TW202020004A - 組成物、硬化物、積層體及電子機器 - Google Patents

組成物、硬化物、積層體及電子機器 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種能夠形成導熱性及與金屬、金屬化合物或半導體層等被接著體的接著性優異的硬化物的組成物及其用途。一種組成物,包含無機填料、2官能以上的聚合性液晶化合物、2官能以上的非液晶性聚合性化合物、以及能夠使所述聚合性液晶化合物及所述非液晶性聚合性化合物硬化的硬化劑,相對於所述聚合性液晶化合物100質量份,所述無機填料的含量為150質量份~4500質量份,所述聚合性液晶化合物與所述非液晶性聚合性化合物的含量之比(聚合性液晶化合物的質量:非液晶性聚合性化合物的質量)為20:80~95:5。

Description

組成物、硬化物、積層體及電子機器
本發明是有關於一種組成物、硬化物、積層體及電子機器。
近年來,對於混合動力車(hybrid vehicle)或電動汽車(electric automobile)等的電力控制用的半導體元件、或高速電腦(high speed computer)用的中央處理單元(central processing unit,CPU)等,期望晶片、封裝材料的高導熱化,以使得內部的半導體的溫度不會變得過高。即,使自半導體晶片產生的熱有效地釋出至外部的能力變得重要。另外,由於運作溫度的上昇,因用於晶片、封裝內的材料間的熱膨脹率的差而產生熱應變,由配線的剝離、積層基板的層剝離等引起的壽命的降低成為問題。
作為解決此種散熱問題的方法,可列舉使高導熱性材料(散熱構件)與發熱部位接觸,從而將熱導出至外部來進行散熱的方法。 於專利文獻1中揭示了一種散熱構件,其是使有機材料與無機材料複合化而成,且所述散熱構件利用矽烷偶合劑與聚合性液晶化合物將無機材料間相連。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2016/031888號
[發明所欲解決之課題] 如上所述,對晶片、封裝內所使用的散熱構件與構成其的各種材料進行了研究。然而,例如專利文獻1中記載的散熱構件在導熱性、或與金屬、金屬化合物或半導體層等被接著體的接著性方面有改良的餘地。
本發明是鑑於上述課題而完成,其課題在於提供一種能夠形成導熱性及與金屬、金屬化合物或半導體層等被接著體的接著性優異的硬化物的組成物及其用途。 [解決課題之手段]
本發明者等人為解決上述課題而反覆進行了研究。其結果發現,根據特定的組成物可解決上述課題,從而完成了本發明。本發明的構成例如下所述。再者,本發明並不受以下的實施方式限制。
[1] 一種組成物,包含無機填料、2官能以上的聚合性液晶化合物、2官能以上的非液晶性聚合性化合物、以及能夠使所述聚合性液晶化合物及所述非液晶性聚合性化合物硬化的硬化劑, 相對於所述聚合性液晶化合物100質量份,所述無機填料的含量為150質量份~4500質量份, 所述聚合性液晶化合物與所述非液晶性聚合性化合物的含量之比(聚合性液晶化合物的質量:非液晶性聚合性化合物的質量)為20:80~95:5。
[2] 如[1]所述的組成物,其中,所述無機填料包含複合材料X,所述複合材料X經選自2官能以上的聚合性液晶化合物及2官能以上的非液晶性聚合性化合物中的至少一種聚合性化合物或所述聚合性化合物的至少一部分硬化而成的硬化物包覆。 [3] 如[1]或[2]所述的組成物,包含複合材料A,所述複合材料A是所述無機填料與偶合劑鍵結而成。 [4] 如[1]至[3]中任一項所述的組成物,包含複合材料B,所述複合材料B是在偶合劑的一端鍵結所述無機填料,在另一端鍵結聚合性化合物而成。
[5] 如[1]至[4]中任一項所述的組成物,其中,所述聚合性液晶化合物為下述式(1)所表示的化合物。 Ral -Z-(A-Z)ml -Ra1 …(1) [式(1)中,Ral 分別獨立地為下述式(2-1)或式(2-2)所表示的聚合性基; A獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、四氫萘-2,6-二基、芴-2,7-二基、雙環[2.2.2]辛-1,4-二基或雙環[3.1.0]己-3,6-二基, 該些環中,任意的-CH2 -可由-O-取代,任意的-CH=可由-N=取代,任意的氫可由鹵素、氰基、碳數1~10的烷基或碳數1~10的鹵化烷基取代,所述烷基中,任意的-CH2 -可由-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-或-C≡C-取代; Z分別獨立地為單鍵或碳數1~22的伸烷基, 所述伸烷基中,任意的-CH2 -可由-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-N(O)=N-或-C≡C-取代,任意的氫可由鹵素取代; m1為1~6的整數。]
[化1]
Figure 02_image001
[式(2-1)~式(2-2)中,Rb 分別獨立地為氫、鹵素、-CF3 或碳數1~5的烷基,q為0或1。]
[6] 如[5]所述的組成物,其中,所述式(1)中, Z為單鍵、-(CH2 )a -、-(CF2 )a -、-O(CH2 )a -、-(CH2 )a O-、-O(CH2 )a O-、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、-CH2 CH2 -COO-、-OCO-CH2 CH2 -、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-OCF2 -或-CF2 O-, 所述a分別獨立地為1~20的整數。
[7] 如[1]至[6]中任一項所述的組成物,其中,所述無機填料為氮化物、碳化物、碳材料、矽酸鹽化合物或金屬氧化物。 [8] 如[1]至[7]中任一項所述的組成物,其中,所述無機填料為選自氮化硼、氮化鋁、氮化硼碳、碳化硼、石墨、碳纖維、碳奈米管、氧化鋁、堇青石(cordierite)、氧化鋅、氧化鋯及氧化鈦中的至少一者。
[9] 一種硬化物,其為如[1]至[8]中任一項所述的組成物的硬化物。 [10] 一種積層體,其為如[1]至[8]中任一項所述的組成物的硬化物的層與金屬、金屬化合物或半導體層的積層體。 [11] 一種電子機器,包含: 電子元件,具有發熱部,以及 如[9]所述的硬化物或如[10]所述的積層體。 [發明的效果]
根據本發明的一實施方式的組成物(以下亦稱為「本組成物」),能夠容易地形成導熱性及與金屬、金屬化合物或半導體層等被接著體的接著性優異的硬化物。進而,本組成物能夠容易地形成化學穩定性、硬度及機械強度等優異的硬化物。因此,本組成物較佳地用於例如散熱基板、散熱板(面狀散熱器)、散熱片(sheet)、散熱塗膜、散熱接著劑、帶電極的散熱性絕緣基板、導熱性電子基板等。
《組成物》 本組成物的特徵在於:包含無機填料、2官能以上的聚合性液晶化合物、2官能以上的非液晶性聚合性化合物、以及能夠使所述聚合性液晶化合物及所述非液晶性聚合性化合物硬化的硬化劑,相對於所述聚合性液晶化合物100質量份,所述無機填料的含量為150質量份~4500質量份,所述聚合性液晶化合物與所述非液晶性聚合性化合物的含量之比(聚合性液晶化合物的質量:非液晶性聚合性化合物的質量)為20:80~95:5。
<無機填料> 無機填料並無特別限制,例如可列舉氮化物、碳化物、碳材料、矽酸鹽化合物、金屬氧化物。 作為無機填料,可使用一種,亦可使用種類或粒徑、形狀等不同的兩種以上。
作為無機填料,可列舉:氧化鋁、氧化鎂、氧化鈹、氧化矽、氧化鈦、氧化鋯、氧化鋅、氧化鐵、鐵氧體、氧化銅、氧化鈰、氧化釔、氧化錫、氧化鈥、氧化鉍、氧化鈷、氧化鈣等氧化物;莫來石、堇青石等矽酸鹽化合物;氮化硼、氮化鋁、氮化矽、氮化硼碳等氮化物;碳化硼、碳化矽等碳化物;金剛石、石墨、碳纖維、碳奈米管、石墨烯等碳材料;氫氧化鎂、氫氧化鋁等氫氧化物;矽、金、銀、銅、鉑、鐵、錫、鉛、鎳、鋁、鎂、鎢、鉬、不鏽鋼等金屬;玻璃纖維等無機纖維;包含碳纖維或玻璃纖維等的布(cloth)等。
該些中,就能夠容易地獲得導熱性更優異的組成物等方面而言,更佳為選自氮化硼、氮化鋁、氮化硼碳、碳化硼、石墨、碳纖維、碳奈米管、氧化鋁、堇青石、氧化鋅、氧化鋯及氧化鈦中的至少一者。
在將本組成物用於要求絕緣性的用途的情況下,使用絕緣性的無機填料時長壽命化等可靠性變高,因此,該情況下,較佳為不使用作為導電體的碳材料、或作為半導體的一部分氧化物等,但若保持所希望的絕緣性,則亦可使用具有導電性的無機填料。
作為無機填料,六方晶系的氮化硼(h-BN)及石墨由於平面方向的導熱率非常高而較佳,特別是h-BN的介電常數亦低,絕緣性亦高,因此在將本組成物用於要求絕緣性的用途的情況等下較佳。另外,例如若使用h-BN或石墨等板狀的填料,則在成形或硬化時,能夠使板狀構造例如沿著模具等配向,故而較佳。
無機填料的種類、形狀、大小等可根據目的適當選擇,例如,作為無機填料的形狀,可列舉板狀、球狀、無定形、纖維狀、棒狀、筒狀等。
就能夠容易地獲得導熱性更優異的散熱構件等方面而言,無機填料的平均粒徑較佳為0.1 μm~600 μm,更佳為1 μm~200 μm。若該平均粒徑為0.1 μm以上,則導熱率良好,若該平均粒徑為200 μm以下,則可提高填充率。 再者,本說明書中的平均粒徑是基於利用雷射(laser)繞射及/或散射法的粒度分佈測定的中值粒徑。另外,所述平均粒徑在填料的形狀為板狀的情況下是指所述填料的長邊的長度的平均值,在填料的形狀為纖維狀或棒狀的情況下,是指所述纖維長度或棒的長度的平均值。
就能夠容易地形成導熱性及與金屬、金屬化合物或半導體層等被接著體的接著性優異的硬化物等方面而言,本組成物中的無機填料的含量相對於聚合性液晶化合物100質量份而為150質量份~4500質量份,較佳為200質量份~3000質量份,更佳為300質量份~2000質量份,尤佳為400質量份~1400質量份。
<2官能以上的聚合性液晶化合物> 2官能以上的聚合性液晶化合物(以下,亦簡稱為「聚合性液晶化合物」)並無特別限制,可為3官能以上或4官能以上的化合物。 作為聚合性液晶化合物,較佳為具有兩個以上的下述Ra1 的化合物。 本組成物中使用的聚合性液晶化合物可為一種,亦可為兩種以上。 再者,「液晶化合物」是指表現出向列相或層列相等液晶相的化合物。
聚合性液晶化合物若為多環的化合物,則有成為耐熱性高的化合物的傾向,若直線性高,則無機填料間的由熱所引起的延伸或波動少,進而可效率良好地傳遞熱的聲子傳導,故而較佳。多環的且直線性高的化合物結果大多表現出液晶性,液晶性化合物的導熱性優異而較佳。
作為聚合性液晶化合物,就能夠容易地獲得導熱性優異、散熱特性優異的硬化物;能夠不受填料的量影響而使本組成物硬化;能夠容易地獲得耐熱性優異的本組成物及硬化物等方面而言,較佳為式(1)所表示的化合物(1)。另外,化合物(1)具有高聚合反應性、寬的液晶相溫度範圍、良好的混合性等,當進而與其他液晶性的化合物或聚合性的化合物等混合時,容易變得均勻。 化合物(1)是指式(1)所表示的化合物,有時亦指式(1)所表示的化合物的至少一種。以下,其他式所表示的化合物亦進行同樣的表述。 Ral -Z-(A-Z)ml -Ra1 …(1)
藉由適當選擇化合物(1)的末端基Ral 、環結構A及鍵結基Z的種類、數量等,可任意調整液晶相表現區域等物性,可獲得具有目標物性的化合物。 再者,m1為1~6的整數,較佳為2~6的整數,進而較佳為2~4的整數。
・末端基Ra1 Ra1 分別獨立地為下述式(2-1)或式(2-2)所表示的聚合性基。 所謂「Ra1 分別獨立地」是指化合物(1)所具有的兩個Ra1 可相同亦可不同。在本說明書中的某式中,在存在兩個以上相同的符號的情況下、因重複單元而可能存在兩個以上相同的符號的情況下(例如,在-(X)p -中,當p為2時存在的兩個X)、或者在不同的式中存在兩個以上相同的符號的情況下,該些符號所表示的基可相同亦可不同。
[化2]
Figure 02_image001
式(2-1)~式(2-2)中,Rb 分別獨立地為氫、鹵素、-CF3 或碳數1~5的烷基,q為0或1。 作為Rb 中的碳數1~5的烷基,較佳為碳數1~3的烷基,更佳為甲基。 作為Rb ,就化合物(1)的合成的容易度等方面而言,較佳為氫。 q較佳為0。
・環結構A A獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、四氫萘-2,6-二基、芴-2,7-二基、雙環[2.2.2]辛-1,4-二基或雙環[3.1.0]己-3,6-二基, 該些環中,任意的-CH2 -可由-O-取代,任意的-CH=可由-N=取代,任意的氫可由鹵素、氰基、碳數1~10的烷基或碳數1~10的鹵化烷基取代,該烷基(包含所述鹵化烷基中的烷基)中,任意的-CH2 -可由-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-或-C≡C-取代。
所述「任意的」這一用語意指「至少一個」,但通常考慮化合物的穩定性,較佳為不包含難以基於該領域的常識而採用的結構,例如氧與氧鄰接的-O-O-。 另外,關於環A,「任意的氫可由鹵素、氰基、碳數1~10的烷基或碳數1~10的鹵化烷基取代」這一語句意指例如1,4-伸苯基的2,3,5,6位的氫的至少一者由氟或甲基等取代基取代的情況下的態樣,另外,取代基為「碳數1~10的鹵化烷基」的情況下的態樣包含如2-氟乙基或3-氟-5-氯己基的例子。
化合物(1)存在具有越多環,越難以在更高的溫度下軟化的傾向,因此在將本組成物用作散熱構件用途等的材料的情況下較佳,但當軟化溫度高於聚合溫度時,存在難以成形的傾向,因此較佳為根據目的取得兩者的平衡。 再者,在本說明書中,基本上將六員環及包含六員環的稠環等視為環,例如單獨的三員環、四員環及五員環不視為環。另外,萘環或芴環等稠環視為一個環。
化合物(1)在具有至少一個1,4-伸苯基的情況下,有成為配向秩序參數(orientational order parameter)及磁化各向異性大的化合物的傾向。 化合物(1)在具有至少兩個1,4-伸苯基的情況下,有成為液晶相的溫度範圍寬,進而透明點高的化合物的傾向。 化合物(1)在具有1,4-伸苯基環上的至少一個氫被氰基、鹵素、-CF3 或-OCF3 取代的基的情況下,有成為介電各向異性高的化合物的傾向。 另外,化合物(1)在具有至少兩個1,4-伸環己基的情況下,有成為透明點高,且黏度小的化合物的傾向。
作為較佳的A,可列舉:1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、2,2-二氟-1,4-伸環己基、1,3-二噁烷-2,5-二基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-1,4-伸苯基、2,5-二氟-1,4-伸苯基、2,6-二氟-1,4-伸苯基、2,3,5-三氟-1,4-伸苯基、吡啶-2,5-二基、3-氟吡啶-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、噠嗪-3,6-二基、萘-2,6-二基、四氫萘-2,6-二基、芴-2,7-二基、9-甲基芴-2,7-二基、9,9-二甲基芴-2,7-二基、9-乙基芴-2,7-二基、9-氟芴-2,7-二基、9,9-二氟芴-2,7-二基等。
關於1,4-伸環己基及1,3-二噁烷-2,5-二基的立體構型,反式優於順式。2-氟-1,4-伸苯基及3-氟-1,4-伸苯基於結構上相同,因此未例示後者。該規則亦適用於2,5-二氟-1,4-伸苯基與3,6-二氟-1,4-伸苯基的關係等。
更佳的A為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,3-二噁烷-2,5-二基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2,3-二氟-1,4-伸苯基、2,5-二氟-1,4-伸苯基、2,6-二氟-1,4-伸苯基等。尤佳的A為1,4-伸環己基及1,4-伸苯基。
・鍵結基Z Z分別獨立地為單鍵或碳數1~22的伸烷基, 所述伸烷基中,任意的-CH2 -可由-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-N(O)=N-或-C≡C-取代,任意的氫可由鹵素取代。
就成為具有所希望的物性且合成及處理優異的化合物等方面而言,較佳的Z為單鍵、-(CH2 )a -、-(CF2 )a -、-O(CH2 )a -、-(CH2 )a O-、-O(CH2 )a O-、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、-CH2 CH2 -COO-、-OCO-CH2 CH2 -、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-OCF2 -或-CF2 O-,所述a分別獨立地為1~20的整數。
在Z為單鍵、-(CH2 )2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH=CH-、-CF=CF-或-(CH2 )4 -的情況下,特別是為單鍵、-(CH2 )2 -、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH=CH-或-(CH2 )4 -的情況下,有成為黏度小的化合物的傾向。 在Z為-CH=CH-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-或-CF=CF-的情況下,有成為液晶相的溫度範圍寬的化合物的傾向,在Z為碳數4~10左右的烷基的情況下,有化合物的熔點降低的傾向。
作為更佳的Z,可列舉:單鍵、-(CH2 )2 -、-(CF2 )2 -、-COO-、-OCO-、-CH2 O-、-OCH2 -、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-(CH2 )4 -、-(CH2 )2 O-、-O(CH2 )2 -、-(CH2 )3 O-、-O(CH2 )3 -、-(CH2 )2 COO-、-OCO(CH2 )2 -、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-等。
作為進而較佳的Z,可列舉:單鍵、-(CH2 )2 -、-COO-、-OCO-、-CH2 O-、-OCH2 -、-CF2 O-、-(CH2 )2 O-、-O(CH2 )2 -、-OCF2 -、-CH=CH-、-C≡C-等。 尤佳的Z為單鍵、-(CH2 )2 -、-(CH2 )2 O-、-O(CH2 )2 -、-COO-或-OCO-。
化合物(1)可為光學活性,亦可為光學惰性。當化合物(1)為光學活性時,該化合物(1)有具有不對稱碳的情況與具有不對稱軸的情況。不對稱碳的立體構型可為R亦可為S。不對稱碳可位於Ra1 或A的任一者,若具有不對稱碳,則有成為與其他成分的相容性優異的化合物的傾向。在化合物(1)具有不對稱軸的情況下,有成為扭曲誘導力大的化合物的傾向。另外,旋光性可為任一種。
化合物(1)亦可如下述式(1-a)或式(1-b)般表示。 P-Y-(A-Z)m -Ra (1-a) P-Y-(A-Z)m -Y-P (1-b)
式(1-a)及式(1-b)中,A及Z分別獨立地與式(1)中的A及Z為相同含義,-Ra 獨立地與式(1)中的-Z-Ra1 為相同含義,P獨立地為式(2-1)~式(2-2)所表示的聚合性基,Y獨立地為單鍵或碳數1~22的伸烷基,較佳為碳數1~10的伸烷基,該些伸烷基中,任意的-CH2 -可由-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-或-CH=CH-取代。尤佳的Y為碳數1~10的伸烷基的單末端或兩末端的-CH2 -由-O-取代的伸烷基。m為1~6的整數,較佳為2~6的整數,進而較佳為2~4的整數。 式(1-b)中,兩個P較佳為相同的基,兩個Y亦較佳為相同的基,-(A-Z)m -的兩側較佳為左右對稱。 其中,關於式(1-b)中的「-Z-Y」,該基與式(1)中的Z為相同含義。
作為較佳的化合物(1)的例子,可列舉以下所示的化合物(a-1)~化合物(g-7)。再者,式中的*表示不對稱碳。
[化3]
Figure 02_image002
[化4]
Figure 02_image003
[化5]
Figure 02_image004
[化6]
Figure 02_image005
[化7]
Figure 02_image006
[化8]
Figure 02_image007
[化9]
Figure 02_image008
[化10]
Figure 02_image009
[化11]
Figure 02_image010
[化12]
Figure 02_image011
[化13]
Figure 02_image013
[化14]
Figure 02_image015
式(a-1)~式(g-7)中,Ra 、P及Y分別獨立地與式(1-a)及式(1-b)中的Ra 、P及Y為相同含義。
Z1 分別獨立地為單鍵、-(CH2 )2 -、-(CF2 )2 -、-(CH2 )4 -、-CH2 O-、-OCH2 -、-(CH2 )2 O-、-O(CH2 )2 -、-(CH2 )3 O-、-O(CH2 )3 -、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-(CH2 )2 COO-、-OCO(CH2 )2 -、-C≡C-、-C≡C-COO-、-OCO-C≡C-、-C≡C-CH=CH-、-CH=CH-C≡C-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-OCF2 -或-CF2 O-。
Z2 分別獨立地為-(CH2 )2 -、-(CF2 )2 -、-(CH2 )4 -、-CH2 O-、-OCH2 -、-(CH2 )2 O-、-O(CH2 )2 -、-(CH2 )3 O-、-O(CH2 )3 -、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-(CH2 )2 COO-、-OCO(CH2 )2 -、-C≡C-、-C≡C-COO-、-OCO-C≡C-、-C≡C-CH=CH-、-CH=CH-C≡C-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-OCF2 -或-CF2 O-。
Z3 分別獨立地為單鍵、碳數1~10的烷基、-(CH2 )a -、-O(CH2 )a O-、-CH2 O-、-OCH2 -、-(CH2 )2 O-、-O(CH2 )2 -、-O(CH2 )3 -、-(CH2 )3 O-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-(CH2 )2 COO-、-OCO(CH2 )2 -、-CF=CF-、-C≡C-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-OCF2 -或-CF2 O-。此處,a分別獨立地為1~20的整數。
X中,任意的氫可由鹵素、碳數1~10的烷基、碳數1~10的氟化烷基取代。
以下表示式(1-a)及式(1-b)中的Y及-(A-Z)m -的更佳的組合的具體例。
[化15]
Figure 02_image017
[化16]
Figure 02_image019
[化17]
Figure 02_image021
・化合物(1)的合成方法 化合物(1)可藉由組合有機合成化學中公知的方法而合成。將目標末端基、環結構及鍵結基導入至起始物質的方法例如在霍本-維勒(Houben-Wyle, 有機化學方法(Methods of Organic Chemistry), 格奧爾格蒂梅出版社(Georg Thieme Verlag), 斯圖加特(Stuttgart))、有機合成(Organic Syntheses, 約翰威立父子出版社(John Wily & Sons, Inc.))、有機反應(Organic Reactions, 約翰威立父子出版社(John Wily & Sons Inc.))、綜合有機合成(Comprehensive Organic Synthesis, 培格曼出版社(Pergamon Press))、新實驗化學講座(丸善)等成書中有所記載。另外,亦可參照日本專利特開2006-265527號公報。
・聚合性液晶化合物的含量 相對於本組成物100質量%,本組成物中聚合性液晶化合物的含量較佳為1質量%~45質量%,更佳為2質量%~30質量%。 若聚合性液晶化合物的含量處於所述範圍,則能夠容易地形成導熱性及與金屬、金屬化合物或半導體層等被接著體的接著性的平衡良好且優異的硬化物。
<硬化劑> 作為硬化劑,只要能夠使所述聚合性液晶化合物及非液晶性聚合性化合物硬化,則並無特別限制,例如可列舉酸酐系硬化劑、胺系硬化劑、酚系硬化劑、硫醇系硬化劑、咪唑。該些中,就能夠容易地使所述聚合性液晶化合物硬化、能夠容易地形成導熱性及與金屬、金屬化合物或半導體層等被接著體的接著性的平衡良好且優異的硬化物等方面而言,較佳為胺系硬化劑。 硬化劑可使用一種,亦可使用兩種以上。
作為胺系硬化劑,可並無特別限制地使用通常所使用的化合物,亦可使用市售的硬化劑。其中,就硬化性的觀點而言,較佳為2官能以上的多官能硬化劑,進而,就導熱性的觀點而言,更佳為具有剛性骨架的多官能硬化劑。 尤其是二胺可在不阻礙聚合性液晶化合物的液晶性的情況下使聚合性液晶化合物硬化,因此較佳。
作為胺系硬化劑的具體例,可列舉:二乙三胺、三乙四胺、四乙五胺、鄰二甲苯二胺、間二甲苯二胺、對二甲苯二胺、三甲基六亞甲基二胺、2-甲基五亞甲基二胺、二乙基胺基丙基胺、異佛爾酮二胺、1,3-雙胺基甲基環己烷、雙(4-胺基-3-甲基環己基)甲烷、雙(4-胺基環己基)甲烷、降冰片烯二胺、1,2-二胺基環己烷、3,9-二丙烷胺-2,4,8,10-四氧雜螺環[5,5]十一烷、4,4'-二胺基二苯基甲烷、4,4'-二胺基-1,2-二苯基乙烷、鄰苯二胺、間苯二胺、對苯二胺、4,4'-二胺基二苯基醚、4,4'-二胺基二苯基碸、4,4'-二胺基-3,3'-二甲氧基聯苯、4,4'-二胺基苯基苯甲酸酯、1,5-二胺基萘、1,3-二胺基萘、1,4-二胺基萘、1,8-二胺基萘、聚氧丙烯二胺、聚氧丙烯三胺、聚環己基多胺、N-胺基乙基哌嗪。
另外,作為胺系硬化劑,亦可列舉下述式(2)所表示的化合物(2)。 J-Z-(X-Z)m1 -J   …(2)
式(2)中,J分別獨立地為胺基, X獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、四氫萘-2,6-二基、芴-2,7-二基、雙環[2.2.2]辛-1,4-二基、或雙環[3.1.0]己-3,6-二基,該些環中,任意的-CH2 -可由-O-取代,任意的-CH=可由-N=取代,任意的氫可由鹵素、碳數1~10的烷基、或碳數1~10的鹵化烷基取代,所述烷基中,任意的-CH2 -可由-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-或-C≡C-取代, Z獨立地為單鍵或碳數1~22的伸烷基, 所述伸烷基中,任意的-CH2 -可由-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-N(O)=N-或-C≡C-取代,任意的氫可由鹵素取代; m1為1~6的整數。
式(2)中的X較佳為與式(1)中的A相同的基,式(2)中的Z較佳為與式(1)中的Z相同的基,式(2)中的m1較佳為2~6的整數,進而較佳為2~4的整數。
化合物(2)更佳為下述式(2-1)所表示的化合物(2-1)。 J-Z-X-Z1 -X-Z-J   …(2-1) [式(2-1)中的J、X及Z與式(2)中的J、X及Z為相同含義,式(2-1)中的Z1 與式(2)中的Z為相同含義。]
化合物(2-1)較佳為Z為單鍵的化合物,較佳為X為1,4-伸苯基的化合物,較佳為Z1 為-(CH2 )n -所表示的基的化合物。 尤其是該Z1 中的n為偶數的化合物的結構為左右對稱,難以彎曲,因此使用該化合物所獲得的組成物及硬化物存在導熱性更高的傾向,故而較佳。
硬化劑的使用量理想的是如下的量,即相對於本組成物中所含的能夠與該硬化劑反應的成分(a)中的能夠與該硬化劑反應的官能基的量1莫耳,使本組成物中所含的能夠與所述成分(a)反應的成分(b)中的能夠與所述成分(a)反應的官能基的莫耳(例如,在使用包含一個-NH2 的化合物1莫耳的情況下,該官能基的莫耳為2莫耳)較佳成為0.6~1.8,更佳成為0.8~1.4。 作為所述成分(a),可列舉所述聚合性液晶化合物或下述非液晶性聚合性化合物等,作為所述成分(b),可列舉硬化劑等。
<非液晶性聚合性化合物> 本組成物包含2官能以上的非液晶性聚合性化合物(以下,亦簡稱為「非液晶性聚合性化合物」)。該非液晶性聚合性化合物是所述聚合性液晶化合物以外的化合物,且是指具有聚合性基但不單獨表現出向列相或層列相等液晶相的化合物。 非液晶性聚合性化合物可為3官能以上或4官能以上的化合物。 非液晶性聚合性化合物可使用一種,亦可使用兩種以上。
非液晶性聚合性化合物並無特別限制,例如可列舉具有能夠與所述聚合性液晶化合物所具有的聚合性基反應的基的化合物、或具有能夠與所述硬化劑所具有的反應基反應的基的化合物,較佳為具有能夠與所述硬化劑所具有的反應基反應的基的化合物,更佳為具有所述Ra 的化合物。
作為非液晶性聚合性化合物,例如可列舉乙烯基衍生物、苯乙烯衍生物、(甲基)丙烯酸衍生物、山梨酸衍生物、富馬酸衍生物、衣康酸衍生物、聚醚的二縮水甘油醚、雙酚A的二縮水甘油醚、雙酚F的二縮水甘油醚、聯苯酚的二縮水甘油醚等環氧化合物。 該些化合物中,任意的氫可由鹵素、氰基、碳數1~10的烷基或碳數1~10的鹵化烷基取代,所述烷基中,任意的-CH2 -可由-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-或-C≡C-取代。 非液晶性聚合性化合物可藉由有機合成化學中的公知的方法合成獲得,亦可使用市售品。
本組成物中的非液晶性聚合性化合物的使用量並無特別限制,較佳為成為所述硬化劑的使用量一欄中記載的比般的使用量。 聚合性液晶化合物與非液晶性聚合性化合物的含量之比(聚合性液晶化合物的質量:非液晶性聚合性化合物的質量)為20:80~95:5,較佳為20:80~90:10,更佳為25:75~80:20。 若聚合性液晶化合物與非液晶性聚合性化合物的含量之比處於所述範圍,則能夠容易地形成導熱性及與金屬、金屬化合物或半導體層等被接著體的接著性優異的硬化物
<偶合劑> 就能夠獲得導熱性更優異的硬化物等方面而言,本組成物較佳為包含偶合劑。 在如此般使用偶合劑的情況下,可在將無機填料、聚合性液晶化合物及硬化劑混合等時添加偶合劑,但就能夠獲得導熱性更優異的硬化物等方面而言,較佳以所使用的偶合劑的至少一部分預先與無機填料鍵結而成的複合材料A的形式來使用,該情況下,亦較佳以在偶合劑的一端鍵結有無機填料、在該偶合劑的另一端鍵結有聚合性化合物的複合材料B的形態來使用。 該聚合性化合物為所述聚合性液晶化合物或非液晶性聚合性化合物。
偶合劑並無特別限制,可使用矽烷系偶合劑、鈦酸酯系偶合劑、鋁酸酯系偶合劑等公知的偶合劑,該些偶合劑中,較佳為矽烷系偶合劑。 偶合劑可使用一種,亦可使用兩種以上。
偶合劑是具有至少兩個反應性基的化合物,較佳為具有能夠與無機填料鍵結的反應性基、以及能夠使兩種以上的偶合劑彼此鍵結的反應性基或能夠與聚合性液晶化合物、具體而言為聚合性液晶化合物所具有的官能基(例如:氧雜環丙基)鍵結的反應性基。
作為所述反應性基,可列舉烷氧基等水解性基;胺基、脲基、氧雜環丙基、氧雜環丁基、羧基、酸酐基、巰基、異氰酸酯基、咪唑基、乙烯基或(甲基)丙烯醯基等乙烯性不飽和鍵結基等。
作為能夠使兩種以上的偶合劑彼此鍵結的反應性基的組合、或聚合性液晶化合物所具有的官能基和能夠與該官能基鍵結的反應性基的組合,並無特別限制,例如可列舉氧雜環丙基與胺基、乙烯基彼此、甲基丙烯醯基彼此、羧基或酸酐基與胺基、咪唑基與氧雜環丙基等的組合。該些中,更佳為使反應後的結構成為耐熱性高的結構的組合。
在使用具有氧雜環丙基或氧雜環丁基的化合物作為聚合性液晶化合物的情況下,較佳為使用具有胺基的偶合劑。作為此種偶合劑,例如可列舉捷恩智(JNC)(股)製造的塞拉艾斯(Sila-Ace)(商品名)S310、Sila-Ace S320、Sila-Ace S330、Sila-Ace S360、信越化學工業(股)製造的KBM-903、KBE-903。
偶合劑的使用量並無特別限制,就可獲得導熱性更優異的硬化物等方面而言,相對於本組成物100質量%,較佳為0.1質量%~10質量%,更佳為0.5質量%~5質量%。
在以所述複合材料A或複合材料B的形態使用偶合劑的情況下,偶合劑相對於無機填料的反應量主要根據無機填料的大小、或所使用的偶合劑的反應性等而變化,因此難以作出規定,但較佳為使盡可能多的偶合劑與無機填料鍵結,從而較佳以相對於無機填料所具有的反應基的數量,偶合劑所具有的與該反應基反應的反應性基的數量相同或稍多的方式使用偶合劑。 就能夠容易地獲得熱穩定性及耐久性優異的本組成物及硬化物等方面而言,偶合劑相對於無機填料100質量份的鍵結量較佳為0.1質量份以上,更佳為0.3質量份~50質量份,尤佳為0.5質量份~25質量份。
<其他成分> 本組成物亦可包含無機填料、聚合性液晶化合物、硬化劑、非液晶性聚合性化合物及偶合劑以外的其他成分,例如非聚合性的化合物、聚合起始劑、溶媒、穩定劑、黏著性賦予劑、有機填料。 該些其他成分分別可使用一種,亦可使用兩種以上。
[非聚合性的化合物] 本組成物亦可包含非聚合性的化合物。作為此種化合物,只要是不與無機填料、聚合性液晶化合物、硬化劑、非液晶性聚合性化合物及偶合劑反應的化合物,則並無特別限制,較佳為不會使膜形成性及機械強度降低的化合物,更佳為高分子化合物。 該高分子化合物例如可列舉:聚烯烴系樹脂、聚乙烯系樹脂、矽酮樹脂、蠟。
非聚合性的化合物可為不具有聚合性基的液晶化合物。此種非聚合性的液晶化合物的例子在作為液晶化合物的資料庫(date base)的液晶資料庫(LiqCryst, LCI 出版社(Publisher GmbH), 漢堡市(Hamburg), 德國(Germany))等中有所記載。 若使含有非聚合性的液晶化合物的組成物聚合,則可獲得例如化合物(1)的聚合物與非聚合性的液晶化合物的複合材料(composite materials)。在此種複合材料的一態樣中,在如高分子分散型液晶的高分子網格中存在非聚合性的液晶化合物。因此,作為非聚合性的液晶化合物,理想的是具有如下特性的液晶性化合物:在使用由本組成物獲得的硬化物的溫度區域中無流動性。
[聚合起始劑] 本組成物亦可包含聚合起始劑。 聚合起始劑只要根據本組成物所含的成分或所期望的聚合方法使用光自由基聚合起始劑、光陽離子聚合起始劑、熱自由基聚合起始劑等即可。特別是因無機填料有容易吸收紫外線的傾向,故較佳為熱自由基聚合起始劑。 作為熱自由基聚合用的較佳的起始劑,例如可列舉:過氧化苯甲醯、過氧化二碳酸二異丙酯、過氧化-2-乙基己酸第三丁酯、過氧化特戊酸第三丁酯、二-第三丁基過氧化物(DTBP)、過氧化二異丁酸第三丁酯、過氧化月桂醯、2,2'-偶氮雙異丁酸二甲酯(MAIB)、偶氮雙異丁腈(AIBN)、偶氮雙環己烷甲腈(ACN)。
[溶媒] 本組成物亦可包含溶媒。 作為較佳的溶媒,例如可列舉:苯、甲苯、二甲苯、均三甲苯、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、四氫呋喃、γ-丁內酯、N-甲基吡咯啶酮、二甲基甲醯胺、二甲基亞碸、環己烷、甲基環己烷、環戊酮、環己酮、丙二醇單甲醚乙酸酯(propylene glycol monomethyl ether acetate,PGMEA)。 溶媒的使用量並無特別限制,只要考慮聚合效率、溶媒成本(cost)、能量(energy)成本等而按各事例(case)分別決定即可。
[穩定劑] 在本組成物中,為了使該組成物的操作變得容易,亦可添加穩定劑。 作為穩定劑,只要無損本發明的效果,則並無特別限制,例如可列舉:抗氧化劑、銅抑制劑、金屬鈍化劑、抗老化劑、消泡劑、抗靜電劑、耐候劑。作為該些穩定劑,可無限制地使用公知的穩定劑。
作為抗氧化劑,例如可列舉:對苯二酚(hydroquinone)、4-乙氧基苯酚及3,5-二-第三丁基-4-羥基甲苯(BHT)等。
例如,在使本組成物的硬化物與金屬層等接觸來使用,從而該硬化物中的有機成分有可能因與金屬的接觸而劣化的情況下,較佳為添加如日本專利特開平5-48265號公報中所列舉般的銅抑制劑或金屬鈍化劑。 作為所述銅抑制劑(商品名),較佳為艾迪科(ADEKA)(股)製造的馬克(Mark)ZS-27、Mark CDA-16;三光化學工業(股)製造的三光-艾伯科琳(SANKO-EPOCLEAN);巴斯夫(BASF)公司製造的易璐諾斯(Irganox)MD1024等。 就可防止硬化物中的與金屬接觸的部分的有機成分的劣化等方面而言,所述銅抑制劑的添加量較佳為相對於本組成物所含的有機成分的總量100質量份而為0.1質量份~3質量份。
作為所述有機填料,例如可列舉包含聚乙烯醇縮甲醛、聚乙烯醇縮丁醛、聚酯、聚醯胺、聚醯亞胺等的纖維。
<本組成物的製備方法> 本組成物只要將無機填料、聚合性液晶化合物、非液晶性聚合性化合物、硬化劑及視需要而使用的上述以外的成分混合即可。 此時的混合方法並無特別限制,例如可列舉如下方法:以無機填料與聚合性液晶化合物的混合比成為所述範圍的方式進行秤量,利用瑪瑙研缽等混合後,使用雙軸輥等進行混合。
如上所述,在製備本組成物時,作為無機填料,較佳為使用預先使無機填料與偶合劑鍵結而成的複合材料A,或者使用預先使無機填料與偶合劑的一端鍵結、使聚合性化合物與該偶合劑的另一端鍵結而成的複合材料B。
作為所述預先使無機填料與偶合劑鍵結的方法,可使用公知的方法,但較佳為以下方法。 將無機填料與偶合劑在溶媒的存在下混合,使用攪拌器等攪拌後進行乾燥。在溶媒乾燥後,使用真空乾燥機等,在真空條件下等予以保持。視需要進行精製工序,所述精製工序是在所述保持後加入溶媒,進行超音波處理及離心分離等,藉此將附著(未鍵結)於固體成分上的偶合劑遊離去除。該精製工序可進行多次。進而可使用烘箱等使精製後的複合材料乾燥。
所述溶媒並無特別限制,較佳為能夠溶解偶合劑的溶媒,且較佳為能夠分散無機填料的溶媒。 將無機填料與偶合劑混合、攪拌的時間並無特別限制,例如可列舉1分鐘~24小時。
所述乾燥條件(例如:乾燥時間、乾燥溫度、乾燥環境)只要使所使用的溶媒乾燥則並無特別限制,根據所使用的溶媒適當設定即可。 在所述真空條件下等保持時的條件例如較佳為脫水縮合般的條件,具體而言,保持溫度較佳為20℃~150℃,保持時間較佳為1分鐘~24小時。
作為使鍵結於所述無機填料的偶合劑與聚合性化合物鍵結的方法,並無特別限制,可使用公知的方法,但較佳為以下方法。 使用瑪瑙研缽等將鍵結於無機填料的偶合劑與聚合性化合物混合後,使用雙軸輥等進行混煉。其後,視需要藉由超音波處理及離心分離等進行分離精製(將未與偶合劑鍵結的聚合性化合物去除)。
另外,就能夠獲得導熱性更優異的硬化物等方面而言,本組成物較佳為使用預先由選自聚合性液晶化合物及非液晶性聚合性化合物中的至少一種聚合性化合物或所述聚合性化合物的至少一部分硬化所得的硬化物包覆無機填料而成的複合材料X,更佳為如下的組成物:所述組成物是使用預先由第一聚合性化合物(聚合性液晶化合物或非液晶性聚合性化合物)或其至少一部分硬化所得的硬化物包複無機填料而成的複合材料X,且在硬化時或成形時等添加第二聚合性化合物(聚合性液晶化合物或非液晶性聚合性化合物。但第一聚合性化合物除外。即,在使用聚合性液晶化合物作為第一聚合性化合物的情況下,第二聚合性化合物為非液晶性聚合性化合物)。 在製作此種複合材料X時,作為所述無機填料,可單獨使用無機填料,但亦可使用所述複合材料A,亦可使用所述複合材料B。另外,在製作此種複合材料X時,較佳為與第一聚合性化合物一起使用硬化劑。 再者,所述包覆不僅包括無機填料表面整體經包覆的情況,亦包括無機填料表面的一部分經包覆的情況。
作為由聚合性化合物或其至少一部分硬化所得的硬化物包覆無機填料(複合材料A或複合材料B)的方法,並無特別限制,可使用公知的方法,但較佳為以下方法。 使用分散機等,在較佳為60℃~140℃、更佳為70℃~125℃的溫度下,將無機填料、第一聚合性化合物與硬化劑攪拌5分鐘~1小時左右。根據該方法,可由聚合性化合物的至少一部分硬化所得的硬化物來包覆無機填料(複合材料A或複合材料B)。
《硬化物》 本發明的硬化物是藉由使本組成物硬化而獲得。 所述硬化可在溶媒中進行,亦可在無溶媒下進行。另外,亦可在將含有溶媒的組成物利用例如旋塗法等塗佈於基板上之後,將溶媒去除後進行硬化。 所述硬化的方法可根據所使用的成分或所希望的用途等適當選擇,可為熱硬化,亦可為光硬化,亦可在光硬化後加溫至適當的溫度以進行熱硬化。
所述熱硬化例如藉由在較佳為50℃~350℃、更佳為60℃~300℃、進而較佳為70℃~250℃的溫度下,加熱5秒~10小時、較佳為1分鐘~5小時、更佳為5分鐘~1小時左右來進行。 所述硬化可以兩個階段以上進行,例如,可為在進行前硬化後,例如藉由下述壓縮成形等進行硬化的方法,所述前硬化藉由在較佳為60℃~140℃、更佳為70℃~125℃的溫度下加熱5分鐘~1小時左右來進行。
所述光硬化例如可藉由以累計照度較佳成為10 mJ/cm2 ~2000 mJ/cm2 、更佳成為50 mJ/cm2 ~500 mJ/cm2 的方式進行光照射來進行。
《積層體》 本發明的積層體是本組成物的硬化物的層(以下亦簡稱為「硬化物層」)與金屬、金屬化合物或半導體層的積層體。 該積層體所含的硬化物層可為一層,亦可為兩層以上。另外,該積層體所含的金屬、金屬化合物或半導體層可為一層,亦可為兩層以上。 在包含兩層以上的硬化物層的情況下,該些硬化物層可相同亦可不同。包含兩層以上的金屬、金屬化合物或半導體層的情況亦同樣。 在所述積層體中,亦可包含接著層等現有公知的其他層,但所述硬化物層與金屬、金屬化合物或半導體層的接著性優異,因此較佳為在硬化物層與金屬、金屬化合物或半導體層之間不包含其他層。
作為金屬、金屬化合物或半導體層,例如可列舉包含銅、鋁、鎳、金、該些金屬的合金等的金屬層;包含該些金屬的氧化物、氮化物等的金屬化合物層;包含矽、GaAs、GaN、SiC、氧化鍺等的半導體層,具體而言,可列舉金屬電極、半導體晶片等。 另外,金屬、金屬化合物或半導體層亦可為在規定的基板上設置多個金屬(電極)、金屬化合物或半導體層而成的層。 金屬、金屬化合物或半導體層的形狀並無特別限制,例如可列舉板狀、棒狀。
所述積層體較佳為包含依序積層有金屬、金屬化合物或半導體層、硬化物層以及金屬、金屬化合物或半導體層的接合體。 該接合體的製造方法並無特別限制,較佳為以下方法:在一個金屬、金屬化合物或半導體層或兩個金屬、金屬化合物或半導體層的單面塗布本組成物,以形成依序積層有金屬、金屬化合物或半導體層、硬化物層以及金屬、金屬化合物或半導體層的接合體的方式進行配置,並進行壓縮成形。
壓縮成形時的溫度通常為室溫~350℃、較佳為室溫~300℃、更佳為50℃~250℃,時間通常為5秒~10小時,較佳為1分鐘~5小時,更佳為5分鐘~1小時,壓力通常為0.01 MPa~30 MPa,較佳為0.1 MPa~5 MPa。 若使用本組成物,則可藉由比較低的溫度下的加熱來製造所述積層體、所述接合體。 在如此般進行硬化後,為了抑制應力變形等,較佳為進行緩冷。另外,亦可在冷卻後進行再加熱處理,以緩和變形等。
所述積層體、特別是所述接合體中的硬化物層的膜厚根據用途適當變更即可,為了提高該積層體的厚度方向的導熱率,較佳為較薄,較佳為5 μm~2000 μm,更佳為10 μm~1000 μm,尤佳為15 μm~500 μm。
所述硬化物及硬化物層具有高導熱性,並且根據所使用的有機材料與無機填料的種類、調配比率、硬化條件等,熱膨脹率為負值至正值,化學穩定性、硬度及機械強度等優異。再者,所述機械強度是指楊氏模數、拉伸強度、撕裂強度、彎曲強度、彎曲彈性模數、衝擊強度等。 因此,所述硬化物及積層體可有效用於散熱基板、散熱板(面狀散熱器)、散熱片、散熱膜、散熱塗膜、散熱接著劑、帶電極的散熱性絕緣基板、導熱性電子基板等中。
《電子機器》 本發明的電子機器包括所述硬化物或積層體、以及具有發熱部的電子器件。該硬化物或積層體較佳以與所述發熱部接觸的方式配置於電子器件。此處,所謂接觸,可為所述硬化物或積層體與所述發熱部直接接觸,亦可經由接著層等接觸。 所述硬化物或積層體的態樣可為散熱基板、散熱板(面狀散熱器)、散熱片、散熱膜、散熱塗膜、散熱接著劑、帶電極的散熱性絕緣基板、導熱性電子基板等中的任一種。
作為所述電子器件,例如可列舉半導體元件。所述硬化物或積層體包含由本組成物獲得的硬化物,因此不僅具有高導熱性,亦具有高耐熱性,因此,作為所述電子機器,就半導體元件而言,當包含因高電力而需要更有效率的散熱機構的包含矽、碳化矽、氮化鎵、氧化鎵、金剛石等的功率半導體時特別有效。作為包括該些功率半導體的電子機器,例如可列舉大電力反相器(inverter)的主轉換元件、無停電電源裝置、交流電動機的可變電壓可變頻率控制裝置、鐵道車輛的控制裝置、混合動力汽車、電車(electric car)等的電動運輸機器、感應加熱(induction heat,IH)烹調器等。 [實施例]
以下,使用實施例對本發明進行詳細說明。但是,本發明並不限定於以下實施例中所記載的內容。
本發明的實施例中所使用的成分材料如下所述。
<無機填料> ・氮化硼:h-BN粒子,日本邁圖高新材料(Momentive Performance Materials Japan)(合)製造,(商品名)帕拉姆(PolarTherm)PTX-25
<2官能以上的聚合性液晶化合物> ・「聚合性液晶」:捷恩智(JNC)(股)製造,下述式(1-11)(聚合性氧雜環丙基化合物) [化18]
Figure 02_image023
<2官能以上的非液晶性聚合性化合物> ・「YX4000H」:式(1-12)所表示的化合物,三菱化學(股)製造,(商品名)jER YX4000H [化19]
Figure 02_image025
・「jER828」:三菱化學(股)製造,(商品名)jER828(聚合性氧雜環丙基化合物)
<硬化劑> ・「硬化劑1」:式(1-13)所表示的化合物(4,4'-乙烯二苯胺)、東京化成工業(股)製造 [化20]
Figure 02_image027
・「硬化劑2」:式(1-14)所表示的化合物(4,4'-二胺基-1,2-二苯基甲烷),和光純藥工業(股)製造 [化21]
Figure 02_image029
<鋁板> ・「鋁板」:尺寸;1×1 cm或4×4 cm,均為厚度400 μm
[實施例1] 將7.2 g的PTX-25、0.621 g的聚合性液晶、1.534克的YX4000H、0 625 g的硬化劑1放入日本焦炭工業(Nippon Coke & Engineering)(股)製造的粉末試驗室分散試驗機PWB型的容器中,在將容器內溫保持於80℃的狀態下,以500轉攪拌10分鐘,繼而以1000轉攪拌1分鐘,然後以2000轉攪拌1分鐘,進而以3000轉攪拌1分鐘。繼而,在內溫成為60℃以下後,從容器中取出組成物。
・熱擴散率測定用試樣的製作 準備兩片鋁板(1×1 cm,厚度400 μm),秤取0.01 g的上述中所獲得的組成物並夾入所述兩片鋁板之間,使用設定為160℃的壓縮成形機(井元製作所(股)製造的IMC-19EC)加壓至3 MPa,維持加熱狀態45分鐘後進行冷卻,然後放壓,取出熱擴散率測定用試樣。
<熱擴散率的測定與導熱率的算出> 使用熱擴散率測定用試樣,藉由耐馳(NETZSCH)(股)製造的LFA467超閃(HyperF1ash)熱擴散率裝置進行多層試樣測定,使用多層試樣解析模型(三層)算出包含接觸熱阻所引起的熱損失的熱擴散率。在多層試樣解析中,將硬化物的密度設為1.6 g/cm3 、將比熱設為1.0 J/g・K進行了解析。藉由所獲得的熱擴散率與密度及比熱相乘,算出硬化物的導熱率。將結果示於表1。
・拉伸試驗用試樣的製作 準備兩片鋁板(4×4 cm,厚度400 μm),秤取0.01 g的上述中所獲得的組成物42,以如圖1所示般載置於鋁板41、43的半面(2 cm×4 cm)且使未載置的部分彼此不重疊的方式夾入所述兩片鋁板之間,使用設定為160℃的壓縮成形機(東洋精機製作所(股)製造,小型試驗壓機(mini test press)-10型小型加熱壓機)加壓至2 MPa,維持加熱狀態45分鐘後進行冷卻,然後放壓,取出拉伸試驗用試樣。
<拉伸試驗> 如下所述般進行拉伸試驗,確認拉伸強度。 使用拉伸試驗測定機(滕喜龍(Tensilon)製造,RTF-1310),將拉伸試驗用試樣向圖2的箭頭方向以1 mm/min的速度拉伸,測定斷裂時的張力(N)。在未斷裂的情況下,設為檢測極限(500 N)以上。將結果示於表1。再者,表1中的「E」表示在將拉伸試驗用試樣固定於拉伸試驗測定機時,兩片鋁板發生了剝離。
[實施例2~實施例3及比較例1~比較例3] 除了將各成分的種類及使用量變更為表1所示以外,與實施例1同樣地製作組成物,由該組成物製作各試樣來進行評價。
[比較例4] 將8.0 g的PTX-25、1.554 g的聚合性液晶、以及0.446 g的硬化劑1放入塑膠袋中,充分搖動後,將組成物自袋中取出。 除了使用所獲得的組成物以外,與實施例1同樣地進行評價。
[比較例5] 在比較例4中,將各成分種類及使用量變更為表1所示,除此以外,與比較例4同樣地進行評價。
[表1]
Figure 108130937-A0304-0001
藉由使用規定量的無機填料、規定比例的2官能以上的聚合性液晶化合物與2官能以上的非液晶性聚合性化合物、及硬化劑,可獲得與金屬、金屬化合物或半導體的接著性高、導熱率高的組成物(硬化物)。 另一方面,在不使用2官能以上的聚合性液晶化合物或2官能以上的非液晶性聚合性化合物的情況下,無法獲得與金屬、金屬化合物或半導體的密接性高、且導熱率高的組成物(硬化物)。
41:鋁板 42:組成物(硬化物) 43:鋁板
圖1是製作實施例中的拉伸試驗用試樣時的概略示意圖。 圖2是使用圖1中所獲得的拉伸試驗用試樣進行拉伸試驗時的概略剖面示意圖。

Claims (11)

  1. 一種組成物,包含無機填料、2官能以上的聚合性液晶化合物、2官能以上的非液晶性聚合性化合物、以及能夠使所述聚合性液晶化合物及所述非液晶性聚合性化合物硬化的硬化劑, 相對於所述聚合性液晶化合物100質量份,所述無機填料的含量為150質量份~4500質量份, 所述聚合性液晶化合物與所述非液晶性聚合性化合物的含量之比即聚合性液晶化合物的質量:非液晶性聚合性化合物的質量為20:80~95:5。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的組成物,其中,所述無機填料包含複合材料X,所述複合材料X經選自2官能以上的聚合性液晶化合物及2官能以上的非液晶性聚合性化合物中的至少一種聚合性化合物或所述聚合性化合物的至少一部分硬化而成的硬化物包覆。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的組成物,包含複合材料A,所述複合材料A是所述無機填料與偶合劑鍵結而成。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的組成物,包含複合材料B,所述複合材料B是在偶合劑的一端鍵結所述無機填料,在另一端鍵結聚合性化合物而成。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的組成物,其中,所述聚合性液晶化合物為下述式(1)所表示的化合物, Ral -Z-(A-Z)ml -Ra1 …(1) 式(1)中,Ral 分別獨立地為下述式(2-1)或式(2-2)所表示的聚合性基; A獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、四氫萘-2,6-二基、芴-2,7-二基、雙環[2.2.2]辛-1,4-二基或雙環[3.1.0]己-3,6-二基, 該些環中,至少一個-CH2 -可由-O-取代,至少一個-CH=可由-N=取代,至少一個氫可由鹵素、氰基、碳數1~10的烷基或碳數1~10的鹵化烷基取代,所述烷基中,至少一個-CH2 -可由-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-或-C≡C-取代; Z分別獨立地為單鍵或碳數1~22的伸烷基, 所述伸烷基中,至少一個-CH2 -可由-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-N(O)=N-或-C≡C-取代,至少一個氫可由鹵素取代; m1為1~6的整數,
    Figure 03_image001
    式(2-1)~式(2-2)中,Rb 分別獨立地為氫、鹵素、-CF3 或碳數1~5的烷基,q為0或1。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的組成物,其中,所述式(1)中, Z為單鍵、-(CH2 )a -、-(CF2 )a -、-O(CH2 )a -、-(CH2 )a O-、-O(CH2 )a O-、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、-CH2 CH2 -COO-、-OCO-CH2 CH2 -、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-OCF2 -或-CF2 O-, 所述a分別獨立地為1~20的整數。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的組成物,其中,所述無機填料為氮化物、碳化物、碳材料、矽酸鹽化合物或金屬氧化物。
  8. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的組成物,其中,所述無機填料為選自氮化硼、氮化鋁、氮化硼碳、碳化硼、石墨、碳纖維、碳奈米管、氧化鋁、堇青石、氧化鋅、氧化鋯及氧化鈦中的至少一者。
  9. 一種硬化物,其為如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述的組成物的硬化物。
  10. 一種積層體,其為如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述的組成物的硬化物的層與金屬、金屬化合物或半導體層的積層體。
  11. 一種電子機器,包含: 電子器件,具有發熱部,以及 如申請專利範圍第9項所述的硬化物或如申請專利範圍第10項所述的積層體。
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