绝缘导热性树脂组合物的制作方法_3

文档序号:9332057阅读:来源:国知局
氧化钛 (Ti02)、氧化锌(ZnO)等。从导热性和容易填充度等观点考虑,小径无机填料4以及大径无 机填料5优选包含选自Mg0、Al203、BN以及A1N中的至少一种。另外,小径无机填料4以及 大径无机填料5特别优选含有MgO、A1203以及BN中的至少任一种。
[0062] 为了提高与树脂的相容性,小径无机填料4和大径无机填料5可以进行偶联处理 等表面处理或者添加分散剂等,从而提高在绝缘导热性树脂组合物1中的分散性。另外,通 过适当地选择表面处理剂,能够在相分离结构中更有效地使得小径无机填料4不均匀地分 布。
[0063] 表面处理可以使用脂肪酸、脂肪酸酯、高级醇、固化油等有机系表面处理剂。另外, 表面处理还可以使用硅油、硅烷偶联剂、烷氧基硅烷化合物、甲硅烷基化材料等无机系表面 处理剂。通过使用这些表面处理剂,有时耐水性会提高,进而有时在树脂中的分散性会提 高。处理方法没有特别限定,有(1)干式法、(2)湿式法、(3)整体掺混法等。
[0064] (1)干式法
[0065] 干式法为如下所述的方法:一边通过亨舍尔混合机、诺塔混合机、振动磨这样的机 械搅拌对小径无机填料以及大径无机填料进行搅拌,一边向其中滴加表面处理剂来进行表 面处理。在使用硅烷作为表面处理剂的情况下,可以使用将硅烷用醇溶剂进行稀释而得到 的溶液、将硅烷用醇溶剂进行稀释并进一步添加水而得到的溶液、将硅烷用醇溶剂进行稀 释并进一步添加水及酸而得到的溶液等。表面处理剂的制备方法记载在硅烷偶联剂的制造 公司的目录等中,根据硅烷的水解速度、无机填料的种类,适当地确定制备方法。
[0066] (2)湿式法
[0067] 湿式法是指将小径无机填料以及大径无机填料直接浸渍于表面处理剂而进行的 方法。可使用的表面处理剂与上述干式法相同。另外,表面处理剂的制备方法也与干式法 相同。
[0068] (3)整体掺混法
[0069] 整体掺混法是在将树脂和填料进行混合时将表面处理剂用原液或醇等进行稀释 而直接添加到混合机中进行搅拌的方法。表面处理剂的制备方法与干式法以及湿式法相 同,用整体掺混法进行时的表面处理剂的量通常比干式法以及湿式法多。
[0070] 在干式法以及湿式法中,根据需要进行表面处理剂的干燥。在添加了使用了醇等 的表面处理剂的情况下,需要使醇挥发。当醇最终残留在配合物中时,醇会作为气体而产 生,对聚合物部分产生不良影响。因此,干燥温度优选设定为所使用的溶剂的沸点以上。此 外,在使用了硅烷作为表面处理剂的情况下,为了迅速除去未与无机填料反应的硅烷,优选 使用装置加热至高温(例如100°C~150°C)。但是,还考虑到硅烷的耐热性,优选保持在小 于硅烷的分解点的温度。优选处理温度为约80~150°C、处理时间为0. 5~4小时。通过 根据处理量适当地选择干燥温度和时间,使得除去溶剂、未反应硅烷也成为可能。
[0071] 在使用了硅烷作为表面处理剂的情况下,处理无机填料的表面所需的硅烷量可以 通过下式计算。
[0072][硅烷量(g)]=[无机填料的量(g) ]X[无机填料的比表面积(m2/g) ] / [硅烷的 最小覆盖面积(m2/g)]
[0073] "硅烷的最小覆盖面积"可以通过下述算式求出。
[0074][硅烷的最小覆盖面积(m2/g) ] = (6. 02X1023)X(13X10 2° (m2)) / [硅烷的分子 量]
[0075] 式中,"6. 02X1023"为阿伏加德罗常数,"13X10 2°"为一分子的硅烷覆盖的面积 (0. 13nm2) 〇
[0076] 必要的硅烷量优选为通过该算式计算而得到的硅烷量的0. 5倍以上且小于1. 0 倍。就算硅烷量为1.0倍以上,也能够发挥本发明的效果。然而,在硅烷量为1.0倍以上的 情况下会残留未反应成分,有可能引起机械物性的降低、耐水性的降低等物性降低,因此上 限优选小于1. 〇倍。另外,将下限值设定为通过上述算式计算而得到的量的〇. 5倍是因为 就算是该量对于提高填料向树脂的填充性而言也具有充分的效果。
[0077] 在绝缘导热性树脂组合物1中,只要是不妨碍本发明的效果的程度,则还可以包 含着色剂、阻燃剂、阻燃助剂、纤维强化材料、制造上用于调整粘度的减稠剂、用于提高调色 剂(着色剂)的分散性的分散调整剂、脱模剂等。它们可以使用公知的物质,例如可列举出 以下这样的物质。
[0078] 着色剂例如可以使用氧化钛等无机系颜料、有机系颜料等或者以它们为主成分的 调色剂。它们可以单独使用一种,也可以将两种以上合用。
[0079] 阻燃剂可列举出:有机系阻燃剂、无机系阻燃剂、反应系阻燃剂等。它们可以单独 使用一种,也可以将两种以上合用。而且,在绝缘导热性树脂组合物1含有阻燃剂的情况 下,优选合用阻燃助剂。作为阻燃助剂,可列举出:三氧化二锑、四氧化二锑、五氧化二锑、锑 酸钠、酒石酸锑等锑化合物、硼酸锌、偏硼酸钡等。另外,还可列举出:水合氧化铝、氧化锆、 聚磷酸铵、氧化锡、氧化铁等。它们可以单独使用一种,也可以将两种以上合用。
[0080] 本实施方式的绝缘导热性树脂组合物1的导热率优选为3W/m?!(以上。就算导热 率小于3W/m?!(,也能够发挥本发明的效果。但是,通过这样的导热率,在使用了绝缘导热性 树脂组合物1作为电子部件的散热体的情况下,即便小型化也能够有效地冷却电子部件。 [0081 ] 接着,对本实施方式的绝缘导热性树脂组合物的制造方法进行说明。首先,添加构 成第1树脂的热固性树脂、构成第2树脂的热塑性树脂、无机填料、固化剂并混炼,制造未固 化状态的树脂组合物。各成分的混炼可以通过一步进行,也可以逐次添加各成分来多步进 行。在逐次添加各成分的情况下,可以按照任意顺序添加。
[0082] 作为各成分的混炼以及添加方法,例如首先对热固性树脂,将热塑性树脂的一部 分或总量进行混炼来调节粘度。接着,一边逐次添加剩余的热塑性树脂、无机填料、固化剂 一边进行混炼。添加顺序没有特别限定,从树脂组合物的保存稳定性的观点考虑,固化剂优 选最后添加。
[0083] 如上所述,在树脂组合物中,根据需要可以添加着色剂、阻燃剂、阻燃助剂、纤维强 化材料、减稠剂、分散调整剂、脱模剂等添加剂。另外,这些添加剂的添加顺序也没有特别限 定,可以在任意阶段添加,但如上所述固化剂优选最后添加。
[0084] 用于制造树脂组合物的混炼机械装置可以使用现有公知的装置。具体而言,可列 举出:辊磨、行星式混合机、捏合机、挤出机、班伯里混合机、供有搅拌翼的混合容器、横型混 合槽等。
[0085] 制造树脂组合物时的混炼温度只要能够混炼就没有特别限定,例如优选为10~ 150°C的范围。在超过150°C的情况下,引发局部固化反应,有时所得的树脂组合物的保存稳 定性会降低。在低于l〇°C的情况下,树脂组合物的粘度高,有时实质上难以进行混炼。优选 为20~120°C,更优选为30~100°C的范围。
[0086] 该未固化的树脂组合物的成型方法可以为任意方法,成型形状可以为任意形状。 例如,作为成型手段,可以使用压缩成型(直压成型)、递模成型、注塑成型、挤出成型、丝网 印刷等各种手段。
[0087] 本实施方式的绝缘导热性树脂组合物具备相分离结构,所述相分离结构具有第1 树脂三维连续的第1树脂相2以及与第1树脂相2不同的由第2树脂形成的第2树脂相3。 此外,具备不均匀地分布于第1树脂相2的小径无机填料4以及跨越第1树脂相2和第2 树脂相3、将不均匀地分布于第1树脂相2的小径无机填料4彼此导热地连接的大径无机填 料5。而且,小径无机填料4的平均粒径为0.1~15ym。另外,大径无机填料5的平均粒 径比小径无机填料4的平均粒径大,并且为1~100ym。通过这样的构成,大径无机填料将 由小径无机填料形成的导热通路彼此导热地连接,因此更有效地形成导热通路。其结果是, 树脂组合物内的导热路径增加,从而尽管导热性无机填料的填充量少,导热性也变高。此 外,由于导热性无机填料的填充量少,因此确保绝缘导热性树脂组合物的流动性,从而成型 性提高,作业性变得良好。另外,本实施方式的绝缘导热性树脂组合物如上所述由具有电绝 缘性的材料构成,因此在树脂组合物整体上也能够具备高的电绝缘性。
[0088] 实施例
[0089] 以下,通过实施例以及比较例对本发明更详细地进行说明,本发明不限于这些实 施例。
[0090] 在制造实施例以及比较例的树脂组合物时,使用了以下的树脂、固化剂以及无机 填料。
[0091] (热固性树脂)
[0092] 环氧树脂(三菱化学株式会社制造的"jER(注册商标)828",环氧当量为189g/ eq,以下也称为DGEBA(双酚A二缩水甘油醚))
[0093] (热塑性树脂)
[0094] 聚醚砜(住友化学株式会社制造,"SUMIKAEXCEL(注册商标)5003P",以下也称为 PES)
[0095] (固化剂)
[0096] 4,4'-亚甲基二苯胺(和光纯药工业株式会社制造,活性氢当量为49. 5g/eq,以下 也称为MDA)
[0097] (无机填料)
[0098] 小径无机填料A:MgO,平均粒径(d50)为8ym
[0099] 小径无机填料B:BN,平均粒径(d50)为8ym
[0100] 小径无机填料C:A1203,平均粒径(d50)为5ym
[0101] 小径无机填料D:A1 (0H)3,平均粒径(d50)为8ym
[0102] 小径无机填料E:A1203,平均粒径(d50)为1. 2ym
[0103] 小径无机填料F:A1203,平均粒径(d50)为0. 6ym
[0104] 大径无机填料A:MgO,平均粒径(d50)为25ym
[0105] 大径无机填料B:MgO,平均粒径(d50)为80ym
[0106] 大径无机填料C:A1 (0H) 3,平均粒径(d50)为35ym
[0107] 大径无机填料D:A1203,平均粒径(d50)为10ym
[0108] 大径无机填料E:A1203,平均粒径(d50)
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