(57)【要約】      （修正有）【課題】電気絶縁性であると共に優秀な熱伝導性を有するエポキシ樹脂、ならびに該エポキシ樹脂組成物を使用した高放熱性エポキシ樹脂基板。【解決手段】結晶性を高めるメゾゲン構造を含むエポキシ樹脂を使用して熱伝導性を高める。また、前記エポキシ樹脂を絶縁材料として印刷回路基板に使用することで高放熱基板を提供する。【選択図】図１
2013231176.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エポキシ樹脂、硬化剤及び無機充填材を含み、
前記エポキシ樹脂は、下記化学式１のエポキシ樹脂を含むことを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
【化１】
2013231176.tif 000011
ここで、ｎは、１乃至３であり、ｍは、１乃至３であり、Ｒ１は、１個乃至３個のアリール基であり、Ｒ２は、１個乃至３個のアリール基であり、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７及びＲ８は、独立的に水素または炭素数が１個乃至３０個であるアルキル基、ハロゲン、アリール基、アルコキシ基、アミノ基、ヘテロアリール基及びカルボキシル基で構成されたグループから選択される。
【請求項２】
前記エポキシ樹脂は、下記化学式２のエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１に記載のエポキシ樹脂組成物。
【化２】
2013231176.tif 000012
ここで、ｎは、１乃至３であり、ｍは、１乃至３であり、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６、Ｒ１７、Ｒ１８、Ｒ１９、Ｒ２０、Ｒ２１及びＲ２２は、独立的に水素、炭素数が１個乃至３０個であるアルキル基、ハロゲン、アリール基、アルコキシ基、アミノ基、ヘテロアリール基及びカルボキシル基で構成されたグループから選択される。
【請求項３】
前記エポキシ樹脂は、下記化学式３のエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１に記載のエポキシ樹脂組成物。
【化３】
2013231176.tif 000013
【請求項４】
前記無機充填材は、前記エポキシ樹脂組成物の全体重量に対して４０乃至９７ｗｔ％で含まれることを特徴とする請求項１に記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項５】
前記無機充填材は、アルミナ、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、結晶シリカ及び窒化珪素の中で少なくとも一つであることを特徴とする請求項１に記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項６】
前記エポキシ樹脂は、前記エポキシ樹脂組成物の全体重量に対して３乃至６０ｗｔ％で含まれることを特徴とする請求項１に記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項７】
前記エポキシ樹脂は、少なくとも一つの非結晶性エポキシ樹脂をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項８】
前記エポキシ樹脂は、下記化学式４のエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１に記載のエポキシ樹脂組成物。
【化４】
2013231176.tif 000014
ここで、ｎは、１乃至３であり、ｍは、１乃至３であり、Ｒ２３、Ｒ２４、Ｒ２５、Ｒ２６、Ｒ２７、Ｒ２８、Ｒ２９、Ｒ３０、Ｒ３１、Ｒ３２、Ｒ３３、Ｒ３４、Ｒ３５、Ｒ３６、Ｒ３７、Ｒ３８、Ｒ３９、Ｒ４０、Ｒ４１、Ｒ４２、Ｒ４３及びＲ４４は、独立的に、水素、炭素数が１個乃至３０個であるアルキル基、ハロゲン、アリール基、アルコキシ基、アミノ基、ヘテロアリール基及びカルボキシル基で構成されたグループから選択される。
【請求項９】
前記化学式１のエポキシ樹脂は、全体エポキシ樹脂の１２ｗｔ％以上で含まれることを特徴とする請求項１に記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項１０】
金属プレート１１０と、
前記金属プレート１１０上に形成される絶縁層１２０と、
前記絶縁層１２０上に形成される回路パターン１３０と、
を含み、
前記絶縁層１２０は、請求項１によるエポキシ樹脂組成物を硬化して形成されることを特徴とする放熱回路基板。
【請求項１１】
前記無機充填材は、前記エポキシ樹脂組成物の全体重量に対して４０乃至９７ｗｔ％で含まれることを特徴とする請求項１０に記載の放熱回路基板。
【請求項１２】
前記無機充填材は、アルミナ、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、結晶シリカ及び窒化珪素の中で少なくとも一つであることを特徴とする請求項１１に記載の放熱回路基板。
【請求項１３】
前記化学式１のエポキシ樹脂は、全体エポキシ樹脂の１２ｗｔ％以上で含まれることを特徴とする請求項１２に記載の放熱回路基板。
【請求項１４】
下記化学式１のエポキシ樹脂。
【化５】
2013231176.tif 000015
ここで、ｎは、１乃至３であり、ｍは、１乃至３であり、Ｒ１は、１個乃至３個のアリール基であり、Ｒ２は、１個乃至３個のアリール基であり、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７及びＲ８は、独立的に水素または炭素数が１個乃至３０個であるアルキル基、ハロゲン、アリール基、アルコキシ基、アミノ基、ヘテロアリール基及びカルボキシル基で構成されたグループから選択される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エポキシ樹脂に関し、より詳しくは、エポキシ樹脂、これを含むエポキシ樹脂組成物及びこれを絶縁層で使用する放熱回路基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路基板(Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ)は、絶縁層上に形成された回路パターンを含み、回路基板上には多様な電子部品が搭載できる。
【０００３】
回路基板上に搭載される電子部品は、例えば、発熱素子である。発熱素子が放出する熱は回路基板の性能を落とす。電子部品の高集積化及び高容量化によって、回路基板の放熱問題に対する関心が一層大きくなっている。
【０００４】
電気絶縁性であると共に優秀な熱伝導性を有する絶縁層を得るために、ビスフェノールＡ型またはビスフェノールＦ型などのエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物が使われている。
【０００５】
しかし、このようなエポキシ樹脂組成物は、要求される水準の熱伝導性を満足させることができない問題がある。そして、ビスフェノールＡ型またはビスフェノールＦ型のエポキシ樹脂は、粘度が低くて硬化性、機械的強度、靭性などが不足であり、常温で液状なので取り扱いの困る問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】大韓民国特許公開第２０１０-０００８７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、前記のような従来の諸問題点を解消するために提案されたものであって、本発明の目的は、結晶性が高いエポキシ樹脂、これを含むエポキシ樹脂組成物及びこれを利用した放熱回路基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施例によるエポキシ樹脂は、下記化学式１のようである。
【０００９】
【化１】
2013231176.tif 000003
ここで、ｎは、１乃至３であり、ｍは、１乃至３であり、Ｒ１は、１個乃至３個のアリール基であり、Ｒ２は、１個乃至３個のアリール基であり、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７及びＲ８は、独立的に水素または炭素数が１個乃至３０個であるアルキル基、ハロゲン、アリール基、アルコキシ基、アミノ基、ヘテロアリール基及びカルボキシル基で構成されたグループから選択される。
【００１０】
本発明の実施例によるエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤及び無機充填材を含み、前記エポキシ樹脂は、前記化学式１のエポキシ樹脂を含む。
【００１１】
本発明の実施例による放熱回路基板は、金属プレートと、前記金属プレート上に形成される絶縁層と、前記絶縁層上に形成される回路パターンと、を含み、前記絶縁層は、前記エポキシ樹脂組成物を硬化して形成される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の実施例によれば、結晶性を高めるメゾゲン構造を含むエポキシ樹脂を得ることができる。また、このようなエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物を得ることができる。これを利用して熱伝導性が高い絶縁層を得ることができ、回路基板の放熱性能を高めることができる。
【００１３】
このようなエポキシ樹脂組成物は、低吸水性、低熱膨脹性及び高耐熱性が優れるので、多様な電子部品の絶縁材としても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施例による放熱回路基板の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施例について本発明が属する技術分野において通常の知識を有した者が容易に実施できるように詳しく説明する。しかし、発明は多様な形態で具現することができ、ここで説明する実施例に限定されないものではない。
【００１６】
明細書全体において、ある部分がある構成要素を『含んで』いるとの用語は、特別に反対される記載がない限り、他の構成要素を除外することではなくて他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。
【００１７】
そして、図面において、本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略して示し、多くの層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示し、明細書全体を通じて類似な部分に対しては類似な図面符号を付与した。
【００１８】
層、膜、領域、板などの部分が他の部分『上に』あるとの用語は、他の部分の『真上に』ある場合だけでなくその中間にまた他の部分がある場合も含む。反対に、ある部分が他の部分の『真上に』あるとの用語は、中間に他の部分がないことを意味する。
【００１９】
以下、添付した図面を参照して実施例を詳細に説明するが、図面符号に関係なく同一であるか対応する構成要素には同一な参照番号を付与し、これに対する重複説明は省略する。
【００２０】
本明細書において、ｗｔ％は、重量部に取り替えることができる。
【００２１】
本発明の実施例では、結晶性及び熱伝導性が高いエポキシ樹脂組成物を提供する。
【００２２】
以下、本発明の実施例によるエポキシ樹脂組成物は、メゾゲン(ｍｅｓｏｇｅｎ)構造を含むエポキシ樹脂、硬化剤及び無機充填材を含む。ここで、メゾゲンは、液晶(ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ)の基本単位であり、剛性(ｒｉｇｉｄ) 構造を含む。メゾゲンは、例えば、ビフェニル(ｂｉｐｈｅｎｙｌ)のような剛性構造を含むことができる。
【００２３】
本発明の一実施例によるエポキシ樹脂組成物は、全体エポキシ樹脂組成物に対して３乃至６０ｗｔ％のエポキシ樹脂を含むことができる。エポキシ樹脂が全体エポキシ樹脂組成物の３ｗｔ％以上で含有された場合、密着性がよくなる。エポキシ樹脂が全体エポキシ樹脂組成物の６０ｗｔ％以下で含有された場合、厚さ調節が容易になる。
【００２４】
この時、エポキシ樹脂組成物は、全体エポキシ樹脂に対して１２ｗｔ％以上の結晶性エポキシ樹脂を含むことができる。結晶性エポキシ樹脂が全体エポキシ樹脂の１２ｗｔ％以上含まれる場合、結晶化が容易であり、熱伝導効果が高くなる。
【００２５】
ここで、結晶性エポキシ樹脂は、下記化学式１のような化合物である。
【００２６】
【化２】
2013231176.tif 000004
ここで、ｎは、１乃至３であり、ｍは、１乃至３であり、Ｒ１は、１個乃至３個のアリール基であり、Ｒ２は、１個乃至３個のアリール基であり、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７及びＲ８は、独立的に水素または炭素数が１個乃至３０個であるアルキル基、ハロゲン、アリール基、アルコキシ基、アミノ基、ヘテロアリール基及びカルボキシル基で構成されたグループから選択される。
【００２７】
より詳しくは、アルキル基は、メチル基またはエチル基から選択できる。ハロゲンは、フッ素または塩素から選択できる。アリール基は、ベンゼンまたはナフタリンから選択できる。
【００２８】
より詳しくは、ｎは、１であり、ｍは、１である。また、Ｒ１及びＲ２は、１個のアリール基である。また、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７及びＲ８は、独立的に水素またはメチル基から選択できる。より詳しくは、Ｒ７及びＲ８は、水素であり、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は、独立的に水素またはメチル基から選択できる。
【００２９】
結晶性エポキシ樹脂は、下記化学式２のように示すことができる。
【００３０】
【化３】
2013231176.tif 000005
ここで、ｎは、１乃至３であり、ｍは、１乃至３であり、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６、Ｒ１７、Ｒ１８、Ｒ１９、Ｒ２０、Ｒ２１及びＲ２２は、独立的に水素、炭素数が１個乃至３０個であるアルキル基、ハロゲン、アリール基、アルコキシ基、アミノ基、ヘテロアリール基及びカルボキシル基で構成されたグループから選択される。
【００３１】
より詳しくは、アルキル基は、メチル基またはエチル基から選択できる。ハロゲンは、フッ素または塩素から選択できる。アリール基は、ベンゼンまたはナフタリンから選択できる。
【００３２】
より詳しくは、ｎは、１であり、ｍは、１である。また、Ｒ９乃至Ｒ２２は、独立的に、水素またはメチル基から選択できる。より詳しくは、Ｒ２１及びＲ２２は、水素であり、Ｒ９乃至Ｒ２０は、独立的に水素またはメチル基から選択できる。
【００３３】
Ｒ９乃至Ｒ２２が水素である場合、結晶性エポキシ樹脂は、下記化学式３のように示すことができる。
【００３４】
【化４】
2013231176.tif 000006
化学式３の結晶性エポキシ樹脂(以下、ｂｉｓ(ｏｘｉｒａｎ−２−ｙｌｍｅｔｈｙｌ)４,４’−(１,４−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｂｉｓ(ａｚａｎ−１−ｙｌ−１−ｙｌｉｄｅｎｅ))ｂｉｓ(ｍｅｔｈａｎ−１−ｙｌ−１−ｙｌｉｄｅｎｅ)ｄｉｂｅｎｚｏａｔｅと名付ける)は、融点が１５８℃であり、Ｈ−ＮＭＲ(水素の核磁気共鳴値)の結果は、δ＝８.５８(ｓ, ２Ｈ)、δ＝８.１７−８.１９(ｄ, ４Ｈ)、δ＝７.９９−８.０１(ｄ, ４Ｈ)、δ＝７.３３(ｓ, ４Ｈ)、δ＝４.６９−４.７２(ｄ, １Ｈ)、δ＝４.１８−４.２２(ｍ, １Ｈ)、δ＝３.３６−３.４０(ｍ, １Ｈ)、δ＝２.９２−２９４(ｍ, １Ｈ)及びδ＝２.７４−２.７７(ｍ, １Ｈ)である。融点は、時差注射熱量分析装置(ＴＡ社製ＤＳＣ Ｑ１００)を使用して昇温速度も１０℃/分で測定した。ＮＭＲは、ＣＤＣＬ３−ｄ６に溶解させた後、Ｈ−ＮＭＲ測定した。
【００３５】
化学式３の結晶性エポキシ樹脂は、次のメカニズムを通じて合成できる。
【化５】
2013231176.tif 000007
【化６】
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【００３６】
すなわち、１段階では、４−ｃａｒｂｏｘｙｂｅｎｚａｌｄｅｈｙｄｅ ３ｇをメタノールに溶かして、強く掻き混ぜながらｐ−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ １.０８ｇを一滴ずつ落とした後、２４時間の間維持する。黄色い固体が沈澱されると、フィルタリングしてメタノールで数回精製して４０℃の真空で乾燥する。
【００３７】
１段階を通じて９１％以上の収率(ｙｉｅｌｄ)で中間体(ＡＥ２−１)を得ることができる。
【００３８】
次に、２段階では、１段階で合成された中間体５ｇとＤＭＡｃ ５０ｍｌを入れて加熱しながら撹拌して、常温でＥｐｉｃｈｌｏｒｏｈｙｄｒｉｎ ５２.７ｍｌと触媒剤でＴＢＡＢ ０.２２ｇを入れて、混合物を１１０℃まで加熱して６時間の間撹拌する。
【００３９】
反応した混合物の温度を常温にゆっくり低めてメタノールに入れる。黄色い固体がフィルタリングされて残れば、メタノールで数回洗った後、真空で４０℃で乾燥する。
【００４０】
２段階を通じて６５％以上の収率で化学式３のエポキシ樹脂化合物を得ることができる。
【００４１】
本発明の実施例において、結晶性エポキシ樹脂は、下記化学式４のように示すことができる。
【００４２】
【化７】
2013231176.tif 000009
ここで、ｎは、１乃至３であり、ｍは、１乃至３であり、Ｒ２３、Ｒ２４、Ｒ２５、Ｒ２６、Ｒ２７、Ｒ２８、Ｒ２９、Ｒ３０、Ｒ３１、Ｒ３２、Ｒ３３、Ｒ３４、Ｒ３５、Ｒ３６、Ｒ３７、Ｒ３８、Ｒ３９、Ｒ４０、Ｒ４１、Ｒ４２、Ｒ４３及びＲ４４は、独立的に、水素、炭素数が１個乃至３０個であるアルキル基、ハロゲン、アリール基、アルコキシ基、アミノ基、ヘテロアリール基及びカルボキシル基で構成されたグループから選択される。
【００４３】
より詳しくは、アルキル基は、メチル基またはエチル基から選択できる。ハロゲンは、フッ素または塩素から選択できる。アリール基は、ベンゼンまたはナフタリンから選択できる。
【００４４】
より詳しくは、ｎは、１であり、ｍは、１である。また、Ｒ２３乃至Ｒ４４は、独立的に、水素またはメチル基から選択できる。より詳しくは、Ｒ２３及びＲ２４は、水素であり、Ｒ２５乃至Ｒ４４は、独立的に、水素またはメチル基から選択できる。
【００４５】
一方、化学式１乃至化学式４の中でいずれの一つによるエポキシ樹脂は、結晶性が強くて熱伝導特性は高いが、常温安全性が不足である。このような問題を改善するために、本発明の実施例によるエポキシ樹脂組成物は、化学式１乃至化学式４の中でいずれの一つによる結晶性エポキシ樹脂の以外に、分子中にエポキシ基を２個以上有する通常の他の非結晶性エポキシ樹脂をさらに含むことができる。
【００４６】
例えば、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、３,３',５,５'−テトラメチル−４,４'−ジヒドロキシジフェニルメタン、４,４'−ジヒドロキシジフェニルスルホン、４,４'−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、４,４'−ジヒドロキシジフェニルケトン、フルオレンビスフェノール、４,４'−ビフェノール、３,３',５,５'−テトラメチル−４,４'−ジヒドロキシビフェニル、２,２'−ビフェノール、レゾルシン、カテコール、ｔ−ブチルカテコール、ヒドロキノン、ｔ−ブチルヒドロキノン、１,２−ジヒドロキシナフタレン、１,３−ジヒドロキシナフタレ、１,４−ジヒドロキシナフタレン、１,５−ジヒドロキシナフタレン、１,６−ジヒドロキシナフタレン、１,７−ジヒドロキシナフタレン、１,８−ジヒドロキシナフタレン、２,３−ジヒドロキシナフタレン、２,４−ジヒドロキシナフタレン、２,５−ジヒドロキシナフタレン、２,６−ジヒドロキシナフタレン、２,７−ジヒドロキシナフタレン、２,８−ジヒドロキシナフタレン、前記−ジヒドロキシナフタレンのアリール化物またはポリアリール化物、アリール化ビスフェノールＡ、アリール化ビスフェノールＦ、アリール化フェノールノボラックなどの２価のフェノール類、あるいはフェノールノボラック、ビスフェノールＡノボラック、ｏ−クレゾールノボラック、ｍ−クレゾールノボラック、ｐ−クレゾールノボラック、キシレノールノボラック、ポリ−ｐ−ヒドロキシスチレン、トリス−(４−ヒドロキシフェニル)メタン、１,１,２,２−テトラキス(４−ヒドロキシフェニル)エタン、フルオログリシノール、ピロガロール、ｔ−ブチルピロガロール、アリール化ピロガロール、ポリアリール化ピロガロール、１,２,４−トリヒドロキシベンゼン、２,３,４−トリヒドロキシベンゾフェノン、フェノールアラルキル樹脂、ナプトルアラルキル樹脂、ジシクロペンタジエン系樹脂などの３価以上のフェノール類、テトラブロモビスフェノールＡなどのハロゲン化ビスフェノール類から誘導されるグリシジルエテル化物及びこれらから選択された混合物の中で一つである。
【００４７】
本発明の実施例によるエポキシ樹脂組成物は、全体エポキシ樹脂組成物に対して０.５ｗｔ％乃至５ｗｔ％の硬化剤を含むる。硬化剤が全体エポキシ樹脂組成物の０.５ｗｔ％以上含有された場合、密着性が良好になる。そして、硬化剤が全体エポキシ樹脂組成物の５ｗｔ％以下含有された場合、厚さ調節が容易である。硬化剤は、一般的にエポキシ樹脂硬化剤として知られているものであればいずれも使用できるが、望ましくは、フェノール系硬化剤を使用する。
【００４８】
フェノール系硬化剤は、フェノール性化合物の中で単一化合物としてフェノール化合物の以外にフェノール樹脂が含まれる。
【００４９】
フェノール系硬化剤の具体的な例としては、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、４,４'−ジヒドロキシジフェニルメタン、４,４'−ジヒドロキシジフェニルエテル、１,４−ビス(４−ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン、１,３−ビス(４−ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン、４,４'−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、４,４'ジヒドロキシジフェニルケトン、４,４'−ジヒドロキシジフェニルスルホン、４,４'−ジヒドロキシビフェニル、２,２'−ジヒドロキシビフェニル、１０−(２,５−ジヒドロキシフェニル)−１０Ｈ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレン−１０−オキサイド、フェノールノボラック、ビスフェノールＡノボラック、ｏ−クレゾールノボラック、ｍ−クレゾールノボラック、ｐ−クレゾールノボラック、キシレノールノボラック、ポリ−ｐ−ヒドロキシスチレン、ヒドロキノン、レゾルシン、カテコール、ｔ−ブチルカテコール、ｔ−ブチルヒドロキノン、フルオログリシノール、ピロガロール、ｔ−ブチルピロガロール、アリール化ピロガロール、ポリアリール化ピロガロール、１,２,４−トリヒドロキシベンゼン、２,３,４−トリヒドロキシベンゾフェノン、１,２−ジヒドロキシナフタレン、１,３−ジヒドロキシナフタレ、１,４−ジヒドロキシナフタレン、１,５−ジヒドロキシナフタレン、１,６−ジヒドロキシナフタレン、１,７−ジヒドロキシナフタレン、１,８−ジヒドロキシナフタレン、２,３−ジヒドロキシナフタレン、２,４−ジヒドロキシナフタレン、２,５−ジヒドロキシナフタレン、２,６−ジヒドロキシナフタレン、２,７−ジヒドロキシナフタレン、２,８−ジヒドロキシナフタレン、前記ジヒドロキシナフタレンのアリール化物またはポリアリール化物、アリール化ビスフェノールＡ、アリール化ビスフェノールＦ、アリール化フェノールノボラック、アリール化ピロガロールなどを挙げることができる。
【００５０】
硬化剤は、２種類以上の硬化剤を混合して使用してもよい。
【００５１】
一方、フェノール系硬化剤の以外に、一般的に知られている硬化剤を使用することもできる。例えば、アミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤、ポリメルカプタン系硬化剤、ポリアミノアミド系硬化剤、イソシアネート系硬化剤、ブロックイソシアネイト系硬化剤などを含むことができる。これら硬化剤の配合量は、配合する硬化剤の種類や得られる熱伝導性エポキシ樹脂成形体の物性を考慮して適当に設定することができる。
【００５２】
アミン系硬化剤の具体例としては、脂肪族アミン類、ポリエーテルポリアミン類、脂環アミン類、芳香族アミン類などが挙げられ、脂肪族アミン類としては、エチレンジアミン、１,３−ジアミノプロパン、１,４−ジアミノプロパン、ヘキサメチレンジアミン、２,５‐ジメチルヘキサメチレンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、イミノビスプロピルアミン、ビス(ヘキサメチレン)トリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、Ｎ‐ヒドロキシエチルエチレンジアミン、テトラ(ヒドロキシエチル)エチレンジアミン等が挙げられる。ポリエーテルポリアミン類としては、トリエチレングリコールジアミン、テトラエチレングリコールジアミン、ジエチレングリコールビス(プロピルアミン)、ポリオキシプロピレンジアミン、ポリオキシプロピレントリアミン類等が挙げられる。脂環式アミン類としては、イソホロンジアミン、メタセンジアミン、Ｎ‐アミノエチルピペラジン、ビス(４−アミノ−３−メチルジシクロヘキシル)メタン、ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、３,９−ビス(３−アミノプロピル)２,４,８,１０−テトラオキサスピロ(５,５)ウンデカン、ノルボルネンジアミン等が挙げられる。芳香族アミン類としては、テトラクロロ−ｐ−キシレンジアミン、ｍ‐キシレンジアミン、ｐ−キシレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、ｏ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、２,４−ジアミノアニゾール、２,４−トルエンジアミン、２,４−ジアミノジフェニルメタン、４,４'−ジアミノジフェニルメタン、４,４'−ジアミノ−１,２−ジフェニルエタン、２,４−ジアミノジフェニルスルホン、４,４'−ジアミノジフェニルスルホン、ｍ‐アミノフェノール、ｍ−アミノベンジルアミン、ベンジルジメチルアミン、２−(ジメチルアミノメチル)フェノール、トリエタノールアミン、メチルベンジルアミン、α−(ｍ−アミノフェニル)エチルアミン、α−(ｐ−アミノフェニル)エチルアミン、ジアミノジエチルジメチルジフェニルメタン、α，α'−ビス(４−アミノフェニル)−ｐ−ジイソプロピルベンゼン等が挙げられる。
【００５３】
酸無水物系硬化剤の具体例としては、ドデセニル無水コハク酸、ポリアジピン酸無水物、ポリアゼライン酸無水物、ポリセバシン酸無水物、ポリ(エチルオクタデカン二酸)無水物、ポリ(フェニルヘキサデカン二酸)無水物、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水メチルハイミック酸、テトラヒドロ無水フタル酸、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルシクロヘキセンジカルボン酸無水物、メチルシクロヘキセンテトラカルボン酸無水物、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、エチレングリコールビストリメリテート、無水ヘット酸、無水ナジック酸、無水メチルナジック酸、５−(２,５−ジオキソテトラヒドロ−３−フラニル)−３−メチル−３−シクロヘキサン−１,２−ジカルボン酸無水物、３,４−ジカルボキシ−１,２,３,４−テトラヒドロ−１−ナフタレンコハク酸二無水物、１−メチル−ジカルボキシ−１,２,３,４−テトラヒドロ−１−ナフタレンコハク酸二無水物等が挙げられる。
【００５４】
本発明の実施例によるエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂組成物全体に対して４０ 乃至９７ｗｔ％の無機充填材を含む。
【００５５】
無機充填材がエポキシ樹脂組成物全体の４０ｗｔ％以上含有されると、高熱伝導性、低熱膨脹性、高耐熱性のなどの効果が十分に発揮される。これらの効果は、無機充填材の添加量が多いほどよいが、その体積分率に応じて向上するものではなく、特定の添加量から飛躍的に向上する。これらの物性は、高分子状態での高次構造が制御された効果によるものであり、この高次構造が主に無機充填材表面で達成されることから、特定量の無機充填材を必要とする。但し、無機充填材の添加量がエポキシ樹脂組成物全体の９７ｗｔ％より多いと粘度が高くなり、成形性が悪化する。
【００５６】
本発明に用いる無機充填材は球状である。球状の無機充填材では、断面が楕円上であるものも含めて球状であれば特に限定されるものではないが、流動性改善の観点からは、極力真球状に近いものであることが特に好ましい。
【００５７】
無機充填材は、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素、窒化ホウ素または結晶シリカ等が好適に使用され、お互いに異なる２個以上の無機充填材を混合して使用することができる。
【００５８】
無機充填材の平均粒径は３０μｍ以下であることが好ましい。平均粒径がこれより大きいとエポキシ樹脂組成物の流動性が損なわれ、また強度も低下するため好ましくな。
【００５９】
本発明の実施例によるエポキシ樹脂組成物は、公知の硬化促進剤をさらに含むことができる。硬化促進剤は、例えば、アミン類、イミダゾール類、有機ホスフィン類、ルイス酸等があり、具体的には、１,８−ジアザビシクロ(５，４，０)ウンデセン−７、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、トリス(ジメチルアミノメチル)フェノールなどの三級アミン、２−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−へプタデシルイミダゾールなどのイミダゾール類、トリブチルホスフィン、メチルジフェニルホスフイン、トリフェニルホスフィン、ジフェニルホスフィン、フェニルホスフィンなどの有機ホスフィン類、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウム・エチルトリフェニルボレート、テトラブチルホスホニウム・テトラブチルボレートなどのテトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレート、２−エチル−４−メチルイミダゾール・テトラフェニルポレート、Ｎ−メチルモルホリン・テトラフェニルポレートなどのテトラフェニルボロン塩などがある。
【００６０】
本発明の実施例によるエポキシ樹脂組成物は、離型剤をさらに含むことができる。エポキシ樹脂組成物に一般的に用いられる離型剤であるワックスは、例えば、ステアリン酸、モンタン酸、モンタン酸エステル、リン酸エステルなどである。
【００６１】
本発明の実施例によるエポキシ樹脂組成物は、 無機充填材と樹脂成分の接着力を向上させるため、 カップリング剤をさらに含むことができる。 カップリング剤としては、例えば、エポキシシランが使用可能である。
【００６２】
本発明の実施例によるエポキシ樹脂組成物を得るために、エポキシ樹脂、硬化剤及び カップリング剤以外のその他の成分を溶媒、例えば、アセトン、ＭＥＫ、ＭＩＢＫ、ＩＰＡ、ブタノールまたはトルエンに溶かした後、熱を加えながら撹拌して、無機充填材を投入してミキサーなどによって均一に混合する。その後、カップリング剤を添加し、加熱ロール、ニーダー等によって混練して製造する。これらの成分の配合順序には特に制限はない。
【００６３】
この時、前記溶媒は、エポキシ樹脂組成物全体の総重量に対して１０乃至２０ｗｔ％を満たす。
【００６４】
本発明の実施例によるエポキシ樹脂組成物は、図１のように、放熱回路基板に適用することができる。
【００６５】
図１を参考すれば、放熱回路基板１００は、金属プレート１１０と、前記金属プレート１１０上に形成される絶縁層１２０と、絶縁層１２０上に形成される回路パターン１３０と、を含む。
【００６６】
金属プレート１１０は、熱伝導度が良い銅、アルミニウム、ニッケル、金または白金などを含む合金の中でのいずれの一つである。
【００６７】
金属プレート１１０は、発熱素子１５０を実装する 実装パッドを構成する金属突起(図示せず)を含むことができる。
【００６８】
金属突起は、金属プレート１１０から延長されて垂直に突き出されており、上面の一部が発熱素子１５０を実装する実装パッドとして機能し、金属突起の上面にソルダーが位置するように所定の幅を有する。
【００６９】
金属プレート１１０上には絶縁層１２０が形成されている。
【００７０】
絶縁層１２０は、複数の絶縁層で形成することができ、金属プレート１１０と絶縁層１２０上の回路パターン１３０の間を絶縁する。
【００７１】
絶縁層１２０は、本発明の実施例によるエポキシ樹脂組成物を硬化して形成することができ、絶縁層１２０内には無機充填材１２５が均一に分散されている。
【００７２】
絶縁層１２０上には、複数の回路パターン１３０を形成することができる。
【００７３】
絶縁層１２０を本発明の実施例によるエポキシ樹脂組成物を利用して形成することで、熱伝導性が向上して発熱素子１５０からの熱を下部の金属プレート１１０に伝達することができる。
【００７４】
以下、実施例及び比較例を利用してより具体的に説明する。
【００７５】
＜実施例＞
(実施例１)
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂１２.５ｗｔ％、ｏ−クレゾールノボラック エポキシ樹脂２.３ｗｔ％、化学式３の結晶性エポキシ樹脂１.７ｗｔ％、ＮＣ−３０００エポキシ樹脂 ５ｗｔ％、バイフェノール硬化剤２ｗｔ％、２−メチルイミダゾール硬化促進剤０.２ｗｔ％とＢＹＫ−Ｗ９８０添加剤１ｗｔ％を全部混合して４０℃で１０分間撹拌した後、アルミナ無機充填材７５.４ｗｔ％を投入して常温で２０乃至３０分間撹拌して、実施例１のエポキシ樹脂組成物を得た。
【００７６】
(実施例２)
ｏ−クレゾールノボラックエポキシ樹脂 ４.２ｗｔ％、前記化学式３の結晶性エポキシ樹脂２.５ｗｔ％、ＮＣ−３０００エポキシ樹脂８.５ｗｔ％ とバイフェノール硬化剤２.２ｗｔ％、２−メチルイミダゾール硬化促進剤０.１ｗｔ％とＢＹＫ−Ｗ９８０添加剤０.５ｗｔ％を全部混合して４０℃で１０分間撹拌した後、アルミナ無機充填材８２ｗｔ％を投入して常温で２０乃至３０分間撹拌して、実施例２のエポキシ樹脂組成物を得た。
【００７７】
(実施例３)
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂２ｗｔ％、化学式３の結晶性エポキシ樹脂８ｗｔ％、ＮＣ−３０００エポキシ樹脂４.５ｗｔ％、バイフェノール硬化剤１.３ｗｔ％、２−メチルイミダゾール硬化促進剤０.２ｗｔ％とＢＹＫ−Ｗ９８０添加剤１ｗｔ％を全部混合して４０℃で１０分間撹拌した後、アルミナ無機充填材８３ｗｔ％を投入して常温で２０乃至３０分間撹拌して、実施例３のエポキシ樹脂組成物を得た。
【００７８】
(実施例４)
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂３ｗｔ％、化学式３の結晶性エポキシ樹脂１２ｗｔ％、ＮＣ−３０００エポキシ樹脂３ｗｔ％、バイフェノール硬化剤１.１ｗｔ％、２−メチルイミダゾール硬化促進剤０.１ｗｔ％とＢＹＫ−Ｗ９８０添加剤０.８ｗｔ％を全部混合して４０℃で１０分間撹拌した後、アルミナ無機充填材８０ｗｔ％を投入して常温で２０乃至３０分間撹拌して、実施例４のエポキシ樹脂組成物を得た。
【００７９】
(実施例５)
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂４.６ｗｔ％、化学式３の結晶性エポキシ樹脂６.１ｗｔ％、ＮＣ−３０００エポキシ樹脂１.５ｗｔ％、バイフェノール硬化剤１.２ｗｔ％、２−メチルイミダゾール硬化促進剤０.１ｗｔ％とＢＹＫ−Ｗ９８０添加剤１ｗｔ％を全部混合して４０℃で１０分間撹拌した後、アルミナ無機充填材８５.５ｗｔ％を投入して常温で２０乃至３０分間撹拌して、実施例５のエポキシ樹脂組成物を得た。
【００８０】
＜比較例＞
(比較例１)
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂１７.１ｗｔ％、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂２.７ｗｔ％、ｏ−クレゾールノボラックエポキシ樹脂２.７ｗｔ％、ＮＣ−３０００エポキシ樹脂５.５ｗｔ％ に、フェノール硬化剤２.１ｗｔ％、２−メチルイミダゾール硬化促進剤０.７ｗｔ％とＢＹＫ−Ｗ９８０添加剤０.７ｗｔ％を全部混合して、４０℃で１０分間撹拌した後、アルミナ無機充填材６８.５ｗｔ％を投入して常温で２０乃至３０分間撹拌して、比較例１のエポキシ樹脂組成物を得た。
【００８１】
(比較例２)
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂１１.８ｗｔ％、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂３.５７ｗｔ％、ｏ−クレゾールノボラックエポキシ樹脂３.５ｗｔ％、ＮＣ−３０００エポキシ樹脂７.１ｗｔ％ に、フェノール硬化剤２.５ｗｔ％、２−メチルイミダゾール硬化促進剤０.５ｗｔ％とＢＹＫ−Ｗ９８０添加剤０.６ｗｔ％を全部混合して、４０℃で１０分間撹拌した後、アルミナ無機充填材７０.６ｗｔ％を投入して常温で２０乃至３０分間撹拌して、比較例２のエポキシ樹脂組成物を得た。
【００８２】
(比較例３)
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂１０.７ｗｔ％、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂１.８ｗｔ％、ｏ−クレゾールノボラックエポキシ樹脂１.８ｗｔ％、ＮＣ−３０００エポキシ樹脂３.６ｗｔ％ に、フェノール硬化剤１.３ｗｔ％、２−メチルイミダゾール硬化促進剤０.４ｗｔ％とＢＹＫ−Ｗ９８０添加剤０.４ｗｔ％を全部混合して、４０℃で１０分間撹拌した後、アルミナ無機充填材８０.０ｗｔ％を投入して常温で２０乃至３０分間撹拌して、比較例３のエポキシ樹脂組成物を得た。
【００８３】
＜実験例＞
（熱伝導度の測定）
ＮＥＴＺＳＣＨ社製ＬＦＡ４４７型熱伝導率計を用いて非定常熱線法により各実施例及び比較例の熱伝導度を測定して、表１に記載した。
【００８４】
（ガラス転移温度）
ガラス転移温度は、ＴＡ社製ＤＳＣ Ｑ１００熱機械測定装置を用いて昇温速度１０℃／分で測定して、表１に記載した。
【００８５】
【表１】
2013231176.tif 000010
【００８６】
表１のように、化学式３のエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物(実施例３乃至実施例５)の熱伝導度及びガラス転移温度は、化学式３のエポキシ樹脂を含まないエポキシ樹脂組成物(比較例１乃至比較例３)の熱伝導度及びガラス転移温度に比べて高いことが分かる。特に、同一量の無機充填材を含む実施例４と比較例３の熱伝導度を見れば、実施例４の熱伝導度が２倍以上高いことが分かる。
【００８７】
また、実施例１のように、全体エポキシ樹脂に対して化学式３のエポキシ樹脂の含量が低い場合(すなわち、１２ｗｔ％以下)、比較例１乃至比較例３に比べて熱伝導度は高くないが、ガラス転移温度が１３０℃に高いことが分かる。
【００８８】
以上、添付した図面を参照して本発明の実施例について説明したが、本発明が属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形及び変更が可能であるので、上述した実施例及び添付された図面に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００８９】
１００：放熱回路基板
１５０：発熱素子
【図１】
2013231176.tif 000016