(57)【要約】【課題】  耐熱性、機械的強度、電気絶縁性を維持しつつ、熱伝導性を向上させた電子・電気部品用樹脂製基板用熱硬化性樹脂成形材料と、その樹脂により成形した電子・電気部品用樹脂基板の提供。【解決手段】  熱硬化性樹脂１００質量部に対し、ガラス繊維５０〜１５０質量部、熱伝導率付与充填材８０〜１５０質量部を含有し、熱伝導率が０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、絶縁抵抗が１×１０12Ω以上である電子・電気部品用樹脂製基板用熱硬化性樹脂成形材料。前記熱伝導率付与充填材が酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、チッ化ホウ素から選ばれる少なくとも1種類以上の充填材である、前記電子・電気部品用樹脂製基板用熱硬化性樹脂成形材料。それらにより成形した電子・電気部品用樹脂基板。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂１００質量部に対し、ガラス繊維５０〜１５０質量部、熱伝導率付与充填材８０〜１５０質量部を含有し、熱伝導率が０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、絶縁抵抗が１×１０12Ω以上であることを特徴とする電子・電気部品用樹脂製基板用熱硬化性樹脂成形材料。
【請求項２】
前記熱伝導率付与充填材が酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、チッ化ホウ素から選ばれる少なくとも1種類以上の充填材であることを特徴とする請求項１に記載の電子・電気部品用樹脂製基板用熱硬化性樹脂成形材料。
【請求項３】
前記熱硬化性樹脂がフェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂のいずれかであることを特徴とする請求項１または２に記載の電子・電気部品用樹脂製基板用熱硬化性樹脂成形材料。
【請求項４】
熱伝導率が０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱硬化性樹脂成形材料により成形された電子・電気部品用樹脂製基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種金属部品の代替化に好適な電子・電気部品用樹脂製基板用熱硬化性樹脂成形材料に関するものであり、さらに詳しくは、耐熱性、寸法精度、電気絶縁性を損なうことなく熱伝導性に優れた電子・電気部品用樹脂製基板用熱硬化性樹脂成形材料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱硬化性樹脂成形材料は、耐熱性、機械的強度、寸法精度及びコストのバランスに優れた材料として、各種分野において幅広く用いられている。しかしながら、一般的に樹脂製部品は熱伝導性に乏しく、また近年の小型化への流れに伴い製品スペースを充分に確保できないことから、製品内部の蓄熱による強度低下などの不具合が生じており、樹脂製品の強度を維持しながらの放熱性、言い換えれば熱伝導率をより向上させることが求められている。そこで、たとえば、固形エポキシ樹脂、メラミン樹脂、レゾールタイプ、ノボラックタイプ等の各種フェノール樹脂を含む樹脂と膨張黒鉛粉を含む成形体中の樹脂分を炭化して放熱性成形体を得ることにより放熱性を改善する試みが行われている。（特許文献１参照。）。同文献には、関連技術として、汎用型タイプの放熱材料として、樹脂及び膨張黒鉛粉に必要に応じて金属粉を添加して樹脂組成物を得て、それを成形体とすることにより、耐熱性、放熱性などを改善しようとする試みがなされたことも開示されている。
【０００３】
また、フェノール樹脂をベースレジンとし、補強用充填剤を配合してなり、成形体としたときの熱伝導率が０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上、曲げ強さが１５０ＭＰａ以上、アイゾット衝撃強さが３０Ｊ／ｍ以上であるフェノール樹脂成形材料が提案されている（特許文献２参照。）。同文献では、具体的な組成分として、補強用充填材として、少なくとも、強化繊維が成形材料全量の１５〜５５質量％、熱伝導率１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高熱伝導性充填材が成形材料全量の１５〜４５質量％、ゴム成分が成形材料全量の０．５〜１０質量％配合されたフェノール樹脂成形材料が記載されている。さらに、強化繊維材として、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維及び綿布繊維から選ばれる少なくとも1種を用いること、および高熱伝導性充填材として、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、酸化ベリリウム、グラファイト及びダイヤモンドから選ばれる少なくとも１種を用いることが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１２２６６３号公報
【特許文献２】特開２００４−３３９３５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、熱伝導率を向上させるために黒鉛を添加した場合、放熱性に優れた材料を得ることはできるが、黒鉛を含有することにより、機械的強度、電気絶縁性が低下するため、その使用が、機械的強度とか電気的絶縁性がさほど求められないような特定の用途のみに限られていた。
【０００６】
また、熱伝導率と衝撃強度を満足させるために、炭化ケイ素、窒化アルミニウム等の高熱伝導性充填材とゴム成分を樹脂成形材料に加えて用いる場合、炭化ケイ素、窒化アルミニウム等の高熱伝導性充填材とゴム成分により熱伝導率と衝撃強度は向上するが、ゴム成分を含有することにより、成形時に材料の溶融粘度が上がり成形性が安定しないこと、また得られた製品について長期の耐熱性が低下すること、そのため耐熱性の要求される樹脂化部品には使用が困難ということ、ならびに熱膨張係数が大きくなり寸法精度が低下するという問題があり、このような成形材料は、たとえプリーなどの成形材料として利用可能であるとしても、特に、高熱伝導性および高絶縁抵抗性を必要とする電子・電気部品用樹脂製基板などには利用することが適切でない。
【０００７】
本発明は、上記のような先行技術の有する問題点を解決すると共に、耐熱性、機械的強度、電気絶縁性を維持しつつ、熱伝導性を向上させた電子・電気部品用樹脂製基板用熱硬化性樹脂成形材料を提供し、さらにその樹脂により成形した電子・電気部品用樹脂基板を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、前記課題を克服するために鋭意研究した結果、熱硬化性樹脂とガラス繊維、熱伝導性付与充填材とを特定の割合で配合することによって、耐熱性、機械的強度、電気絶縁性を維持しつつ、熱伝導性を向上させた電子・電気部品用樹脂製基板用熱硬化性樹脂成形材料が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明の電子・電気部品用樹脂製基板用熱硬化性樹脂成形材料は、熱硬化性樹脂１００質量部に対しガラス繊維５０〜１５０質量部、熱伝導率付与充填材８０〜１５０質量部を含有し、熱伝導率が０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、絶縁抵抗が１×１０12Ω以上であることを第１の特徴とし、熱伝導率付与充填材が酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、チッ化ホウ素から選ばれる少なくとも1種類以上の充填材であることを第２の特徴とし、熱硬化性樹脂がフェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂のいずれかであることを第３の特徴とする。また、本発明は上記各特徴を有する電子・電気部品用樹脂製基板用熱硬化性樹脂成形材料を用いて成形された熱伝導率が０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上である電子・電気部品用樹脂製基板であることを第４の特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の電子・電気部品用樹脂製基板用熱硬化性樹脂成形材料は耐熱性、機械的強度、熱伝導率性、電気絶縁性、寸法精度に優れている。中でも熱伝導性において特に優れている。したがって、この成形材料から得られる成形部品は放熱性に優れることから、自動車、家電等の分野における熱源に近接する製品や自己の発熱が予想される駆動部品などの電子・電気部品用樹脂製基板において好適に使用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に関し、電子・電気部品用樹脂製基板用熱硬化性樹脂成形材料について説明する。
【００１２】
本発明において電子・電気部品用樹脂製基板用熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂など特に限定はされないが、機械的強度、寸法精度、耐熱性の点でフェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂が好適である。
【００１３】
フェノール樹脂については、ノボラック型でもレゾール型でもよく特に限定はされないが、密閉系内で水分・湿度の影響を受ける製品に用いる場合にはレゾール型が好適である。また不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂についても特に限定されず、単独または併用しても構わないが、耐湿性が要求される製品に用いる場合はジアリルフタレート樹脂が好適である。ジアリルフタレート樹脂はオルソ系でもイソ系でもよく特に限定されないが、耐熱性の点においてイソ系が好適である。
【００１４】
本発明において電子・電気部品用樹脂製基板用熱硬化性樹脂成形材料の量比は、他に断りのない限り「質量部」で表す。
【００１５】
本発明で用いられるガラス繊維は繊維径５〜２０μｍ、繊維長１〜６ｍｍのガラス繊維である。ガラス繊維は熱伝導性がよく、また絶縁抵抗および補強効果も高いので、本発明の目的を達成するには好適な材料である。
【００１６】
ガラス繊維の配合量は、熱硬化性樹脂１００質量部に対して、５０〜１５０質量部で、好ましくは６０〜１３０質量部である。機械的強度、寸法精度の低下を防ぐためには、ガラス繊維が５０質量部より多いことが好ましく、流動性が低下し成形性が悪くなることを防ぐためには、１５０質量部より少ないことが好ましい。
【００１７】
また、補強効果を向上させるためゴム成分の添加が知られているが、ゴム成分は少量の添加であれば大きな影響は及ぼさないが、添加量によっては熱伝導率を低下させる方向に働き、線膨張係数の増大が認められるため、寸法精度の要求される耐熱部品用の樹脂への添加は好ましくない。
【００１８】
本発明で用いられる熱伝導性付与充填材は酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、チッ化ホウ素等の電気絶縁性に優れた熱伝導性付与充填材を単独もしくは２種類以上組合せて使用することができる。
【００１９】
熱伝導性付与充填材の配合量は、熱硬化性樹脂１００質量部に対して、８０〜１５０質量部で、好ましくは１００〜１３０質量部である。満足のいく熱伝導性が得るためには、熱伝導性付与充填材が８０質量部より多いことが好ましく、熱伝導性を向上させ、機械的強度の低下を防ぐためには、１５０質量部より少ないことが好ましい。
【００２０】
本発明の電子・電気部品用樹脂製基板用熱硬化性樹脂成形材料には所望により、従来の熱硬化性樹脂成形材料に使用される各種添加剤、例えば硬化剤、硬化触媒の他、ステアリン酸亜鉛やステアリン酸カルシウムなどの離型剤、カップリング剤、顔料、溶剤等を配合することができる。カップリング剤については、樹脂との密着性を良好にし、強度向上の目的で、一般的にはガラス繊維のみに処理を行うが、熱伝導性付与充填材についてもカップリング剤による表面処理の効果が期待できることから表面処理をすることが好ましい。
【００２１】
本発明の電子・電気部品用樹脂製基板用熱硬化性樹脂成形材料の製造方法は特に限定されないが、加圧ニーダー、ミキシングロール、二軸押出機等で加熱溶融混練した混練物をパワーミル等を用いて粉砕して製造される。また、こうして得られた成形材料は射出成形、移送成形及び圧縮成形等のいずれにも適用することができる。
【実施例】
【００２２】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこの実施例によって限定されるものではない。また、実施例に記載の「部」及び「％」は、特に断らない限り「質量部」及び「質量％」を示す。なお、各種特性評価については、下記に基づいて実施した。本発明に関して、樹脂組成物の物性として規定した場合は、本発明に係る樹脂により試験片を作成し、それに基づいて下記の各試験法に基づいて測定した値を意味する。あるいは、樹脂製基板に関する物性値に関しては、本発明に係る樹脂によりモデル基板を作成し、それに基づいて下記の各試験法に基づいて測定した値を意味する。
【００２３】
（１）曲げ強さ
ＪＩＳＫ７２０３に準じて、曲げ強さを測定した。
（２）シャルピー衝撃強さ
ＪＩＳＫ７１１１に準じて、シャルピー衝撃強さを測定した。
（３）熱伝導率
50×150×厚み５ｍｍの試験片およびモデル基板(50×50×0.5mm)を迅速熱伝導率計（京都電子工業製）にてプローブ法により、熱伝導率を測定した。
（４）絶縁抵抗
ＪＩＳＫ６９１１に準じて、絶縁抵抗を測定した。
（５）線膨張係数
Φ5×20mmの円柱状試験片をＴＭＡ測定機（堀場製作所製）にて下記の条件で測定した。
測定温度：常温〜３００℃        昇温速度：５℃／ｍｉｎ
試験荷重：１０ｇ                環境：窒素気流中
【００２４】
<実施例１>
表１に示すように、フェノール樹脂１００部、ガラス繊維（日東紡ガラス製、繊維径：１１μｍ、平均繊維長：３ｍｍ）１２０部、酸化アルミニウム粉末（日本軽金属製、平均粒子径：１５μｍ）８６部、硬化剤としてヘキサメチレンテトラミン１５部、離型剤としてステアリン酸亜鉛３部、その他８部を配合し均一混合した。その後、熱ロールにて均一に加熱混練してシート状にし、冷却後パワーミルで粉砕しグラニュール状の成形材料を得た。
【００２５】
得られた成形材料を以下の条件で射出成形し、試験片を得た。
シリンダー温度：前部８５℃、後部４０℃
金型温度：１７０℃
硬化時間：９０秒
得られた試験片およびモデル基板を用いて、曲げ強さ、シャルピー衝撃強さ、熱伝導率、絶縁抵抗、線膨張係数について評価を行った。その結果を表１に示す。
【００２６】
<実施例２〜３、比較例１〜３>
配合割合を表１に示すように変えた以外は実施例１と同様にして実施し、成形材料を製造し評価した。
【００２７】
【表１】
2007077325.tif 000002
【００２８】
表1から明らかなように、実施例１〜３で得られた熱硬化性樹脂成形材料は、機械的強度、電気絶縁性を損なうことなく、熱伝導性が良好であり放熱性に優れた特性を示している。また線膨張係数も低く、寸法精度も良好であるので、電子・電気部品用基板に特に好適に用いられる。
実施例においては、熱伝導性付与充填材として、最も適切な酸化アルミニウム粉末を用いたが水酸化マグネシウム、チッ化ホウ素等を用いても同様の作用効果を得ることができる。
【００２９】
比較例１は熱伝導性付与充填材が未添加のため、熱伝導率が維持できず、比較例２では
黒鉛添加のため絶縁抵抗が低下し特性を満足しない。また、比較例３ではゴム成分添加により線膨張係数が大きくなり、基板として寸法精度が維持できない。したがって、これらの樹脂は、電子・電気部品用基板には不適当である。
【００３０】
以上説明したように、本発明によれば、従来の熱硬化性樹脂成形材料に比べて耐熱性、機械的強度、電気絶縁性を維持しつつ、熱伝導性の向上すなわち放熱性の向上が図られ、蓄熱による特性の低下を引き起こすことのない、また、線膨張係数も低く、寸法精度も良好な電子・電気部品用基板が製造できる。