(57)【要約】【課題】高い熱伝導性と優れた接着性とを有し、高充填化した場合にも優れた塗工性を発揮して膜厚変化の少ない均一な塗膜を形成可能な樹脂組成物を提供する。また、該樹脂組成物を含む積層体を提供する。【解決手段】ダイヤモンド、熱伝導性フィラー、及び、樹脂を含有し、前記熱伝導性フィラーは、ビッカース硬度が５〜３０ＧＰａであり、前記ダイヤモンドの体積平均粒子径に対する前記熱伝導性フィラーの体積平均粒子径の比が０．５〜１．５である樹脂組成物。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイヤモンド、熱伝導性フィラー、及び、樹脂を含有し、
前記熱伝導性フィラーは、ビッカース硬度が５〜３０ＧＰａであり、
前記ダイヤモンドの体積平均粒子径に対する前記熱伝導性フィラーの体積平均粒子径の比が０．５〜１．５である
ことを特徴とする樹脂組成物。
【請求項２】
ダイヤモンドの形状が非球状であることを特徴とする請求項１記載の樹脂組成物。
【請求項３】
ダイヤモンドの体積平均粒子径が０．０１〜１００μｍであることを特徴とする請求項１又は２記載の樹脂組成物。
【請求項４】
ダイヤモンド及び熱伝導性フィラーの合計含有量が３０〜９５体積％であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の樹脂組成物。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４記載の樹脂組成物と発熱体とが積層されていることを特徴とする積層体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い熱伝導性と優れた接着性とを有し、高充填化した場合にも優れた塗工性を発揮して膜厚変化の少ない均一な塗膜を形成可能な樹脂組成物に関する。また、該樹脂組成物を含む積層体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＰＵ、画像処理チップ、大規模集積回路（ＬＳＩ）等のパワーデバイスに用いられる半導体素子や、液晶、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＥＬ素子等の発光素子を有する電子部品、及び、それを備えた電子機器では、小型化や電子回路の高集積化により素子からの発熱量が増加している。その結果、発熱による素子の劣化や性能の低下、さらには電子機器の機能障害の発生が問題となっている。
そこで、電子機器においては、半導体素子や電子回路において生じた熱を放熱し、電子機器等の温度上昇を抑えるために、半導体素子をセラミック等からなる基材等の放熱体と接合する技術が知られている。また、半導体素子と放熱体との接合材料としては、熱伝導性と絶縁性とを確保するため、樹脂材料中に熱伝導性を有し、且つ、絶縁性を有するフィラーを分散させた樹脂組成物が用いられる。
【０００３】
このような樹脂組成物として、特許文献１には、オルガノポリシロキサンの基材に、特定量の熱伝導性フィラーを含有してなる絶縁シートが開示されている。
このような接合材料では、樹脂中で熱伝導性を有するフィラー同士が接触する構造をとっており、これらのフィラー間の接触を通じて発熱体から放熱体への熱伝導性が確保されている。
このようなシートでは、アルミナ等のフィラーを高充填化してフィラー間の接触頻度を高めて熱伝導性を確保している。しかしながら、フィラーの高充填化に伴って、接着力が低下して、発熱体と放熱体との接合が不充分となるという問題があった。
【０００４】
更に、窒化ホウ素のような異方形状を有するフィラーを用いることによってフィラー同士を面接触させて熱伝導性を確保する方法も提案されている。しかしながら、異方形状を有するフィラーを用いた場合、配向状態によって熱伝導性が大きく変化するが、配向状態を制御することは難しく、充分な熱伝導性が得られないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−６４２９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
また、例えば、ダイヤモンドの汎用的合成法である爆轟法によって形成されたナノサイズのダイヤモンドをフィラーとして樹脂中に複合化した放熱材料も提案されている。ダイヤモンドは熱伝導性が高いことが知られているが、このような方法では、熱伝導性を向上させるために高充填化すると、樹脂組成物をペースト化できなかったり、粘度が不充分となったりして均一な塗膜が得られず、結果として、熱伝導性にも劣る結果となることが分かった。
【０００７】
本発明は、上記現状に鑑み、高い熱伝導性と優れた接着性とを有し、高充填化した場合にも優れた塗工性を発揮して膜厚変化の少ない均一な塗膜を形成可能な樹脂組成物を提供することを目的とする。また、該樹脂組成物を含む積層体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ダイヤモンド、熱伝導性フィラー、及び、樹脂を含有し、前記熱伝導性フィラーは、ビッカース硬度が５〜３０ＧＰａであり、前記ダイヤモンドの体積平均粒子径に対する前記熱伝導性フィラーの体積平均粒子径の比が０．５〜１．５である樹脂組成物である。
以下に本発明を詳述する。
【０００９】
本発明者らは、半導体素子のような発熱体等の部材とアルミニウムや銅等の放熱体等の部材との間に挟んで用いられる樹脂組成物において、ダイヤモンド及びビッカース硬度が所定の範囲内である熱伝導性フィラーとを併用し、ダイヤモンドと熱伝導性フィラーとの粒子径を所定の関係とすることで、熱伝導と接着性とを両立できることを見出した。更に、塗工した際に、形状を充分に保持して膜厚の変化を少なくすることができることから、均一な塗膜を形成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
本発明の樹脂組成物は、ダイヤモンド、熱伝導性フィラー、及び、樹脂を含有する。
本発明の樹脂組成物は、熱伝導性及び接着性に優れるため、例えば、発熱体と放熱体との接着に用いられることで、発熱体が発した熱を効率よく放熱体に伝えることができる。また、形状保持性にも優れるため、塗工した際の膜厚の変化が少なく、均一な塗膜を形成することができる。
【００１１】
本発明の樹脂組成物を介して発熱体と放熱体とを積層した場合の一例を図１に示す。
本発明の樹脂組成物１は、発熱体５及び放熱体６との間に薄膜状として配置される。
本発明の樹脂組成物１は、ダイヤモンド２、熱伝導性フィラー３及びバインダー樹脂４を含有する。熱伝導性フィラー３は、ビッカース硬度が５〜３０ＧＰａである。また、ダイヤモンド２の体積平均粒子径に対する熱伝導性フィラー３の体積平均粒子径の比は０．５〜１．５である。
本発明の樹脂組成物１では、ダイヤモンド２と熱伝導性フィラー３とを併用することで、バインダー樹脂４とのなじみがよく、ペースト化した際の粘性を充分に向上させて、塗工性に優れたものとすることができる。
また、ダイヤモンド２と熱伝導性フィラー３との体積平均粒子径が所定の関係を満たすとともに、熱伝導性フィラー３のビッカース硬度が所定の範囲であることにより、樹脂組成物を激しく混錬すると、硬度が高いダイヤモンド２同士や、ダイヤモンド２と熱伝導性フィラー３とが衝突して、ダイヤモンド２や熱伝導性フィラー３の割れや削れが生じる。その結果、ダイヤモンドや無機充填剤の接触面積が増加して、熱伝導性を著しく向上させることができる。
更に、本発明の樹脂組成物１は、バインダー樹脂４を含有することで、発熱体５と放熱体６との接着性を高めることができ、剥離に伴う熱伝導性の低下を抑制することができる。
【００１２】
本発明の樹脂組成物は、ダイヤモンドを含有する。本発明の樹脂組成物は、ダイヤモンドを含有することにより、熱伝導性に優れたものとなる。なお、上記ダイヤモンドは、表面に分散剤や表面処理剤等を有するものであってもよい。
上記ダイヤモンドの形状は、非球状であることが好ましく、多面体形状であることがより好ましく、六面体、八面体、六八面体等がより好ましく、六八面体が特に好ましい。
なお、本発明において、非球状であるとは、球形度が０．９以下であることを意味する。
また、本発明において、多面体形状とは、表面を形成する面の半分以上が全て平らな多角形によって構成される立体形状を意味する。
【００１３】
上記多面体形状であるダイヤモンドにおいて、多面体形状を形成する多角形は、三角形〜六角形であることが好ましい。
【００１４】
上記多面体形状のダイヤモンドの面数は１０〜１８であることが好ましい。
上記ダイヤモンドの面数が１０以上であることで、ダイヤモンドの配向制御が容易となり、ダイヤモンド同士や熱伝導性フィラーとを面接触させて、熱伝導効率を向上させることができる。また、上記ダイヤモンドの面数が１８以下であることで、ダイヤモンドが充分に大きな面を有するものとなり、ダイヤモンド同士や熱伝導性フィラーとの点接触の回数を減らして、熱伝導効率の低下を抑制することができる。
なお、上記ダイヤモンドの面数は、例えば、電子顕微鏡写真を確認し、得られた像における粒子３００個の面数の平均を算出することにより測定することができる。
【００１５】
上記ダイヤモンドの球形度は、好ましい下限が０．２、より好ましい下限が０．３、好ましい上限が０．９、より好ましい上限が０．８５である。
なお、上記球形度は、電子顕微鏡写真を確認し、得られた像における粒子３００個について、（粒子の投影面積に等しい円の直径／粒子の投影像に外接する最小円の直径）を算出し、その平均値により求めることができる。
【００１６】
上記ダイヤモンドのアスペクト比は、好ましい下限が１、より好ましい下限が１．０１、好ましい上限が１０、より好ましい上限が９である。
なお、上記ダイヤモンドのアスペクト比は、電子顕微鏡写真を確認し、得られた像における粒子３００個について、（長径／短径）を算出し、その平均値により求めることができる。
【００１７】
上記ダイヤモンドの比表面積は、好ましい下限が０．０５ｍ２／ｇ、より好ましい下限が０．１ｍ２／ｇ、好ましい上限が５００ｍ２／ｇ、より好ましい上限が４００ｍ２／ｇである。
上記比表面積は、窒素ガス等を用いたガス吸着法等により測定することができる。
【００１８】
上記ダイヤモンドの破壊靭性は、好ましい下限が２ＭＰａ・ｍ１／２、より好ましい下限が３ＭＰａ・ｍ１／２、好ましい上限が９ＭＰａ・ｍ１／２、より好ましい上限が８ＭＰａ・ｍ１／２である。
なお、上記破壊靭性は、ＪＩＳ  Ｒ  １６０７に準拠して測定することができる。
【００１９】
本発明の樹脂組成物中の上記ダイヤモンドの含有量は、好ましい下限が１０体積％、好ましい上限が９０体積％である。
上記ダイヤモンドの含有量が１０体積％以上であると、充分な熱伝導性を付与することができる。上記ダイヤモンドの含有量が９０体積％以下であると、接着性に優れたものとすることができる。
上記ダイヤモンドの含有量は、より好ましい下限が２５体積％、より好ましい上限が７５体積％である。
なお、上記ダイヤモンドの含有量は、例えば、樹脂組成物の断面を電子顕微鏡で観察し、得られた画像中のダイヤモンドの占有率を算出することにより測定することができる。
なお、上記占有率とは、画像全面積に対するダイヤモンドの面積の割合を意味し、エネルギー分散型Ｘ線分光器によって判別することができ、その後に画像解析により測定することができる。
【００２０】
本発明の樹脂組成物中の上記ダイヤモンドの含有量は、好ましい下限が１０重量％、より好ましい下限が１５重量％、好ましい上限が９５重量％、より好ましい上限が９０重量％である。
【００２１】
上記ダイヤモンドの体積平均粒子径は、好ましい下限が０．０１μｍ、好ましい上限が１００μｍである。
上記ダイヤモンドの体積平均粒子径が０．０１μｍ以上であると、熱伝導性フィラーを破砕して接触性を向上させることができる。上記ダイヤモンドの体積平均粒子径が１００μｍ以下であると、ダイヤモンド同士やダイヤモンドと熱伝導性フィラーとが衝突することで、ダイヤモンド自体が破砕し、接触性を向上させることができる。
上記ダイヤモンドの体積平均粒子径は、より好ましい下限が０．０２μｍ、より好ましい上限が９０μｍである。
上記ダイヤモンドの体積平均粒子径は、例えば、乾式のレーザー回析法により測定することができる。
【００２２】
上記ダイヤモンドの体積平均粒子径は、本発明の樹脂組成物の膜厚に対して、好ましい上限が７５％である。
上記ダイヤモンドの体積平均粒子径が上記樹脂組成物の膜厚に対して７５％以下であることで、ダイヤモンドの充填量を充分なものとすることができる。
上記ダイヤモンドの体積平均粒子径は、上記樹脂組成物の膜厚に対して、好ましい下限が２０％、より好ましい下限が２５％、より好ましい上限が７０％である。
なお、本発明において、樹脂組成物の膜厚とは、薄膜状とした樹脂組成物の厚みを意味し、薄膜状とした樹脂組成物とは、基材上に塗工することで得られるシート形状の樹脂組成物のみではなく、部材間に充填されることで得られる層状の樹脂組成物も含む。
【００２３】
上記ダイヤモンドはグラファイト等の炭素からなる元素鉱物を原料として、例えば、爆轟法、フラックス法、静的高圧法、化学気相蒸着法、高温高圧法等により製造することができる。なかでも、粒子径の大きなダイヤモンドを得られることから、高温高圧法により製造されたものが好ましく用いられる。
【００２４】
本発明の樹脂組成物は、熱伝導性フィラーを含有する。上記熱伝導性フィラーを含有することにより、熱伝導性材料と樹脂とのなじみを向上させて、樹脂組成物の塗工性を高め、均一な塗膜を形成することができる。また、硬化物の強靭性を向上させることができる。
【００２５】
上記熱伝導性フィラーとしては、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物等が挙げられる。なかでも、金属酸化物、金属窒化物が好ましい。
また、上記金属としては、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛、ケイ素等が挙げられる。なかでも、アルミニウム、マグネシウムが好ましい。
上記熱伝導性フィラーとしては、具体的には、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等が挙げられる。なかでも、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、窒化アルミニウムが好ましい。
【００２６】
上記熱伝導性フィラーのビッカース硬度は、下限が５ＧＰａ、上限が３０ＧＰａである。
上記熱伝導性フィラーのビッカース硬度が５ＧＰａ以上であると、混錬時にダイヤモンドと接触することで、熱伝導性フィラーが削られて接触性を向上させることができる。上記熱伝導性フィラーのビッカース硬度が３０ＧＰａ以下であると、混錬時にダイヤモンドと接触することで、ダイヤモンドを破砕して接触性を向上させることができる。
上記熱伝導性フィラーのビッカース硬度は、好ましい下限が６ＧＰａ、より好ましい下限が７ＧＰａ、好ましい上限が２９ＧＰａ、より好ましい上限が２８ＧＰａである。
上記熱伝導性フィラーのビッカース硬度は、例えば、ＤＵＨ−Ｗ２０１（島津製作所社製）等のビッカース硬度計を用いることで測定することができる。
【００２７】
上記熱伝導性フィラーの球形度は、好ましい下限が０．２、より好ましい下限が０．３、好ましい上限が１、より好ましい上限が０．９５である。
【００２８】
上記ダイヤモンドの球形度と上記熱伝導性フィラーの球形度との比（ダイヤモンドの球形度／熱伝導性フィラーの球形度）は、好ましい下限が０．１、より好ましい下限が０．２、好ましい上限が１０、より好ましい上限が５である。
【００２９】
上記熱伝導性フィラーのアスペクト比は、好ましい下限が１、より好ましい下限が１．０５、好ましい上限が１０、より好ましい上限が９である。
【００３０】
上記ダイヤモンドのアスペクト比と上記熱伝導性フィラーのアスペクト比との比（ダイヤモンドのアスペクト比／熱伝導性フィラーのアスペクト比）は、好ましい下限が０．１、より好ましい下限が０．２、好ましい上限が１０、より好ましい上限が５である。
【００３１】
上記熱伝導性フィラーの比表面積は、好ましい下限が０．０５ｍ２／ｇ、より好ましい下限が０．１ｍ２／ｇ、好ましい上限が５００ｍ２／ｇ、より好ましい上限が４００ｍ２／ｇである。
【００３２】
上記熱伝導性フィラーの真比重は、好ましい下限が１．０ｇ／ｃｍ３、より好ましい下限が１．１ｇ／ｃｍ３、好ましい上限が１０ｇ／ｃｍ３、より好ましい上限が８ｇ／ｃｍ３である。
【００３３】
上記ダイヤモンドの真比重と上記熱伝導性フィラーの真比重との差は、好ましい下限が０．２ｇ／ｃｍ３、より好ましい下限が０．３ｇ／ｃｍ３、好ましい上限が４ｇ／ｃｍ３、より好ましい上限が３ｇ／ｃｍ３である。
【００３４】
上記熱伝導性フィラーの破壊靭性は、好ましい下限が１ＭＰａ・ｍ１／２、より好ましい下限が２ＭＰａ・ｍ１／２、好ましい上限が８ＭＰａ・ｍ１／２、より好ましい上限が７ＭＰａ・ｍ１／２である。
【００３５】
上記熱伝導性フィラーの熱伝導率は、好ましい下限が１Ｗ／ｍ・Ｋ、より好ましい下限が５Ｗ／ｍ・Ｋ、好ましい上限が２５００Ｗ／ｍ・Ｋ、より好ましい上限が２０００Ｗ／ｍ・Ｋである。
【００３６】
上記熱伝導性フィラーの誘電率は、好ましい下限が０．０１、より好ましい下限が０．１、好ましい上限が１００、より好ましい上限が５０である。なお、誘電率は２５℃、周波数１ＭＨｚの条件で測定したものである。
【００３７】
上記熱伝導性フィラーの体積平均粒子径は、好ましい下限が０．０１μｍ、より好ましい下限が０．１μｍ、好ましい上限が１５０μｍ、より好ましい上限が１００μｍである。
上記熱伝導性フィラーの体積平均粒子径は、例えば、乾式のレーザー回析法により測定することができる。
【００３８】
上記ダイヤモンドの体積平均粒子径に対する上記熱伝導性フィラーの体積平均粒子径の比（熱伝導性フィラーの体積平均粒子径／ダイヤモンドの体積平均粒子径）は、下限が０．５、上限が１．５である。
上記体積平均粒子径の比が０．５以上であると、ダイヤモンドと熱伝導性フィラーとの接触性を向上させることができるとともに、ダイヤモンドと熱伝導性フィラーとの接触回数が過剰になることがなく、熱伝導性に優れたものとすることができる。上記体積平均粒子径の比が１．５以下であると、樹脂へのなじみを向上させて、塗工性に優れたものとすることができる。
【００３９】
上記熱伝導性フィラーの体積平均粒子径は、上記樹脂組成物の膜厚に対して、好ましい下限が２０％、好ましい上限が７５％である。
上記熱伝導性フィラーの体積平均粒子径が上記好ましい下限以上、且つ、上記好ましい上限以下であると、上記熱伝導性フィラーの充填量を充分なものとして、熱伝導性に優れたものとすることができる。
上記熱伝導性フィラーの体積平均粒子径は、上記樹脂組成物の膜厚に対して、より好ましい下限が２５％、より好ましい上限が７０％である。
【００４０】
本発明の樹脂組成物中の上記熱伝導性フィラーの含有量は、好ましい下限が１体積％、より好ましい下限が５体積％、好ましい上限が７５体積％、より好ましい上限が５０体積％である。
【００４１】
本発明の樹脂組成物中の上記熱伝導性フィラーの含有量は、好ましい下限が５重量％、より好ましい下限が１０重量％、好ましい上限が８５重量％、より好ましい上限が７５重量％である。
【００４２】
本発明の樹脂組成物における上記ダイヤモンドと上記熱伝導性フィラーとの合計含有量は、好ましい下限が３０体積％、好ましい上限が９５体積％である。
上記合計含有量が３０体積％以上であると、充分な熱伝導性を付与することができる。上記合計含有量が９５体積％以下であると、樹脂組成物のハンドリング性を向上させて、塗工性に優れたものとすることができる。
上記合計含有量は、より好ましい下限が３５体積％、より好ましい上限が８５体積％である。
【００４３】
本発明の樹脂組成物における上記ダイヤモンドの含有量に対する上記熱伝導性フィラーの含有量の比（熱伝導性フィラーの含有量／ダイヤモンドの含有量）は、体積比で、好ましい下限が１／２０、より好ましい下限が１／１０、好ましい上限が２０／１、より好ましい上限が１０／１である。
【００４４】
本発明の樹脂組成物は、樹脂を含有する。
上記樹脂は、ダイヤモンド及び熱伝導性フィラーを樹脂組成物に保持するものであり、樹脂組成物に要求される接着性、機械的強度、耐熱性、電気的特性等の特定に応じて選択される。
上記樹脂としては、例えば、熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂等の硬化性樹脂が挙げられ、接着性、機械的強度をより向上させることができることから、熱硬化性樹脂が好ましく用いられる。
【００４５】
上記熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体等のエチレン−αオレフィン共重合体、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール等が挙げられる。また、ポリフッ化ビニリデン及びポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、スチレン−アクリロニトリル共重合体等が挙げられる。更に、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）樹脂、ポリフェニレン−エーテル共重合体（ＰＰＥ）樹脂、変性ＰＰＥ樹脂、脂肪族ポリアミド類、芳香族ポリアミド類、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸メチルエステル等のポリメタクリル酸エステル類等が挙げられる。また、ポリアクリル酸類、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルニトリル、ポリエーテルケトン、ポリケトン、液晶ポリマー、シリコーン樹脂、アイオノマー等が挙げられる。
【００４６】
上記光硬化性樹脂としては、感光性オニウム塩等の光カチオン触媒を含有するエポキシ樹脂や感光性ビニル基を有するアクリル樹脂等が挙げられる。
【００４７】
上記熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル酸メチル又はアクリル酸ブチル等を主なモノマー単位とするポリ（メタ）アクリル酸エステル樹脂等のホットメルト型接着樹脂が挙げられ、なかでもエポキシ樹脂が好ましく用いられる。
【００４８】
上記エポキシ樹脂としては特に限定されないが、多環式炭化水素骨格を主鎖に有するエポキシ樹脂が好ましい。多環式炭化水素骨格を主鎖に有するエポキシ樹脂を用いた場合、剛直となり、接着性や機械的強度が高められる。
【００４９】
上記多環式炭化水素骨格を主鎖に有するエポキシ樹脂としては、特に限定されないが、例えば、ジシクロペンタジエンジオキシド、ジシクロペンタジエン骨格を有するフェノールノボラックエポキシ樹脂等のジシクロペンタジエン骨格を有するエポキシ樹脂（以下、「ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂」と記す）等が挙げられる。また、１−グリシジルナフタレン、２−グリシジルナフタレン、１，２−ジグリジジルナフタレン、１，５−ジグリシジルナフタレン、１，６−ジグリシジルナフタレン、１，７−ジグリシジルナフタレン、２，７−ジグリシジルナフタレン、トリグリシジルナフタレン、１，２，５，６−テトラグリシジルナフタレン等のナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂（以下、「ナフタレン型エポキシ樹脂」と記す）が挙げられる。更に、テトラヒドロキシフェニルエタン型エポキシ樹脂、テトラキス（グリシジルオキシフェニル）エタン、または３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキサンカルボネート等が挙げられる。なかでも、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂やナフタレン型エポキシ樹脂が好適に用いられる。
【００５０】
これらの多環式炭化水素骨格を主鎖に有するエポキシ樹脂は、単独で用いられてもよいし、２種類以上が併用されてもよい。また、上記ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂及びナフタレン型エポキシ樹脂は、それぞれ単独で用いられてもよいし、両者が併用されてもよい。
【００５１】
本発明の樹脂組成物中の上記樹脂の含有量は、好ましい下限が２０重量％、好ましい上限が８０重量％である。
上記樹脂の含有量が、２０重量％以上であると、得られる樹脂組成物の接着性を向上させることができる。上記樹脂の含有量が、８０重量％以下であると、得られる樹脂組成物の熱伝導性を向上させることができる。
上記樹脂の含有量は、より好ましい下限が２５重量％、より好ましい上限が７５重量％である。
【００５２】
上記樹脂の重量平均分子量は、好ましい下限が５０００、好ましい上限が１００００００である。
【００５３】
本発明の樹脂組成物は、更に、熱硬化剤又は光重合開始剤を含んでいてもよい。
上記熱硬化剤としては、ジシアンジアミド、アミン化合物（アミン硬化剤）、イミダゾール化合物（イミダゾール硬化剤）、フェノール化合物（フェノール硬化剤）及び酸無水物（酸無水物硬化剤）等が挙げられる。上記熱硬化剤は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
上記光重合開始剤としては、光ラジカル重合開始剤、光カチオン重合開始剤等が挙げられる。
【００５４】
本発明の樹脂組成物中の上記熱硬化剤の含有量は、好ましい下限が５重量％、より好ましい下限が１０重量％、好ましい上限が６０重量％、より好ましい上限が５０重量％である。
【００５５】
本発明の樹脂組成物は、必要に応じて、更に、分散剤、可塑剤、乳化剤、軟化剤、充填剤、顔料、染料、シランカップリング剤、酸化防止剤などの添加剤等を含んでいてもよい。
【００５６】
本発明の樹脂組成物の製造方法は特に限定されず、例えば、ダイヤモンドに、熱伝導性フィラー、樹脂、必要に応じて添加される熱硬化剤、分散剤等の添加剤、及び、溶媒を混合し、攪拌して樹脂組成物溶液を調製し、続いて、溶媒を除去する方法等が挙げられる。
【００５７】
上記溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール溶媒や、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、トルエン及びキシレン等が挙げられる。上記溶媒は有機溶媒であることが好ましく、トルエンであることがより好ましい。上記溶媒は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００５８】
本発明の樹脂組成物の形状は特に限定されないが、薄膜状にして用いられることが好ましい。
本発明において、薄膜状の樹脂組成物とは、基材上に塗工することで得られるシート形状の樹脂組成物のみではなく、部材間に充填されることで得られる層状の樹脂組成物も含む。
【００５９】
本発明の樹脂組成物は薄膜状である場合、膜厚の好ましい下限は１０μｍ、より好ましい下限が１５μｍ、好ましい上限が１ｍｍ、より好ましい上限が７５０μｍである。
【００６０】
本発明の樹脂組成物は、作動や稼働に際して高温となる物体であり、放熱を必要とするあらゆる分野において好適に用いることができる。例えば、ＣＰＵ、画像処理チップ、大規模集積回路（ＬＳＩ）等のパワーデバイスに用いられる半導体素子、液晶、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、ＬＥＤ、有機ＥＬ素子等の発光素子を有する電子機器では、作動や稼働に際して素子から発熱することから、上記素子に本発明の樹脂組成物を接触させて用いることで、放熱機能が発揮される。
【００６１】
本発明の樹脂組成物と発熱体とが積層された積層体も本発明の１つである。
本発明の積層体では、発熱体と本発明の樹脂組成物とが積層されていることにより、発熱体が発する熱を効率よく放熱することができる。
【００６２】
上記発熱体は特に限定されないが、例えば、ＣＰＵ、画像処理チップ、メモリー等、大規模集積回路（ＬＳＩ）等のパワーデバイスの半導体素子基板、液晶、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、ＬＥＤ、有機ＥＬ表示装置等の表示装置に用いられる半導体素子基板、太陽電池セル、太陽電池モジュール等が挙げられる。
【００６３】
本発明の積層体は、更に、放熱体を有し、本発明の樹脂組成物を介して上記発熱体と上記放熱体とが積層されたものであってもよい。
本発明の積層体が、放熱体を有することにより、発熱体が発する熱を放熱体に効率よく伝達して、放熱機能を向上させることができる。
【００６４】
上記放熱体は特に限定されないが、例えば、アルミニウム、銅等の金属、黒鉛、ダイヤモンド、窒化アルミニウム、窒化ほう素、窒化珪素、炭化珪素、酸化アルミニウム等の素材を利用したヒートスプレッダ、ヒートシンク、グラファイトシート、きょう体、電子基板、電気基板、放熱用配管等が挙げられる。
【００６５】
本発明の積層体を製造する方法としては、特に限定されない。例えば、発熱体に本発明の樹脂組成物を塗工する方法、本発明の樹脂組成物を離型処理されたＰＥＴフィルム上に塗工し、乾燥させて薄膜状の樹脂組成物を作製した後、薄膜状の樹脂組成物と発熱体とを接着する方法、発熱体と放熱体との間に本発明の樹脂組成物を充填して薄膜状の樹脂組成物を含む積層体とする方法等が挙げられる。
【発明の効果】
【００６６】
本発明によれば、高い熱伝導性と優れた接着性とを有し、高充填化した場合にも優れた塗工性を発揮して膜厚変化の少ない均一な塗膜を形成可能な樹脂組成物を提供することができる。また、該樹脂組成物を含む積層体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の樹脂組成物を介して発熱体と放熱体とを積層した場合の一例を示す模式図である。
【図２】実施例１で得られた樹脂組成物の概念図である。
【図３】実施例７で得られた樹脂組成物の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００６８】
以下に実施例を挙げて本発明の態様を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例にのみ限定されるものではない。
【００６９】
（実施例１）
エポキシ樹脂（エピコート８２８ＵＳ、三菱化学社製）１００重量部に対して、熱硬化剤としてジシアンジアミド（東京化成工業社製）１０重量部、イミダゾール硬化剤（２ＭＺＡ−ＰＷ、四国化成工業社製）１重量部を加えた。更に、表１に示す配合となるようにダイヤモンド粒子及び熱伝導性フィラーを加え、遊星式攪拌機を用いて５００ｒｐｍで２５分間攪拌することにより、樹脂組成物を得た。
なお、ダイヤモンド粒子としては、体積平均粒子径３０μｍのダイヤモンド粒子（トーメイダイヤ社製、ＴＭＳグレード、六八面体形状、球形度０．９、アスペクト比１．１）を用いた。また、熱伝導性フィラーとして、体積平均粒子径４０μｍのアルミナ粒子（昭和電工社製、ＣＢ−Ａ４０、球形度１．０、アスペクト比１．０、熱伝導率３０Ｗ／ｍ・Ｋ）を用いた。
なお、ダイヤモンド粒子及び熱伝導性フィラーの体積平均粒子径は、レーザー回析粒度分布計（マルバーン社製、ＭａｓｔｅｒＳｉｚｅｒ  ３０００）を用いて測定した。
【００７０】
また、熱伝導性フィラーのビッカース硬度をビッカース硬度計（島津製作所社製、ＨＭＶ−Ｇ２１）を用いて測定した。
ダイヤモンド粒子及び熱伝導性フィラーの破壊靭性をＪＩＳ  Ｒ  １６０７に準拠して測定した。
更に、得られた樹脂組成物をクロスセクションポリッシャー（日本電子社製「ＩＢ−１９５００ＣＰ」）を用いて平滑に加工し、加工後の樹脂組成物の断面を電界放出形走査電子顕微鏡（日立ハイテクノロジーズ社製「Ｓ−４８００」）で観察し、得られた電子顕微鏡画像に基づいてダイヤモンド粒子及び熱伝導性フィラーの含有量を算出した。
結果を表１に示した。
【００７１】
（実施例２）
熱伝導性フィラーとして、体積平均粒子径２０μｍのアルミナ粒子（昭和電工社製、ＣＢ−Ａ２０Ｓ、球形度１．０、アスペクト比１．０、熱伝導率３０Ｗ／ｍ・Ｋ）を用いた以外は実施例１と同様にして樹脂組成物を作製した。
【００７２】
（実施例３）
熱伝導性フィラーとして、体積平均粒子径４０μｍの窒化アルミニウム粒子（球形度１．０、アスペクト比１．０、熱伝導率１８０Ｗ／ｍ・Ｋ）を用いた以外は実施例１と同様にして樹脂組成物を作製した。
【００７３】
（実施例４）
熱伝導性フィラーとして、体積平均粒子径２０μｍの窒化アルミニウム粒子（球形度１．０、アスペクト比１．０、熱伝導率１８０Ｗ／ｍ・Ｋ）を用いた以外は実施例１と同様にして樹脂組成物を作製した。
【００７４】
（実施例５）
熱伝導性フィラーとして、体積平均粒子径４０μｍの酸化マグネシウム粒子（堺化学社製、ＳＭＯ−５０、球形度１．０、アスペクト比１．０、熱伝導率５０Ｗ／ｍ・Ｋ）を用いた以外は実施例１と同様にして樹脂組成物を作製した。
【００７５】
（実施例６）
熱伝導性フィラーとして、体積平均粒子径２０μｍの酸化マグネシウム粒子（共和化学社製、パイロキスマ、球形度１．０、アスペクト比１．０、熱伝導率５０Ｗ／ｍ・Ｋ）を用いた以外は実施例１と同様にして樹脂組成物を作製した。
【００７６】
（実施例７）
ダイヤモンド粒子として、体積平均粒子径３０μｍのダイヤモンド粒子（トーメイダイヤ社製、ＣＭＭグレード、粒状、球形度０．６、アスペクト比１．８）を用いた以外は実施例１と同様にして樹脂組成物を作製した。
【００７７】
（実施例８）
ダイヤモンド粒子として、実施例７と同様のダイヤモンド粒子を用いた以外は実施例２と同様にして樹脂組成物を作製した。
【００７８】
（実施例９）
ダイヤモンド粒子として、実施例７と同様のダイヤモンド粒子を用いた以外は実施例３と同様にして樹脂組成物を作製した。
【００７９】
（実施例１０）
ダイヤモンド粒子として、実施例７と同様のダイヤモンド粒子を用いた以外は実施例４と同様にして樹脂組成物を作製した。
【００８０】
（実施例１１）
ダイヤモンド粒子として、実施例７と同様のダイヤモンド粒子を用いた以外は実施例５と同様にして樹脂組成物を作製した。
【００８１】
（実施例１２）
ダイヤモンド粒子として、実施例７と同様のダイヤモンド粒子を用いた以外は実施例６と同様にして樹脂組成物を作製した。
【００８２】
（比較例１）
ダイヤモンド粒子を添加しなかった以外は実施例１と同様にして樹脂組成物を作製した。
【００８３】
（比較例２）
熱伝導性フィラーを添加しなかった以外は実施例１と同様にして樹脂組成物を作製した。
【００８４】
（比較例３）
熱伝導性フィラーとして、体積平均粒子径５０μｍのアルミナ粒子（昭和電工社製、Ａ５０）を用いた以外は実施例１と同様にして樹脂組成物を作製した。
【００８５】
（比較例４）
熱伝導性フィラーとして、体積平均粒子径１０μｍのアルミナ粒子（昭和電工社製、ＣＢ−Ｐ１０）を用いた以外は実施例１と同様にして樹脂組成物を作製した。
【００８６】
（比較例５）
熱伝導性フィラーとして、体積平均粒子径４０μｍの六方晶窒化ホウ素粒子（ｈ−ＢＮ、モメンティブ社製、ＰＴ１２０、アスペクト比１０、熱伝導率（面内方向）２００Ｗ／ｍ・Ｋ）を用いた以外は実施例１と同様にして樹脂組成物を作製した。
なお、窒化ホウ素粒子の体積平均粒子径は、長軸方向のサイズを測定することで算出した。
【００８７】
（比較例６）
熱伝導性フィラーとして、体積平均粒子径２０μｍの立方晶窒化ホウ素粒子（ｃ−ＢＮ、トーメイダイヤ社製、ＩＳＢＮ−Ｍ、アスペクト比１．１、熱伝導率４００Ｗ／ｍ・Ｋ）を用いた以外は実施例１と同様にして樹脂組成物を作製した。
【００８８】
（評価）
実施例及び比較例で得られた樹脂組成物について、下記の評価を行った。結果を表１及び表２に示した。
【００８９】
（１）熱伝導性の評価
得られた樹脂組成物を自転公転混錬器により混錬した。その後、離型ＰＥＴシート上に塗工し、９０℃のオーブン内にて１０分間乾燥させることで積層シートを得た。得られた積層シートから離型ＰＥＴシートを剥離し、更に銅箔及びアルミニウム板によって挟み、温度１４０℃、圧力４ＭＰａの条件で真空プレス成型を行うことにより樹脂組成物層を有する積層体を得た。積層体を１０ｍｍ×１０ｍｍにカットした後、両面にカーボンブラックをスプレーして測定サンプルを作製した。得られた測定サンプルについて、レーザーフラッシュ法を用いて熱伝導率を測定し、以下の基準で評価した。なお、熱伝導率としては、積層体を３つ用意し、それぞれの積層体内の３箇所から切り出して得られた測定サンプル合計９つの平均値を用いた。
◎：８Ｗ／ｍ・Ｋ以上であった。
〇：６Ｗ／ｍ・Ｋよりも大きく、８Ｗ／ｍ・Ｋ未満であった。
×：６Ｗ／ｍ・Ｋ以下であった。
【００９０】
（２）塗工性の評価
得られた樹脂組成物について、Ｂ型粘度計（ＶＩＳＣＯＭＥＴＥＲ  ＴＶ−２２、東機産業社製、使用ローターφ４８ｍｍ、設定温度２５℃）を用いて、回転数５ｒｐｍにおける粘度（ｍＰａ・ｓ）を測定し、以下の基準で評価した。
〇：１０００ｒｐｍｓ以下であった。
×：１０００ｒｐｍｓを超えていた。
【００９１】
（３）液ダレ性の評価
得られた樹脂組成物をヘラですくい、糸引き状態を目視により確認し、以下の基準で評価した。
〇：５ｃｍ下においたガラス基板に１０秒以内に付着した。
×：５ｃｍ下においたガラス基板に１０秒以内に付着しなかった。
【００９２】
（４）接着性評価
得られた積層体を２０ｍｍ×５０ｍｍにカットし、８５℃で９０°の方向に５０ｇの荷重を掛け、剥離時間を測定した。得られた剥離時間をもとに、比較例１における剥離時間を１．００とした際の相対値により評価した。
○：相対値が２．００以上であった。
×：相対値が２．００未満であった。
【００９３】
【表１】
2019089956.tif 000002
【００９４】
【表２】
2019089956.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明によれば、高い熱伝導性と優れた接着性とを有し、高充填化した場合にも優れた塗工性を発揮して膜厚変化の少ない均一な塗膜を形成可能な樹脂組成物を提供することができる。また、該樹脂組成物を含む積層体を提供することができる。
【符号の説明】
【００９６】
１    樹脂組成物
２    ダイヤモンド
３    熱伝導性フィラー
４    バインダー樹脂
５    発熱体
６    放熱体
【図１】
2019089956.tif 000004
【図２】
2019089956.tif 000005
【図３】
2019089956.tif 000006