表面処理剤を用いて表面処理が施された熱伝導性フィラーを含む。
無機粒子は、アルミナ、炭化珪素、窒化ホウ素からなる群から選ばれる一または二以上を含む。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(Inorganic particles)
The inorganic particles include a thermally conductive filler whose surface has been surface-treated with a surface-treating agent.
Inorganic particles include one or more selected from the group consisting of alumina, silicon carbide and boron nitride. These may be used alone or in combination of two or more.
アルミナ、炭化ケイ素、窒化ホウ素のいずれも、粉末状のものを使用できる。粉末状の無機粒子は、粗大粒子が櫛分によって除去されたものを使用してもよく、例えば、50μmカット品や45μmカット品などの、篩を通過した微粉を用いてもよい。 As all of alumina, silicon carbide and boron nitride, powdery ones can be used. As the powdery inorganic particles, those in which coarse particles have been removed by a comb may be used, and for example, fine powder that has passed through a sieve, such as a 50 μm cut product or a 45 μm cut product, may be used.
無機粒子の、体積基準粒度分布における累積頻度が50%となる粒子径d50は、例えば、0.1μm〜30μm、好ましくは0.2μm〜28μm、より好ましくは0.5μm〜25μmである。上記下限値以上とすることで、樹脂組成物の溶融粘度を低減できる。上記上限値以下とすることで、熱伝導性を向上できる。 The particle size d50 at which the cumulative frequency of the inorganic particles in the volume-based particle size distribution is 50% is, for example, 0.1 μm to 30 μm, preferably 0.2 μm to 28 μm, and more preferably 0.5 μm to 25 μm. By setting it to the above lower limit value or more, the melt viscosity of the resin composition can be reduced. By setting it to the above upper limit value or less, the thermal conductivity can be improved.
無機粒子の粒子径は、例えば、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置などを用いて測定することができる。 The particle size of the inorganic particles can be measured by using, for example, a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring device or the like.
無機粒子を用いた熱伝導性材料の製造方法について説明する。
熱伝導性材料の製造方法は、上記の無機粒子の表面に表面処理剤を表面処理する工程を含む。
A method for producing a thermally conductive material using inorganic particles will be described.
The method for producing a thermally conductive material includes a step of surface-treating a surface treatment agent on the surface of the above-mentioned inorganic particles.
表面処理剤は、下記一般式Aで表されるリン化合物を含む。
[一般式A]
X−P(=O)(OR)2
The surface treatment agent contains a phosphorus compound represented by the following general formula A.
[General formula A]
XP (= O) (OR) 2
上記一般式A中、Xは、置換または無置換の炭素数6〜20の芳香族基、Rは、互いに同一でも異なってもよく、水素原子又はアルキル基を表す。置換基としては、例えば、カルボキシル基、アルキル基、ヒドロキシ基及びアミノ基などを包含する。 In the above general formula A, X is a substituted or unsubstituted aromatic group having 6 to 20 carbon atoms, and R may be the same or different from each other, and represents a hydrogen atom or an alkyl group. The substituent includes, for example, a carboxyl group, an alkyl group, a hydroxy group, an amino group and the like.
一般式A中、炭素数6〜20の芳香族基は、フェニル基であってもよい。
一般式A中、アルキル基は、直鎖、又は分岐の炭素数1〜4のアルキル基でもよく、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基等が挙げられる。
In the general formula A, the aromatic group having 6 to 20 carbon atoms may be a phenyl group.
In the general formula A, the alkyl group may be a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, for example, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, or t-butyl. Group etc. can be mentioned.
一般式AのRは、リン化合物の1分子中において、少なくとも1つ、好ましくは2つが水素原子であることが好ましい。 It is preferable that at least one, preferably two, of R in the general formula A are hydrogen atoms in one molecule of the phosphorus compound.
表面処理剤は、例えば、一般式A中の芳香族基がフェニル基であるリン化合物を含むことが好ましく、フェニルホスホン酸を含むことがより好ましい。 The surface treatment agent preferably contains, for example, a phosphorus compound in which the aromatic group in the general formula A is a phenyl group, and more preferably contains phenylphosphonic acid.
上記の表面処理剤を用いた無機粒子の表面処理方法を説明する。
まず、上記のリン化合物を溶媒に混合して、溶液状の表面処理剤を調整する。
表面処理剤中のリン化合物の濃度の下限は、例えば、0.001mol/L以上、好ましくは0.005mol/L以上、より好ましくは0.01mol/L以上である。これにより、熱伝導率を向上させることができる。一方、表面処理剤中のリン化合物の濃度の上限は、例えば、1.0mol/L以下、好ましくは0.5mol/L以下、より好ましくは0.3mol/L以下である。これにより、樹脂成分となじみが悪くなることを抑制できる。
A method for surface-treating inorganic particles using the above-mentioned surface-treating agent will be described.
First, the above phosphorus compound is mixed with a solvent to prepare a solution-like surface treatment agent.
The lower limit of the concentration of the phosphorus compound in the surface treatment agent is, for example, 0.001 mol / L or more, preferably 0.005 mol / L or more, and more preferably 0.01 mol / L or more. Thereby, the thermal conductivity can be improved. On the other hand, the upper limit of the concentration of the phosphorus compound in the surface treatment agent is, for example, 1.0 mol / L or less, preferably 0.5 mol / L or less, and more preferably 0.3 mol / L or less. As a result, it is possible to prevent the resin component from becoming unfamiliar with the resin component.
続いて、溶液状の表面処理剤中に、無機粒子を導入する。表面処理剤と無機粒子との混合割合は、適宜変更可能であるが、例えば、体積換算で、40:60〜60:40、好ましくは50:50程度としてもよい。
なお、粉末状の無機粒子を、あるいは無機粒子を所定の分散溶媒に分散させた分散媒を、溶液状の表面処理剤に導入してもよい。
Subsequently, the inorganic particles are introduced into the solution-like surface treatment agent. The mixing ratio of the surface treatment agent and the inorganic particles can be appropriately changed, but may be, for example, 40:60 to 60:40, preferably about 50:50 in terms of volume.
In addition, powdery inorganic particles or a dispersion medium in which the inorganic particles are dispersed in a predetermined dispersion solvent may be introduced into a solution-like surface treatment agent.
続いて、表面処理剤と無機粒子との混合溶液を攪拌する。攪拌操作としては、公知の方法が使用できるが、例えば、混合溶液を含む容器を、約2〜20時間程度回転させる方法を用いてもよい。攪拌は、室温25℃で行ってもよいが、溶媒が揮発しない程度に加熱してもよい。 Subsequently, the mixed solution of the surface treatment agent and the inorganic particles is stirred. As the stirring operation, a known method can be used, but for example, a method of rotating the container containing the mixed solution for about 2 to 20 hours may be used. The stirring may be performed at room temperature of 25 ° C., or may be heated to such an extent that the solvent does not volatilize.
上記の溶媒としては、リン化合物を溶解するものであれば特に限定されないが、例えば、ヒドロキシ基等の水溶性基を有する有機溶媒を使用してもよく、具体的には、アルコール系溶媒を用いてもよい。
また溶媒は、25℃、大気圧下で揮発し難いものを使用してもよく、例えば、沸点が50℃以上、好ましくは80℃以上、より好ましくは100℃以上のものがよい。溶媒は、1またな二以上を含む混合溶媒であってもよい。
この中でも、リン化合物の溶解性、不揮発性の観点から、1−メトキシ−2−プロパノール、エタノール等を使用できる。
The above solvent is not particularly limited as long as it dissolves a phosphorus compound, but for example, an organic solvent having a water-soluble group such as a hydroxy group may be used, and specifically, an alcohol solvent is used. You may.
Further, as the solvent, a solvent which is hard to volatilize under atmospheric pressure at 25 ° C. may be used, and for example, a solvent having a boiling point of 50 ° C. or higher, preferably 80 ° C. or higher, more preferably 100 ° C. or higher is preferable. The solvent may be a mixed solvent containing one or two or more.
Among these, 1-methoxy-2-propanol, ethanol and the like can be used from the viewpoint of solubility and non-volatility of the phosphorus compound.
必要に応じて、混合溶液を濾過してもよく、濾過後の濾残物を洗浄してもよい。洗浄液としては、水や使用した溶媒などを用いてもよい。 If necessary, the mixed solution may be filtered, or the filtered residue after filtration may be washed. As the cleaning liquid, water, the solvent used, or the like may be used.
その後、混合溶液中、あるいは濾残物中に残存する溶媒を除去する。溶媒を除去する方法は、公知の手段を使用できるが、減圧乾燥、加熱乾燥などが用いられる。 Then, the solvent remaining in the mixed solution or the filter residue is removed. As a method for removing the solvent, known means can be used, but vacuum drying, heat drying and the like are used.
このように表面処理する工程は、室温での乾燥処理、室温かつ減圧下での乾燥処理、及び25℃〜50℃かつ減圧下で乾燥処理のいずれかを含むことができる。 The step of surface treatment as described above can include any of a drying treatment at room temperature, a drying treatment at room temperature and under reduced pressure, and a drying treatment at 25 ° C. to 50 ° C. and under reduced pressure.
また、表面処理方法の一例として、無機粒子をヘンシェルミキサー中で回転させながら、エタノール(溶媒)にリン化合物を溶解させた表面処理剤をそこに徐々に滴下させて、無機粒子と表面処理剤とを混合させ、得られた混合物をミキサー中で乾燥させる方法を採用してもよい。 Further, as an example of the surface treatment method, while rotating the inorganic particles in a Henshell mixer, a surface treatment agent in which a phosphorus compound is dissolved in ethanol (solvent) is gradually dropped therein to form the inorganic particles and the surface treatment agent. May be adopted, and the obtained mixture is dried in a mixer.
以上の表面処理方法によって、熱伝導性材料として、リン化合物によって表面処理された無機粒子が得られる。 By the above surface treatment method, inorganic particles surface-treated with a phosphorus compound can be obtained as a heat conductive material.
リン化合物は無機粒子の表面に、化学的、物理的、あるいは両方によって結合している。すなわち、表面処理された無機粒子は、その表面の少なくとも一部がリン化合物からなる有機層によって被覆された状態となる。
このとき、表面に結合したリン化合物は、フェニル基などのX基を外側に、ヒドロキシ基などのOR基を内側となるように配置していると推察される。
Phosphorus compounds are chemically, physically, or both attached to the surface of the inorganic particles. That is, the surface-treated inorganic particles are in a state in which at least a part of the surface thereof is covered with an organic layer made of a phosphorus compound.
At this time, it is presumed that the phosphorus compound bonded to the surface has an X group such as a phenyl group on the outside and an OR group such as a hydroxy group on the inside.
本発明者の考えによれば、詳細なメカニズムは定かではないが、リン化合物中に所定のフェニル基およびヒドロキシ基があることによって、疎水性と親水性のバランスが適切となるため、樹脂組成物中でのなじみが一層良好となるとともに、パイ電子の重なりと水素結合のバランスが適切となるためリン酸化合物と無機粒子との結合が強固になる、と考えられる。 According to the idea of the present inventor, the detailed mechanism is not clear, but the presence of predetermined phenyl groups and hydroxy groups in the phosphorus compound makes the balance between hydrophobicity and hydrophilicity appropriate, and thus the resin composition. It is considered that the familiarity in the inside is further improved, and the balance between the overlap of pi-electrons and the hydrogen bond is appropriate, so that the bond between the phosphoric acid compound and the inorganic particles is strengthened.
上記の無機粒子の含有量の下限は、熱硬化性樹脂組成物の固形分100質量部に対して、例えば、60質量部以上であることが好ましく、70質量部以上であることがより好ましく、80質量部以上であることが好ましい。これにより、熱硬化性樹脂組成物の硬化物における熱伝導率を向上させることができる。一方、無機粒子の含有量の上限は、熱硬化性樹脂組成物の固形分に対して、例えば、98質量部未満であることが好ましく、95質量部以下であることがより好ましく、93質量部以下であることが好ましい。これにより、熱硬化性樹脂組成物の粘度を、混合工程を行う好適な範囲に調節することができる。 The lower limit of the content of the inorganic particles is preferably, for example, 60 parts by mass or more, more preferably 70 parts by mass or more, with respect to 100 parts by mass of the solid content of the thermosetting resin composition. It is preferably 80 parts by mass or more. Thereby, the thermal conductivity of the cured product of the thermosetting resin composition can be improved. On the other hand, the upper limit of the content of the inorganic particles is preferably less than 98 parts by mass, more preferably 95 parts by mass or less, and 93 parts by mass with respect to the solid content of the thermosetting resin composition. The following is preferable. Thereby, the viscosity of the thermosetting resin composition can be adjusted to a suitable range for performing the mixing step.
熱硬化性樹脂組成物は、上記の表面処理剤によって表面処理された無機粒子の他に、カップリング処理等の他の表面処理がなされた充填材、あるいは表面処理がされていない充填材を含んでもよい。 The thermosetting resin composition contains, in addition to the inorganic particles surface-treated by the above-mentioned surface treatment agent, a filler having another surface treatment such as a coupling treatment or a filler having no surface treatment. It may be.
充填材として、無機充填材または有機充填材が用いられる。
無機充填材としては、例えば、溶融破砕シリカ、溶融球状シリカ、結晶性シリカ、2次凝集シリカ、微粉シリカなどのシリカ;アルミナ、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、酸化チタン、炭化ケイ素、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、チタンホワイトなどの金属化合物;タルク;クレー;マイカ;ガラス繊維などが挙げられる。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
As the filler, an inorganic filler or an organic filler is used.
Examples of the inorganic filler include fused crushed silica, molten spherical silica, crystalline silica, secondary aggregated silica, fine powder silica and other silica; alumina, silicon nitride, aluminum nitride, boron nitride, titanium oxide, silicon carbide and hydroxide. Metal compounds such as aluminum, magnesium hydroxide, titanium white; talc; clay; mica; glass fiber and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
(その他の成分)
熱硬化性樹脂組成物は、必要に応じて、カップリング剤、流動性付与剤、離型剤、イオン捕捉剤、硬化促進剤、低応力剤、着色剤及び難燃剤等の各種添加剤のうち1種または2種以上を適宜配合することができる。
(Other ingredients)
The thermosetting resin composition is, if necessary, among various additives such as a coupling agent, a fluidity imparting agent, a mold release agent, an ion scavenger, a curing accelerator, a low stress agent, a coloring agent and a flame retardant. One type or two or more types can be appropriately blended.
(カップリング剤)
カップリング剤としては、具体的には、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランなどのビニルシラン;2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシランなどのエポキシシラン;p−スチリルトリメトキシシランなどのスチリルシラン;3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシランなどのメタクリルシラン;3−アクリロキシプロピルトリメトキシシランなどのアクリルシラン;N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−トリエトキシシリル−N−(1,3−ジメチル−ブチリデン)プロピルアミン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、フェニルアミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノシラン;イソシアヌレートシラン;アルキルシラン;3−ウレイドプロピルトリアルコキシシランなどのウレイドシラン;3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどのメルカプトシラン;3−イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどのイソシアネートシラン;チタン系化合物;アルミニウムキレート類;アルミニウム/ジルコニウム系化合物などが挙げられる。カップリング剤としては、上記具体例のうち1種または2種以上を配合することができる。
(Coupling agent)
Specific examples of the coupling agent include vinyl silanes such as vinyl trimethoxysilane and vinyl triethoxysilane; 2- (3,4-epylcyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3 -Epoxysilanes such as glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane; styrylsilanes such as p-styryltrimethoxysilane; 3-methacryloxypropyl Methacrylic silanes such as methyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane; acrylic silanes such as 3-acryloxypropyltrimethoxysilane; N -2- (Aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2- (Aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3 Aminosilanes such as −triethoxysilyl-N- (1,3-dimethyl-butylidene) propylamine, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, phenylaminopropyltrimethoxysilane; isocyanuratesilane; alkylsilane; 3- Ureidosilanes such as ureidopropyltrialkoxysilanes; mercaptosilanes such as 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane; isocyanatesilanes such as 3-isocyanuppropyltriethoxysilane; titanium compounds; aluminum chelates; Examples include aluminum / zirconium compounds. As the coupling agent, one or more of the above specific examples can be blended.
(流動性付与剤)
流動性付与剤は、リン原子含有硬化促進剤などの潜伏性を有さない硬化促進剤が、樹脂組成物の溶融混練時に反応することを抑制できる。これにより、熱硬化性樹脂組成物の生産性を向上できる。
(Liquidity imparting agent)
The fluidity-imparting agent can suppress the reaction of a non-latent curing accelerator such as a phosphorus atom-containing curing accelerator during melt-kneading of the resin composition. Thereby, the productivity of the thermosetting resin composition can be improved.
(離型剤)
離型剤としては、具体的には、カルナバワックスなどの天然ワックス;モンタン酸エステルワックス、酸化ポリエチレンワックスなどの合成ワックス;ステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸及びその金属塩;パラフィン;エルカ酸アミドなどのカルボン酸アミドなどが挙げられる。離型剤としては、上記具体例のうち1種または2種以上を配合することができる。
(Release agent)
Specific examples of the release agent include natural waxes such as carnauba wax; synthetic waxes such as montanic acid ester wax and polyethylene oxide wax; higher fatty acids such as zinc stearate and metal salts thereof; paraffin; erucic acid amide and the like. Examples include carboxylic acid amide. As the release agent, one or more of the above specific examples can be blended.
(イオン捕捉剤)
上記イオン捕捉剤は、具体的には、ハイドロタルサイト、ハイドロタルサイト状物質などのハイドロタルサイト類;マグネシウム、アルミニウム、ビスマス、チタン、ジルコニウムから選ばれる元素の含水酸化物などが挙げられる。イオン捕捉剤としては、上記具体例のうち1種または2種以上を配合することができる。
(Ion scavenger)
Specific examples of the ion trapping agent include hydrotalcites such as hydrotalcites and hydrotalcite-like substances; and hydrous oxides of elements selected from magnesium, aluminum, bismuth, titanium and zirconium. As the ion scavenger, one or more of the above specific examples can be blended.
(硬化促進剤)
硬化促進剤は、たとえば、有機ホスフィン、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物等のリン原子含有化合物;1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7、ベンジルジメチルアミン、2−メチルイミダゾール等が例示されるアミジンや3級アミン、上記アミジンやアミンの4級塩等の窒素原子含有化合物から選択される1種類または2種類以上を含むことができる。これらの中でも、硬化性を向上させる観点からはリン原子含有化合物を含むことがより好ましい。また、成形性と硬化性のバランスを向上させる観点からは、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物等の潜伏性を有するものを含むことがより好ましい。
(Curing accelerator)
The curing accelerator is, for example, a phosphorus atom-containing compound such as an organic phosphine, a tetra-substituted phosphonium compound, a phosphobetaine compound, an adduct of a phosphine compound and a quinone compound, and an adduct of a phosphonium compound and a silane compound; 1,8-diazabicyclo. [5.4.0] One selected from nitrogen atom-containing compounds such as amidine and tertiary amines such as undecene-7, benzyldimethylamine and 2-methylimidazole, and quaternary salts of the above amidine and amine. Alternatively, two or more types can be included. Among these, it is more preferable to contain a phosphorus atom-containing compound from the viewpoint of improving curability. Further, from the viewpoint of improving the balance between moldability and curability, it has latent properties such as a tetra-substituted phosphonium compound, a phosphobetaine compound, an adduct of a phosphine compound and a quinone compound, and an adduct of a phosphonium compound and a silane compound. It is more preferable to include one.
(低応力剤)
低応力剤としては、具体的には、シリコーンオイル、シリコーンゴムなどのシリコーン化合物;ポリブタジエン化合物;アクリロニトリル−カルボキシル基末端ブタジエン共重合化合物などのアクリロニトリル−ブタジエン共重合化合物などを挙げることができる。低応力剤としては、上記具体例のうち1種または2種以上を配合することができる。
(Low stress agent)
Specific examples of the low stress agent include silicone compounds such as silicone oil and silicone rubber; polybutadiene compounds; acrylonitrile-butadiene copolymer compounds such as acrylonitrile-carboxyne group-terminated butadiene copolymer compounds. As the low stress agent, one or more of the above specific examples can be blended.
(着色剤)
着色剤としては、具体的には、カーボンブラック、ベンガラ、酸化チタンなどを挙げることができる。着色剤としては、上記具体例のうち1種または2種以上を配合することができる。
(Colorant)
Specific examples of the colorant include carbon black, red iron oxide, and titanium oxide. As the colorant, one or more of the above specific examples can be blended.
(難燃剤)
難燃剤としては、具体的には、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ホウ酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、ホスファゼン、カーボンブラックなどを挙げることができる。難燃剤としては、上記具体例のうち1種または2種以上を配合することができる。
(Flame retardants)
Specific examples of the flame retardant include aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, zinc borate, zinc molybdate, phosphazene, and carbon black. As the flame retardant, one or more of the above specific examples can be blended.
本実施形態の熱硬化性樹脂組成物の特性について説明する。 The characteristics of the thermosetting resin composition of the present embodiment will be described.
コーンプレート型粘度計を用いて160℃、回転周波数:94rpmの条件で測定したときの、熱硬化性樹脂組成物の最低溶融粘度の上限は、例えば、19Pa・s以下、好ましくは18Pa・s以下、より好ましくは16Pa・s以下である。これにより、熱硬化性樹脂組成物のモールド充填性を高めることができる。一方、上記の熱硬化性樹脂組成物の最低溶融粘度の下限は、とくに限定されないが、例えば、1Pa・s以上としてもよい。これにより、製造安定性を高めることができる。 The upper limit of the minimum melt viscosity of the thermosetting resin composition when measured using a cone plate viscometer at 160 ° C. and a rotation frequency of 94 rpm is, for example, 19 Pa · s or less, preferably 18 Pa · s or less. , More preferably 16 Pa · s or less. Thereby, the mold filling property of the thermosetting resin composition can be improved. On the other hand, the lower limit of the minimum melt viscosity of the thermosetting resin composition is not particularly limited, but may be, for example, 1 Pa · s or more. As a result, manufacturing stability can be improved.
本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物の製造方法について説明する。
熱硬化性樹脂組成物の製造方法は、上記の熱伝導性材料の製造方法で得られた熱伝導性材料と、エポキシ樹脂等の原料成分と、を混合する混合工程を含む。
A method for producing a thermosetting resin composition according to the present embodiment will be described.
The method for producing a thermosetting resin composition includes a mixing step of mixing the heat conductive material obtained by the above method for producing a heat conductive material and a raw material component such as an epoxy resin.
混合工程は、原料成分を混合し、混合物を作製工程である。混合する方法は限定されず、用いられる成分に応じて、公知の方法を用いることができる。
混合工程としては、具体的には、上述した熱硬化性樹脂組成物が含む原料成分を、ミキサーなどを用いて均一に混合する。次いで、ロール、ニーダーまたは押出機等の混練機で溶融混練し、混合物を作製する。
The mixing step is a step of mixing the raw material components to prepare a mixture. The mixing method is not limited, and a known method can be used depending on the components used.
Specifically, as the mixing step, the raw material components contained in the above-mentioned thermosetting resin composition are uniformly mixed using a mixer or the like. Then, it is melt-kneaded by a kneader such as a roll, a kneader or an extruder to prepare a mixture.
熱硬化性樹脂組成物の製造方法は、得られた混合物を成形する成形工程を含んでもよい。 The method for producing a thermosetting resin composition may include a molding step of molding the obtained mixture.
成形する方法としては限定されず、熱硬化性樹脂組成物の形状に応じて、公知の方法を用いることができる。熱硬化性樹脂組成物の形状としては限定されず、例えば、顆粒形状、粉末形状、タブレット形状、シート形状などが挙げられる。半導体封止用の熱硬化性樹脂組成物として、例えば、粉末状、顆粒状、またはタブレット状であってもよい。 The molding method is not limited, and a known method can be used depending on the shape of the thermosetting resin composition. The shape of the thermosetting resin composition is not limited, and examples thereof include a granule shape, a powder shape, a tablet shape, and a sheet shape. The thermosetting resin composition for encapsulating a semiconductor may be, for example, in the form of powder, granules, or tablets.
熱硬化性樹脂組成物の形状は、成形方法に応じて選択できる。
顆粒形状とした熱硬化性樹脂組成物を作製する成形工程としては、例えば、溶融混練後、冷却した混合物を粉砕する工程が挙げられる。なお、例えば、顆粒形状とした熱硬化性樹脂組成物をふるい分けして、顆粒の大きさを調節してもよい。また、例えば、顆粒形状とした熱硬化性樹脂組成物を、遠心製粉法またはホットカット法などの方法で処理し、分散度または流動性などを調製してもよい。
また、粉末形状とした熱硬化性樹脂組成物を作製する成形工程としては、例えば、混合物を粉砕し顆粒形状の熱硬化性樹脂組成物とした後、該顆粒形状の熱硬化性樹脂組成物をさらに粉砕する工程が挙げられる。
また、タブレット形状とした熱硬化性樹脂組成物を作製する成形工程としては、例えば、混合物を粉砕し顆粒形状の熱硬化性樹脂組成物とした後、該顆粒形状の熱硬化性樹脂組成物を打錠成型する工程が挙げられる。
The shape of the thermosetting resin composition can be selected according to the molding method.
Examples of the molding step for producing the thermosetting resin composition in the form of granules include a step of pulverizing the cooled mixture after melt-kneading. For example, the size of the granules may be adjusted by sieving the thermosetting resin composition in the form of granules. Further, for example, the thermosetting resin composition in the form of granules may be treated by a method such as a centrifugal milling method or a hot-cut method to adjust the dispersity or fluidity.
Further, as a molding step for producing a thermosetting resin composition in the form of powder, for example, after crushing the mixture to obtain a thermosetting resin composition in the form of granules, the thermosetting resin composition in the form of granules is used. Further examples include a step of crushing.
Further, as a molding step for producing a thermosetting resin composition in the shape of a tablet, for example, after crushing the mixture into a thermosetting resin composition in the shape of granules, the thermosetting resin composition in the shape of granules is used. The step of tableting and molding can be mentioned.
次に、本実施形態にかかる熱硬化性樹脂組成物を用いた電子装置について説明する。 Next, an electronic device using the thermosetting resin composition according to the present embodiment will be described.
本実施形態にかかる熱硬化性樹脂組成物は、電子部品を封止する封止材(封止樹脂層)を形成するために用いることができる。
封止樹脂層に用いられる。封止樹脂層を形成する方法は限定されないが、例えば、トランスファー成形法、圧縮成形法、インジェクション成形などが挙げられる。これらの方法により、熱硬化性樹脂組成物を、成形し、硬化させることにより封止用樹脂層を形成することができる。
The thermosetting resin composition according to this embodiment can be used to form a sealing material (sealing resin layer) for sealing electronic components.
Used for sealing resin layer. The method for forming the sealing resin layer is not limited, and examples thereof include a transfer molding method, a compression molding method, and an injection molding method. By these methods, the thermosetting resin composition can be molded and cured to form a sealing resin layer.
電子部品としては、限定されるものではないが、半導体素子が好ましい。
半導体素子としては、限定されるものではないが、たとえば、集積回路、大規模集積回路、トランジスタ、サイリスタ、ダイオード、固体撮像素子が挙げられる。
これらの中でも、本実施形態の熱硬化性樹脂組成物が有用な半導体素子としては、金属部分が露出している半導体素子である。これにより、該金属部分の腐食を抑制できる。このような金属部分が露出している半導体素子としてはトランジスタが挙げられる。トランジスタの中でも、ゲート電極が露出しているMISトランジスタの封止に、本実施形態の熱硬化性樹脂組成物は有効に用いることができる。
The electronic component is not limited, but a semiconductor element is preferable.
Examples of semiconductor devices include, but are not limited to, integrated circuits, large-scale integrated circuits, transistors, thyristors, diodes, and solid-state imaging devices.
Among these, the semiconductor element in which the thermosetting resin composition of the present embodiment is useful is a semiconductor element in which a metal portion is exposed. As a result, corrosion of the metal portion can be suppressed. A transistor is mentioned as a semiconductor element in which such a metal portion is exposed. Among the transistors, the thermosetting resin composition of the present embodiment can be effectively used for sealing the MIS transistor whose gate electrode is exposed.
基材としては、限定されるものではないが、例えば、インターポーザ等の配線基板、リードフレーム等が挙げられる。 Examples of the base material include, but are not limited to, a wiring board such as an interposer, a lead frame, and the like.
電子部品と、基材との電気的な接続が必要な場合、適宜接続してもよい。電気的に接続する方法は、限定されるものではないが、例えば、ワイヤボンディング、フリップチップ接続などが挙げられる。これらの中でも、本実施形態の熱硬化性樹脂組成物が有用な半導体素子としては、金属部分が露出している半導体素子である。これにより、該金属部分の腐食を抑制できる。このような金属部分が露出している電気的接続方法としてはワイヤボンディングが挙げられる。 If an electrical connection between the electronic component and the base material is required, the connection may be made as appropriate. The method of electrically connecting is not limited, and examples thereof include wire bonding and flip-chip connection. Among these, the semiconductor element in which the thermosetting resin composition of the present embodiment is useful is a semiconductor element in which a metal portion is exposed. As a result, corrosion of the metal portion can be suppressed. Wire bonding is an example of an electrical connection method in which such a metal portion is exposed.
熱硬化性樹脂組成物によって電子部品を封止する封止樹脂層を形成することで、電子装置が得られる。電子装置としては、限定されるものではないが、半導体素子をモールドすることにより得られる半導体装置が好ましい。
半導体装置の種類としてしては、具体的には、MAP(Mold Array Package)、QFP(Quad Flat Package)、SOP(Small Outline Package)、CSP(Chip Size Package)、QFN(Quad Flat Non−leaded Package)、SON(Small Outline Non−leaded Package)、BGA(Ball Grid Array)、LF−BGA(Lead Flame BGA)、FCBGA(Flip Chip BGA)、MAPBGA(Molded Array Process BGA)、eWLB(Embedded Wafer−Level BGA)、Fan−In型eWLB、Fan−Out型eWLBなどの種類が挙げられる。
An electronic device can be obtained by forming a sealing resin layer for sealing an electronic component with a thermosetting resin composition. The electronic device is not limited, but a semiconductor device obtained by molding a semiconductor element is preferable.
Specific examples of the types of semiconductor devices include MAP (Mold Array Package), QFP (Quad Flat Package), SOP (Small Outline Package), CSP (Chip Size Package), and QFN (Quad Page). ), SON (Small Outline Non-led Package), BGA (Ball Grid Array), LF-BGA (Lead Frame BGA), FCBGA (Flip Chip BGA), MAPBGA (Molded ArrayBGA) ), Fan-In type eWLB, Fan-Out type eWLB and the like.
以下に、本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物を用いた電子装置の一例について説明する。
図1は本実施形態に係る電子装置100を示す断面図である。
An example of an electronic device using the thermosetting resin composition according to the present embodiment will be described below.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an
図1の電子装置100は、基材30と、基材30上に設けられた電子部品20と、電子部品20を封止する封止材(封止樹脂層50)と、を備える。
封止樹脂層50は、前述の熱硬化性樹脂組成物の硬化物により構成される。
電子部品20は、ボンディングワイヤ40によって外部と電気的に接続されてもよい。
The
The sealing
The
具体的には、電子部品20は、基材30上にダイアタッチ材10を介して固定されており、電子装置100は、電子部品20上に設けられた図示しない電極パッドからボンディングワイヤ40を介して接続されるアウターリード34を有する。ボンディングワイヤ40は用いられる電子部品20等を勘案しながら設定することができるが、たとえばCuワイヤを用いることができる。
Specifically, the
以下に、本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物を用いた電子装置の製造方法について説明する。
本実施形態に係る電子装置の製造方法は、例えば、上述した熱硬化性樹脂組成物の製造方法により、熱硬化性樹脂組成物を得る製造工程と、基板上に電子部品を搭載する工程と、前記熱硬化性樹脂組成物を用いて、前記電子部品を封止する工程と、を備える。
Hereinafter, a method for manufacturing an electronic device using the thermosetting resin composition according to the present embodiment will be described.
The method for manufacturing an electronic device according to the present embodiment includes, for example, a manufacturing step for obtaining a thermosetting resin composition by the above-mentioned manufacturing method for a thermosetting resin composition, a step for mounting an electronic component on a substrate, and the like. A step of sealing the electronic component using the thermosetting resin composition is provided.
電子装置100は、例えば、以下の方法で形成される。
まず、基板上に電子部品を搭載する。具体的には、ダイアタッチ材10を用いてダイパッド32(基板30)上に電子部品20を固定し、ボンディングワイヤ40によりリードフレームであるダイパッド32(基材30)を接続する。これにより、被封止物を形成する。
この被封止物を、熱硬化性樹脂組成物を用いて封止し、封止樹脂層50を形成することにより、電子装置100が製造される。
電子部品20が封止された電子装置100は、必要に応じて、80℃から200℃程度の温度で10分から10時間程度の時間をかけて熱硬化性樹脂組成物を硬化させた後、電子機器等に搭載される。
The
First, electronic components are mounted on the substrate. Specifically, the
The
The
電子装置100は、前述の熱硬化性樹脂組成物を封止樹脂50として用いており、封止樹脂層50と電子部品20、ボンディングワイヤ40、電極パッド22等との間の密着性が十分であり、高温保管特性にも優れる。ボンディングワイヤ40にCuワイヤを用いた場合であっても、十分な高温保管特性等を発揮することができる。
The
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。 Although the embodiments of the present invention have been described above, these are examples of the present invention, and various configurations other than the above can be adopted. Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications, improvements, and the like within the range in which the object of the present invention can be achieved are included in the present invention.
以下、本発明について実施例を参照して詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例の記載に何ら限定されるものではない。
(無機粒子)
・アルミナ1:アルミナ粒子(デンカ社製、DAB−30FC、平均粒子径d50:13.2μm)
・アルミナ2:アルミナ粒子(アドマテックス社製、AO−502、平均粒子径d50:0.6μm)
・炭化ケイ素1:炭化ケイ素粒子(中村超硬社製、β−SiC、平均粒子径d50:2.0μm)
・窒化ホウ素1:窒化ホウ素微粉(45μmカット品)
無機粒子の体積基準の累積50%となる平均粒子径D50は、市販のレーザー回折式粒度分布測定装置(島津製作所社製、SALD−7000)を用いて粒子の粒度分布を体積基準で測定し、その累積50%粒径によって求めた。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to the description of these Examples.
(Inorganic particles)
Alumina 1: Alumina particles (manufactured by Denka, DAB-30FC, average particle size d50: 13.2 μm)
Alumina 2: Alumina particles (manufactured by Admatex, AO-502, average particle size d50: 0.6 μm)
-Silicon Carbide 1: Silicon Carbide Particles (manufactured by Nakamura Choukousha, β-SiC, average particle size d50: 2.0 μm)
・ Boron nitride 1: Boron nitride fine powder (45 μm cut product)
The average particle size D 50, which is a cumulative 50% of the volume of inorganic particles, is measured by measuring the particle size distribution of the particles using a commercially available laser diffraction type particle size distribution measuring device (SALD-7000, manufactured by Shimadzu Corporation). , The cumulative 50% particle size was determined.
・アルミナ3:アルミナ1を下記の手順で表面処理したものを使用した。
・アルミナ4:アルミナ2を下記の手順で表面処理したものを使用した。
・アルミナ5:アルミナ1を下記の手順で表面処理したものを使用した。
・アルミナ6:アルミナ2を下記の手順で表面処理したものを使用した。
・炭化ケイ素2:炭化ケイ素1を表面処理したものを使用した。
・窒化ホウ素2:窒化ホウ素1を表面処理したものを使用した。
-Alumina 3: Alumina 1 was surface-treated according to the following procedure.
-Alumina 4: Alumina 2 surface-treated according to the following procedure was used.
-Alumina 5: Alumina 1 surface-treated according to the following procedure was used.
-Alumina 6: Alumina 2 surface-treated according to the following procedure was used.
-Silicon carbide 2: A surface-treated silicon carbide 1 was used.
-Boron Nitride 2: A surface-treated boron nitride 1 was used.
(無機粒子の表面処理)
・アルミナ3、4の表面処理:
フェニルホスホン酸(日産化学社製)を1−メトキシ−2−プロパノール(富士フィルム社製)に混合して、フェニルホスホン酸の濃度が0.01mol/Lの表面処理剤を調製した。
得られた表面処理剤と、上記のアルミナ1およびアルミナ2を混合したものと、をボトル中に入れ、密封したボトルを、室温25℃下で12時間回転させて、これらを混合した。得られた混合物を濾過し、1−メトキシ−2−プロパノールで洗浄した後、24時間減圧乾燥させ、表面処理剤で表面処理されたアルミナ3及びアルミナ4を得た。
(Surface treatment of inorganic particles)
-Surface treatment of alumina 3 and 4:
Phosphonic acid (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) was mixed with 1-methoxy-2-propanol (manufactured by Fuji Film Co., Ltd.) to prepare a surface treatment agent having a phenylphosphonic acid concentration of 0.01 mol / L.
The obtained surface treatment agent and a mixture of the above alumina 1 and alumina 2 were placed in a bottle, and the sealed bottle was rotated at room temperature of 25 ° C. for 12 hours to mix them. The obtained mixture was filtered, washed with 1-methoxy-2-propanol, and then dried under reduced pressure for 24 hours to obtain alumina 3 and alumina 4 surface-treated with a surface treatment agent.
・アルミナ5、6の表面処理:
フェニルホスホン酸の濃度を0.1mol/Lとした以外は、上記のアルミナ3、4の表面処理の手順と同様にして、表面処理剤で表面処理されたアルミナ5及びアルミナ6を使用した。
-Surface treatment of alumina 5 and 6:
Alumina 5 and alumina 6 surface-treated with a surface treatment agent were used in the same manner as in the above-mentioned surface treatment procedure for alumina 3 and 4, except that the concentration of phenylphosphonic acid was 0.1 mol / L.
・アルミナ7,8の表面処理:
フェニルホスホン酸(日産化学社製)を1−メトキシ−2−プロパノール(富士フィルム社製)に混合して、フェニルホスホン酸の濃度が0.001mol/Lの表面処理剤を調製した。
得られた表面処理剤と、上記のアルミナ1およびアルミナ2を混合したものと、をボトル中に入れ、密封したボトルを、室温25℃下で12時間回転させて、これらを混合した。ここからエバポレーターを用いて1−メトキシ−2−プロパノールを除去した後、24時間減圧乾燥させ、表面処理剤で表面処理されたアルミナ7及びアルミナ8を得た。
-Surface treatment of alumina 7 and 8:
Phosphonic acid (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) was mixed with 1-methoxy-2-propanol (manufactured by Fuji Film Co., Ltd.) to prepare a surface treatment agent having a phenylphosphonic acid concentration of 0.001 mol / L.
The obtained surface treatment agent and a mixture of the above alumina 1 and alumina 2 were placed in a bottle, and the sealed bottle was rotated at room temperature of 25 ° C. for 12 hours to mix them. After removing 1-methoxy-2-propanol from this using an evaporator, the mixture was dried under reduced pressure for 24 hours to obtain alumina 7 and alumina 8 surface-treated with a surface treatment agent.
・炭化ケイ素2の表面処理:
アルミナ1およびアルミナ2を混合したものに代えて、上記の炭化ケイ素1を使用した以外は、上記のアルミナ3、4の表面処理の手順と同様にして、表面処理剤で表面処理された炭化ケイ素2を使用した。
-Silicon carbide 2 surface treatment:
Silicon carbide surface-treated with a surface treatment agent in the same manner as the surface treatment procedure for alumina 3 and 4 except that the above-mentioned silicon carbide 1 was used instead of the mixture of alumina 1 and alumina 2. 2 was used.
・窒化ホウ素2の表面処理:
アルミナ1およびアルミナ2を混合したものに代えて、上記の窒化ホウ素1を使用した以外は、上記のアルミナ3、4の表面処理の手順と同様にして、表面処理剤で表面処理された窒化ホウ素2を使用した。
-Surface treatment of boron nitride 2:
Boron nitride surface-treated with a surface treatment agent in the same manner as the surface treatment procedure for alumina 3 and 4 except that the above-mentioned boron nitride 1 was used instead of the mixture of alumina 1 and alumina 2. 2 was used.
(IRスペクトル)
表面処理されていない無機粒子(アルミナ1、2、炭化ケイ素1、窒化ホウ素1)と、表面処理された無機粒子(アルミナ3〜8、炭化ケイ素2、窒化ホウ素2)と、について、FT−IR(拡散反射法)の測定データを測定した。
表面処理された無機粒子のIRスペクトルには、約3000cm−1の部分に、表面処理剤であるフェニルホスホン酸のベンゼン環由来のピークが見られたが、表面処理されていない無機粒子のIRスペクトルには、約3000cm−1の部分にピークは見られなかった。また、アルミナ5、6は、アルミナ3、4と比べて、約3000cm−1の部分に、より大きなピークが見られた。
よって、表面処理された無機粒子の表面に、フェニルホスホン酸が結合していることが確認された。
(IR spectrum)
FT-IR of surface-treated inorganic particles (alumina 1, 2, silicon carbide 1, boron nitride 1) and surface-treated inorganic particles (alumina 3 to 8, silicon carbide 2, boron nitride 2). The measurement data of (diffuse reflection method) was measured.
In the IR spectrum of the surface-treated inorganic particles, a peak derived from the benzene ring of phenylphosphonic acid, which is a surface treatment agent, was observed at a portion of about 3000 cm -1, but the IR spectrum of the unsurface-treated inorganic particles was observed. No peak was observed in the portion of about 3000 cm -1. Further, in the aluminas 5 and 6, a larger peak was observed in the portion of about 3000 cm -1 as compared with the aluminas 3 and 4.
Therefore, it was confirmed that phenylphosphonic acid was bound to the surface of the surface-treated inorganic particles.
(エポキシ樹脂)
・エポキシ樹脂1:テトラメチルビフェニル型エポキシ樹脂(2官能エポキシ化合物、三菱ケミカル社製、YX−4000)
(Epoxy resin)
-Epoxy resin 1: Tetramethylbiphenyl type epoxy resin (bifunctional epoxy compound, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, YX-4000)
(フェノール樹脂)
・フェノール樹脂1:フェノールノボラック樹脂(住友ベークライト社製、PR−55617)
(Phenol resin)
-Phenol resin 1: Phenol novolac resin (manufactured by Sumitomo Bakelite, PR-55617)
(硬化促進剤)
・硬化促進剤1:下記式で表わされる硬化促進剤
-Curing accelerator 1: Curing accelerator represented by the following formula
・硬化促進剤1:2,3−ジヒドロキシナフタレン(東京化成工業社製) ・ Curing accelerator 1: 2,3-dihydroxynaphthalene (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
(添加剤)
・シランカップリング剤1:N−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン(東レ・ダウコーニング社製、CF−4083)
・低応力剤1:シリコーンオイル(東レ・ダウコーニング社製、FZ−3730)
・離型剤1:モンタン酸エステルワックス(WE−4、クラリアント・ジャパン社製)
・顔料1:カーボンブラック(三菱化学社製、カーボン#5))
(Additive)
-Silane coupling agent 1: N-phenylaminopropyltrimethoxysilane (manufactured by Toray Dow Corning, CF-4083)
・ Low stress agent 1: Silicone oil (manufactured by Toray Dow Corning, FZ-3730)
-Release agent 1: Montanic acid ester wax (WE-4, manufactured by Clariant Japan)
・ Pigment 1: Carbon black (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, carbon # 5))
<熱硬化性樹脂組成物の調製>
下記表1に記載した配合量の各成分を、常温でミキサーを用いて混合し、次に、混練機を用いて100〜120℃程度の温度で加熱混練した。次いで、常温まで冷却後、粉砕して、熱硬化性樹脂組成物を準備した。
<Preparation of thermosetting resin composition>
Each component in the blending amounts shown in Table 1 below was mixed at room temperature using a mixer, and then heated and kneaded at a temperature of about 100 to 120 ° C. using a kneader. Then, after cooling to room temperature, it was pulverized to prepare a thermosetting resin composition.
得られた熱硬化性樹脂組成物について、以下の評価項目について評価を行った。 The obtained thermosetting resin composition was evaluated for the following evaluation items.
(熱伝導率)
・複合成形体の作製
得られた熱硬化性樹脂組成物を、180℃、10分の条件でコンプレッション成形を行い、その後180℃、4時間オーブン処理して、複合成形体を得た。
(Thermal conductivity)
-Preparation of composite molded product The obtained thermosetting resin composition was compression molded at 180 ° C. for 10 minutes, and then oven-treated at 180 ° C. for 4 hours to obtain a composite molded product.
・複合成形体の比重
比重測定は、JIS K 6911(熱硬化性プラスチック一般試験方法)に準拠して行った。試験片は、複合成形体から、縦2cm×横2cm×厚み2mmに切り出したものを用いた。比重(SP)の単位をg/cm3とする。
-Specific gravity of composite molded product The specific gravity was measured in accordance with JIS K 6911 (general test method for thermosetting plastics). As the test piece, a piece cut out from the composite molded body into a length of 2 cm, a width of 2 cm, and a thickness of 2 mm was used. The unit of specific gravity (SP) is g / cm 3 .
・複合成形体の比熱
得られた複合成形体について、DSC法により比熱(Cp)を測定した。
-Specific heat of the composite molded product The specific heat (Cp) of the obtained composite molded product was measured by the DSC method.
・複合成形体の熱伝導率の測定
得られた複合成形体から直径10mm×厚み0.8mmに表面研磨したものを試験片とした。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。
複合成形体のそれぞれについて、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[m2/s]×Cp[J/kg・K]×Sp[g/cm3]
-Measurement of thermal conductivity of the composite molded product A test piece was obtained by surface-polishing the obtained composite molded product to a diameter of 10 mm and a thickness of 0.8 mm. Next, the thermal diffusivity (α) in the thickness direction of the plate-shaped test piece was measured by the laser flash method using the Xe flash analyzer TD-1RTV manufactured by ULVAC. The measurement was carried out under the condition of 25 ° C. in the air atmosphere.
For each of the composite molded bodies, the thermal conductivity was calculated from the obtained measured values of thermal diffusivity (α), specific heat (Cp), and specific gravity (SP) based on the following formula.
Thermal conductivity [W / m · K] = α [m 2 / s] x Cp [J / kg · K] x Sp [g / cm 3 ]
(最低溶融粘度)
得られた熱硬化性樹脂組成物を用いて、最低溶融粘度を測定した。コーンプレート粘度計(東亜社製CV−1)を用いて、160℃、回転数94rpm、No.4コーンを用いて、最低溶融粘度を測定した。
(Minimum melt viscosity)
The minimum melt viscosity was measured using the obtained thermosetting resin composition. Using a cone plate viscometer (CV-1 manufactured by Toa Co., Ltd.), 160 ° C., rotation speed 94 rpm, No. The minimum melt viscosity was measured using 4 cones.
(CTE:線膨張係数)
得られた熱硬化性樹脂組成物を用いて、180℃、10分間の成形、180℃4時間硬化を行い、φ5mm×2mm厚の試験片を作製した。得られた試験片について、線膨張係数を測定した。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、窒素流量150mL/分、昇温速度10℃/分、荷重98mN、圧縮モード、測定温度範囲30〜320℃の条件で、熱機械分析(TMA)を2サイクル測定した。得られた結果から、50℃〜100℃における平面方向(XY方向)の線膨張係数の平均値(α1)、及び240℃〜270℃における平面方向(XY方向)の線膨張係数の平均値(α2)を算出した。なお、線膨脹係数(ppm/℃)は、2サイクル目の値を採用した。
(CTE: coefficient of linear expansion)
Using the obtained thermosetting resin composition, molding at 180 ° C. for 10 minutes and curing at 180 ° C. for 4 hours were carried out to prepare a test piece having a thickness of φ5 mm × 2 mm. The coefficient of linear expansion of the obtained test piece was measured. Using a TMA (Thermal Mechanical Analyzer) test device (TMA / SS6100 manufactured by Seiko Instruments), a nitrogen flow rate of 150 mL / min, a heating rate of 10 ° C./min, a load of 98 mN, a compression mode, and a measurement temperature range of 30 to 320 ° C. Thermomechanical analysis (TMA) was measured for 2 cycles under the conditions of. From the obtained results, the average value (α1) of the linear expansion coefficient in the plane direction (XY direction) from 50 ° C. to 100 ° C. and the average value (XY direction) of the linear expansion coefficient in the plane direction (XY direction) from 240 ° C. to 270 ° C. α2) was calculated. The coefficient of linear expansion (ppm / ° C.) was the value of the second cycle.
(Tg:ガラス転移温度)
得られた熱硬化性樹脂組成物を180℃、10分間の成形、180℃4時間硬化を行い、4.5mm12mm×2mm厚の試験片を作製した。得られた試験片についてガラス転移温度(℃)を、DMS(動的粘弾性測定)試験装置(セイコーインスツメルツ社製DMS6100)により窒素流量150mL/分、昇温速度10℃/分、周波数10Hz、測定温度範囲30〜350℃の条件、両手持ちモードで測定した。
(Tg: glass transition temperature)
The obtained thermosetting resin composition was molded at 180 ° C. for 10 minutes and cured at 180 ° C. for 4 hours to prepare a test piece having a thickness of 4.5 mm 12 mm × 2 mm. The glass transition temperature (° C.) of the obtained test piece was measured by a DMS (Dynamic Mechanical Analysis) tester (DMS6100 manufactured by Seiko Instruments Inc.) at a nitrogen flow rate of 150 mL / min, a temperature rise rate of 10 ° C./min, and a frequency of 10 Hz. , The measurement temperature range was 30 to 350 ° C., and the measurement was performed in the two-handed mode.
<電子装置の作製>
半導体チップをリードフレーム上に搭載し、銅ワイヤを用いて半導体チップの電極パッドとリードフレームとをワイヤボンディングし、構造体を得た。得られた構造体を、トランスファー成形機を用いて、金型温度175℃、注入圧力6.9MPa、硬化時間2分の条件で、得られた実施例の熱硬化性樹脂組成物を用いて封止成形し、その後、175℃、4時間の条件で後硬化して、電子装置(半導体パッケージ)を得た。実用上、放熱性に優れた電子装置が得られることが確認された。
<Manufacturing of electronic devices>
A semiconductor chip was mounted on a lead frame, and an electrode pad of the semiconductor chip and a lead frame were wire-bonded using a copper wire to obtain a structure. The obtained structure is sealed with the thermosetting resin composition of the obtained example under the conditions of a mold temperature of 175 ° C., an injection pressure of 6.9 MPa, and a curing time of 2 minutes using a transfer molding machine. It was stop-molded and then post-cured at 175 ° C. for 4 hours to obtain an electronic device (semiconductor package). It was confirmed that an electronic device having excellent heat dissipation can be obtained in practice.
実施例1〜3、7の熱硬化性樹脂組成物は、比較例1に対して、実施例4、5は比較例2に対して、実施例6は、比較例3に対して、熱伝導率が向上する結果を示した。また、実施例1〜7の熱硬化性樹脂組成物は、最低溶融粘度を低減できることから、低圧成形や熱伝導性フィラーの高充填化が可能となる。
このような実施例の熱硬化性樹脂組成物は、電子部品を封止するための熱硬化性樹脂組成物に好適に用いることができ、これによって、放熱性に優れた電子装置が得られる。
The thermosetting resin compositions of Examples 1 to 7 were thermally conductive with respect to Comparative Example 1, Examples 4 and 5 with respect to Comparative Example 2, and Example 6 with respect to Comparative Example 3. The result showed that the rate improved. Further, since the thermosetting resin compositions of Examples 1 to 7 can reduce the minimum melt viscosity, low-pressure molding and high filling of the heat conductive filler are possible.
The thermosetting resin composition of such an example can be suitably used for a thermosetting resin composition for encapsulating an electronic component, whereby an electronic device having excellent heat dissipation can be obtained.
100 電子装置
10 ダイアタッチ材
20 電子素子
30 基材
32 ダイパッド
34 アウターリード
40 ボンディングワイヤ
50 封止樹脂層
100
Claims (14)
表面処理剤で表面処理された無機粒子と、を含む、熱硬化性樹脂組成物であって、
前記表面処理剤が、下記一般式Aで表されるリン化合物を含む、
前記無機粒子が、アルミナ、炭化珪素、窒化ホウ素からなる群から選ばれる一または二以上を含む、
熱硬化性樹脂組成物。
[一般式A]
X−P(=O)(OR)2
(一般式A中、Xは、置換または無置換の炭素数6〜20の芳香族基、Rは、互いに同一でも異なってもよく、水素原子又はアルキル基を表す。) Epoxy resin and
A thermosetting resin composition containing inorganic particles surface-treated with a surface treatment agent.
The surface treatment agent contains a phosphorus compound represented by the following general formula A.
The inorganic particles contain one or more selected from the group consisting of alumina, silicon carbide, and boron nitride.
Thermosetting resin composition.
[General formula A]
XP (= O) (OR) 2
(In the general formula A, X is a substituted or unsubstituted aromatic group having 6 to 20 carbon atoms, and R may be the same or different from each other, and represents a hydrogen atom or an alkyl group.)
前記表面処理剤が、前記一般式A中の芳香族基がフェニル基である前記リン化合物を含む、熱硬化性樹脂組成物。 The thermosetting resin composition according to claim 1.
A thermosetting resin composition in which the surface treatment agent contains the phosphorus compound in which the aromatic group in the general formula A is a phenyl group.
前記表面処理剤が、フェニルホスホン酸を含む、熱硬化性樹脂組成物。 The thermosetting resin composition according to claim 1 or 2.
A thermosetting resin composition in which the surface treatment agent contains phenylphosphonic acid.
前記無機粒子の、体積基準粒度分布における累積頻度が50%となる粒子径d50が、0.1μm以上30μm以下である、熱硬化性樹脂組成物。 The thermosetting resin composition according to any one of claims 1 to 3.
A thermosetting resin composition having a particle size d50 of the inorganic particles having a cumulative frequency of 50% in a volume-based particle size distribution of 0.1 μm or more and 30 μm or less.
前記無機粒子の含有量は、当該熱硬化性樹脂組成物の固形分100質量%中、60質量%以上98質量%以下である、熱硬化性樹脂組成物。 The thermosetting resin composition according to any one of claims 1 to 4.
The thermosetting resin composition contains 60% by mass or more and 98% by mass or less of the solid content of the thermosetting resin composition.
コーンプレート型粘度計を用いて160℃、回転周波数:94rpmの条件で測定したときの最低溶融粘度が、19Pa・s以下である、熱硬化性樹脂組成物。 The thermosetting resin composition according to any one of claims 1 to 5.
A thermosetting resin composition having a minimum melt viscosity of 19 Pa · s or less when measured under the conditions of 160 ° C. and a rotation frequency: 94 rpm using a cone plate type viscometer.
フェノール樹脂を含む、熱硬化性樹脂組成物。 The thermosetting resin composition according to any one of claims 1 to 6.
A thermosetting resin composition containing a phenol resin.
粉末状、顆粒状、またはタブレット状の熱硬化性樹脂組成物。 The thermosetting resin composition according to any one of claims 1 to 7.
A powder, granular, or tablet-like thermosetting resin composition.
電子部品を封止する封止材を形成するために用いる、熱硬化性樹脂組成物。 The thermosetting resin composition according to any one of claims 1 to 8.
A thermosetting resin composition used for forming a sealing material for sealing an electronic component.
基板上に設けられた電子部品と、
前記電子部品を封止する封止材と、を備え、
前記封止材が、請求項1〜9のいずれか一項に記載の熱硬化性樹脂組成物の硬化物で構成される、
電子装置。 With the board
Electronic components provided on the board and
A sealing material for sealing the electronic component is provided.
The sealing material is composed of a cured product of the thermosetting resin composition according to any one of claims 1 to 9.
Electronic device.
前記表面処理剤が、下記一般式Aで表されるリン化合物を含み、
前記無機粒子が、アルミナ、炭化珪素、窒化ホウ素からなる群から選ばれる一または二以上を含む、
熱伝導性材料の製造方法。
[一般式A]
X−P(=O)(OR)2
(一般式A中、Xは、置換または無置換の炭素数6〜20の芳香族基、Rは、互いに同一でも異なってもよく、水素原子又はアルキル基を表す。) A method for producing a thermally conductive material, which comprises a step of surface-treating a surface treatment agent on the surface of inorganic particles.
The surface treatment agent contains a phosphorus compound represented by the following general formula A and contains.
The inorganic particles contain one or more selected from the group consisting of alumina, silicon carbide, and boron nitride.
A method for manufacturing a thermally conductive material.
[General formula A]
XP (= O) (OR) 2
(In the general formula A, X is a substituted or unsubstituted aromatic group having 6 to 20 carbon atoms, and R may be the same or different from each other, and represents a hydrogen atom or an alkyl group.)
表面処理剤が、アルコール系溶媒を含む、熱伝導性材料の製造方法。 The method for producing a thermally conductive material according to claim 11.
A method for producing a thermally conductive material in which the surface treatment agent contains an alcohol solvent.
前記表面処理する工程は、室温での乾燥処理、室温かつ減圧下での乾燥処理、及び25℃〜50℃かつ減圧下で乾燥処理のいずれかを含む、熱伝導性材料の製造方法。 The method for producing a thermally conductive material according to claim 11 or 12.
The surface treatment step is a method for producing a thermally conductive material, which comprises any of a drying treatment at room temperature, a drying treatment at room temperature and under reduced pressure, and a drying treatment at 25 ° C. to 50 ° C. and under reduced pressure.
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