(57)【要約】【課題】            樹脂との親和性に優れ、なおかつ高い熱伝導性を有する熱伝導性フィラーを提供すること。また、該熱伝導性フィラーを含有する高熱伝導性樹脂組成物を提供すること。【解決手段】        熱伝導フィラーの表面を熱伝導率０．２５Ｗ／ｍＫ以上の樹脂で被覆してなることを特徴とする、変性熱伝導フィラーを提供する。また、前記熱伝導フィラーが複合酸化物である、変性熱伝導性フィラーを提供する。また、前記熱伝導率０．２５Ｗ／ｍＫ以上の樹脂が熱可塑性樹脂である、変性熱伝導フィラーを提供する。【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導フィラーの表面を熱伝導率０．２５Ｗ／ｍＫ以上の樹脂で被覆してなることを特徴とする、変性熱伝導フィラー。
【請求項２】
前記熱伝導フィラーが複合酸化物である、請求項１に記載の変性熱伝導性フィラー。
【請求項３】
前記熱伝導率０．２５Ｗ／ｍＫ以上の樹脂が熱可塑性樹脂である、請求項１または２にに記載の変性熱伝導フィラー。
【請求項４】
前記熱伝導率０．２５Ｗ／ｍＫ以上の樹脂が、ポリエチレン樹脂、液晶ポリエステル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂である、請求項１から３の何れかに記載の変性熱伝導性フィラー。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の変性熱伝導性フィラーと、樹脂とを含有することを含有することを特徴とする樹脂組成物。
【請求項６】
請求項５に記載の樹脂組成物を含有することを特徴とする熱伝導性材料。
【請求項７】
請求項６に記載の熱伝導性材料を成形してなる熱伝導性部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、従来よりも熱伝導性が良好な変性熱伝導性フィラーを提供する。また、該熱伝導性フィラーを含有する
【背景技術】
【０００２】
電子部品の小型化・高集積化に伴い、基板や回路、そしてモジュールを結合させるための高品質な接着剤が求められている。特に、高熱化しやすい半導体モジュールを正常に作動させるために必要な、放熱性を有する熱伝導性材料が、近年特に求められている。
熱伝導材料向け無機フィラーには、金属粒子、無機酸化物粒子、無機窒化物粒子やこれらの複合粒子、さらには、それらに表面処理が施された粒子が広く用いられている。例えば、また特許文献１において、絶縁性樹脂中に、絶縁性無機粉末を分散させた高熱伝導樹脂組成物が開示されているが、フィラーのぬれ性が不足しているため、フィラー／樹脂間に熱抵抗が発生し、性能は不十分である。また特許文献２において、フィラー／樹脂間のぬれ性向上のために、エポキシ樹脂化合物を熱伝導性フィラーに被覆した樹脂組成物成型品が開示されているが、エポキシ樹脂の熱伝導度は０．２Ｗ／ｍＫ以下であり、高熱伝導化は期待できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１５３９６９号公報
【特許文献２】特開２００８−１８９８１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、樹脂との親和性に優れ、なおかつ高い熱伝導性を有する熱伝導性フィラーを提供することにある。また、該熱伝導性フィラーを含有する高熱伝導性樹脂組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは鋭意検討の結果、熱伝導フィラーの表面を熱伝導率０．２５Ｗ／ｍＫ以上の樹脂で被覆してなることを特徴とする、変性熱伝導フィラーを提供することで、上記課題を解決するものである。
【０００６】
また、前記熱伝導フィラーが複合酸化物である、変性熱伝導性フィラーを提供する。
【０００７】
また、前記熱伝導率０．２５Ｗ／ｍＫ以上の樹脂が熱可塑性樹脂である、変性熱伝導フィラーを提供する。
【０００８】
また、前記熱伝導率０．２５Ｗ／ｍＫ以上の樹脂が熱可塑性樹脂が、ポリエチレン、液晶ポリエステル、ポリフェニレンサルファイドである、変性熱伝導性フィラーを提供する。
【０００９】
また、前記変性熱伝導性フィラーと、樹脂とを含有することを含有することを特徴とする樹脂組成物を提供する。
【００１０】
また、前記樹脂組成物を含有する熱伝導性材料、および該熱伝導性材料を成形してなる熱伝導部材を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の変性熱伝導フィラーは高熱伝導性の樹脂で被覆しておりフィラー充填樹脂組成物とした際、フィラー表面近傍に高熱伝導性樹脂の連続層による熱伝導パスが形成されることで樹脂組成物の熱伝導率が高くなる。またあらかじめ少量の高熱伝導樹脂をフィラーに添加被覆させる工程を経るためフィラーと樹脂の密着性に優れており、熱伝導低下の原因となるフィラー表面のボイドが低減される効果もあり熱伝導性が高くなる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
〈熱伝導性フィラー〉
本発明の変性熱伝導性フィラーは、熱伝導性フィラーを熱伝導率０．２５Ｗ／ｍＫ以上の樹脂で被覆してなることを特徴とする。
本発明における熱伝導性フィラーとは、熱伝導性を有するフィラーであって、公知慣用のものを用いることができる。
熱伝導性フィラーとしては、金、白金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、鉄、アルミニウム、ステンレス、グラファイト（黒鉛）等の導電性の紛体、窒化アルミニウム、窒化硼素、窒化珪素、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、硼酸アルミニウム等の非導電性の複合酸化物、ダイヤモンド等の非導電性粉体が挙げられる。
【００１３】
中でも酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化硼素、窒化珪素、酸化マグネシウム等の複合酸化物が熱伝導性と絶縁性の確保の点で好ましく、特に酸化アルミニウムが熱伝導性に加えて樹脂に対する充填性が良くなるのでより好ましい。また、これらの熱伝導性フィラーは１種類又は２種類以上を混合して使用することができる。
【００１４】
〈熱伝導率０．２５Ｗ／ｍＫ以上の樹脂〉
本発明における変性熱伝導性フィラーは、熱伝導率０．２５Ｗ／ｍＫ以上の樹脂で被覆されるものである。
熱伝導率０．２５Ｗ／ｍＫ以上の樹脂とは、具体的には、ポリエチレン樹脂、液晶ポリエステル樹脂（ＬＣＰ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリアミド樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂等が挙げられ、中でも０．３０Ｗ／ｍＫ以上の高い熱伝導率を有するポリエチレン樹脂、液晶ポリエステル樹脂（ＬＣＰ）が好ましい。
【００１５】
＜変性熱伝導性フィラー＞
本発明の本発明の変性熱伝導性フィラーは、熱伝導性フィラーを熱伝導率０．２５Ｗ／ｍＫ以上の樹脂で被覆してなることを特徴とするが、樹脂の被覆方法は、熱伝導性フィラーと熱可塑性樹脂を混合、混練する公知慣用の方法を用いることができる。
例えば、押し出し機、スーパーミキサー、バンバリーミキサー、ニーダー、タンブラー、コニーダー、等の混練機を用いた溶融混練法、ビーズミル、プラネタリーミキサー、三本ロール等の湿式混練法、または樹脂溶液と熱伝導性フィラーを撹拌混合し貧溶媒添加によりフィラー表面に樹脂を析出させるコアセルベーション法等が挙げられる。中でもフィラーに対する負荷が小さい、溶剤を使用しない等の点から溶融混練法が好ましい。
【００１６】
〈熱伝導性材料及び熱伝導性部材〉
本発明の変性熱伝導性フィラーは、樹脂と混合して樹脂組成物とし、熱伝導性材料とすることができる。
樹脂としては、公知慣用の樹脂を用いることができ、用途によって熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を用いることができる。
【００１７】
熱可塑性樹脂とは、加熱により溶融成形可能な樹脂を言う。その具体例としてはポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ゴム変性ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）樹脂、アクリロニトリル−スチレン（ＡＳ）樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、エチレンビニルアルコール樹脂、酢酸セルロース樹脂、アイオノマー樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリ乳酸樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリアリレート樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリケトン樹脂、液晶ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、シンジオタクチックポリスチレン樹脂、環状ポリオレフィン樹脂などが挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は１種または２種以上を併用して用いることができる。
【００１８】
熱硬化性樹脂とは、加熱または放射線や触媒などの手段によって硬化される際に実質的に不溶かつ不融性に変化し得る特性を持った樹脂である。その具体例としては、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、アルキド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ジアリルテレフタレート樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、フラン樹脂、ケトン樹脂、キシレン樹脂、熱硬化性ポリイミド樹脂などが挙げられる。これらの熱硬化性樹脂は１種または２種以上を併用して用いることができる。また、本発明の樹脂の主成分が熱可塑性樹脂の場合、熱可塑性樹脂の特性を損なわない範囲で少量の熱硬化性樹脂を添加することや、逆に主成分が熱硬化性樹脂の場合に熱硬化性樹脂の特性を損なわない範囲で少量の熱可塑性樹脂を添加することも可能である。
【００１９】
本発明の熱伝導性材料を成形することで、熱伝導性部材とすることができる。本発明の熱伝導性材料を成形するには、公知慣用の方法を用いればよく、特に限定されない。板状の製品を製造するのであれば、押し出し成形法が一般的であるが、平面プレスによっても可能である。この他、異形押し出し成形法、ブロー成形法、圧縮成形法、真空成形法、射出成形法等を用いることが可能である。またフィルム状の製品を製造するのであれば、溶融押出法の他、溶液キャスト法を用いることができ、溶融成形方法を用いる場合、インフレーションフィルム成形、キャスト成形、押出ラミネーション成形、カレンダー成形、シート成形、繊維成形、ブロー成形、射出成形、回転成形、被覆成形等が挙げられる。また、活性エネルギー線で硬化する樹脂の場合、活性エネルギー線を用いた各種硬化方法を用いて成形体を製造する事ができる。
【００２０】
本発明の熱伝導性部材は、高熱伝導性を示すため、子部材の放熱材料として好適に用いることができ、放熱接着剤、接着シート、電子基板、封止材等に好適に使用可能である。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明を実施例に基づいて更に詳述するが、本記述は本発明を限定するものではない。なお、以下特に明記がない場合、部及び％は重量換算である。
【００２２】
＜実施例１＞
アルミナ（アドマテックス（株）製、ＡＯ−５０９）９４部およびポリエチレン樹脂（三井化学（株）製、ハイワックス４００Ｐ、熱伝導率０．３５Ｗ／ｍＫ）６部の混合物をラボプラストミル（２０Ｃ２００、東洋精機（株）製）にて、２２０℃で１０分間混練し、変性熱伝導性フィラー（Ａ−１）を得た。
【００２３】
＜実施例２＞
アルミナ（アドマテックス（株）製、ＡＯ−５０９）９４部および液晶ポリエステル樹脂（上野製薬製、Ａ２５００、熱伝導率０．３６Ｗ／ｍＫ）６部の混合物を用いること、温度を３３０℃とすること以外は実施例１と同様の操作を行い、変性熱伝導性フィラー（Ａ−２）を得た。
【００２４】
＜実施例３＞
アルミナ（アドマテックス（株）製、ＡＯ−５０９）９４部およびポリフェニレンサルファイド樹脂（ＤＩＣ製、ＬＲ−１００Ｇ、熱伝導率０．２５Ｗ／ｍＫ）６部の混合物を用いること、温度を３００℃とすること以外は実施例１と同様の操作を行い、変性熱伝導性フィラー（Ａ−３）を得た。
【００２５】
＜実施例４〜６＞
○樹脂組成物の調製
ビスフェノールＡのグリシジルエーテル（ＤＩＣ（株）製、ＥＰＩＣＬＯＮ  ８５０−Ｓ、エポキシ当量１８８ｇ／ｅｑ．）３３．３部、ポリテトラメチレングリコールグリシジルエーテル（阪本薬品工業（株）製、エポキシ当量４１１ｇ／ｅｑ．）６６．６部、ジシアンジアミド（味の素ファインテクノ（株）製、アミキュア  ＡＨ−１５４）４．５部を混合し、樹脂混合液（Ｂ）を調製する。この樹脂混合液（Ｂ）および実施例１〜３で得た変性熱伝導性フィラーを表の充填比率に従い配合し、３本ロールで混練し、脱泡することで樹脂組成物を得た。
【００２６】
○樹脂硬化物評価（厚み方向）
樹脂組成物を用いて、熱プレス成形により樹脂硬化物試験片（６０×１１０×０．８ｍｍ）を作成した（仮硬化条件１７０℃×２０分、本硬化条件１７０℃×２時間）。得られた硬化物から１０×１０ｍｍに切り出した試験片について、密度を水中置換法により測定した。さらに、キセノンフラッシュ法による熱伝導率測定装置（ＬＦＡ４４７ｎａｎｏｆｌａｓｈ、ＮＥＴＺＳＣＨ社製）を用いて、室温にて熱拡散率、比熱の測定を行った。
熱伝導率は以下の式から算出される。
熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）
＝密度（ｋｇ／ｍ３）×比熱（ｋＪ／ｋｇ・Ｋ）×熱拡散率（ｍ２／Ｓ）×１０００
【００２７】
○接着性試験
樹脂組成物を用いて、引っ張り剪断接着強さの測定を行った。被着体は幅２５ｍｍ×長さ１００ｍｍ×厚み１．５ｍｍのアルミ板（Ａ１０５０）を用いて、引張試験機（ストログラフＡＰＩＩ、東洋精機（株）製）を用いて、引張速度１０ｍｍ／ｍｉｎ、つかみ具間隔１２０ｍｍで引っ張り剪断接着強さの測定を行った。２００℃における接着強度が５ＭＰａ以上であった場合を○、５ＭＰａ未満であった場合を×とした。
【００２８】
＜比較例１＞
シラン処理フィラー（Ｃ）
アルミナ（アドマテックス（株）製、ＡＯ−５０９）９９．５部にシランカップリング剤（信越化学工業（株）製、ＫＢＭ−５７３）０．５部を加えて、十分に混合することでフィラー表面にシランカップリング剤を被覆させ、シラン処理フィラー（Ｃ）を得た。得られたシラン処理フィラー（Ｃ）を実施例と同様に表１の比率に従い樹脂組成物を作成し、評価を行った。
【００２９】
＜比較例２＞
エポキシ樹脂被覆フィラー（Ｄ）
アルミナ（アドマテックス（株）製、ＡＯ−５０９）９４部と樹脂組成物（Ｂ）の固形分量で６部とを減圧装置を備えた攪拌釜に投入し、攪拌釜内が１ｋＰａの減圧下となるように脱気して２０分間攪拌を実施した。減圧下の攪拌後常圧に戻して、室温で一昼夜にわたる自然乾燥を実施して、表面にエポキシ樹脂組成物が未硬化状態で被覆されたエポキシ樹脂被覆フィラー（Ｄ）を作成した。
得られたエポキシ樹脂被覆フィラー（Ｄ）を実施例と同様に表１の比率に従い樹脂組成物を作成し、評価を行った。
【００３０】
＜比較例３＞
未被覆フィラー
アルミナ（アドマテックス（株）製、ＡＯ−５０９）８６部と樹脂混合液（Ｂ）の固形分量で１４部とを配合し、３本ロールで混練し、脱泡することで樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物について実施例と同様にして評価を行った。
【００３１】
＜比較例４＞
フィラーなし
フィラーを入れずに樹脂混合液（Ｂ）を熱プレス成型し、実施例と同様にして評価を行った。
【００３２】
【表１】
2015108058.tif 000002
（表中、樹脂組成物中の無機フィラー配合量は、樹脂組成物中における変性前の無機フィラー配合量である）
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の熱伝導性材料及び熱伝導性部材は、熱伝導性に優れるため、電子部材用・放熱部材用に好適に使用可能である。