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▶ ヘンケル・アクチェンゲゼルシャフト・ウント・コムパニー・コマンディットゲゼルシャフト・アウフ・アクチェンの特許一覧

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-07-25
(54)【発明の名称】熱伝導性ポッティング組成物
(51)【国際特許分類】
   C08L 63/00 20060101AFI20220715BHJP
   C08K 3/01 20180101ALI20220715BHJP
   C08K 5/04 20060101ALI20220715BHJP
   C08G 59/40 20060101ALI20220715BHJP
   C09K 5/14 20060101ALI20220715BHJP
   C09D 163/00 20060101ALI20220715BHJP
   C09J 163/00 20060101ALI20220715BHJP
   C08J 3/20 20060101ALI20220715BHJP
   C09D 7/61 20180101ALI20220715BHJP
【FI】
C08L63/00 C
C08K3/01
C08K5/04
C08G59/40
C09K5/14 E
C09D163/00
C09J163/00
C08J3/20 D CFC
C09D7/61
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021555490
(86)(22)【出願日】2019-03-15
(85)【翻訳文提出日】2021-09-14
(86)【国際出願番号】 CN2019078237
(87)【国際公開番号】W WO2020186379
(87)【国際公開日】2020-09-24
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】391008825
【氏名又は名称】ヘンケル・アクチェンゲゼルシャフト・ウント・コムパニー・コマンディットゲゼルシャフト・アウフ・アクチェン
【氏名又は名称原語表記】Henkel AG & Co. KGaA
【住所又は居所原語表記】Henkelstrasse 67,D-40589 Duesseldorf,Germany
(74)【代理人】
【識別番号】100106518
【弁理士】
【氏名又は名称】松谷 道子
(74)【代理人】
【識別番号】100104592
【弁理士】
【氏名又は名称】森住 憲一
(72)【発明者】
【氏名】ホアン,レイ
(72)【発明者】
【氏名】ウー,ハオ
(72)【発明者】
【氏名】シエ,シュアン
(72)【発明者】
【氏名】チウ,シュエユー
【テーマコード(参考)】
4F070
4J002
4J036
4J038
4J040
【Fターム(参考)】
4F070AA46
4F070AB10
4F070AC15
4F070AC39
4F070AC67
4F070AD04
4F070AE08
4F070AE30
4F070FA02
4F070FB05
4F070FB06
4F070FB07
4J002CD031
4J002CD041
4J002CD051
4J002CD061
4J002CD111
4J002CL032
4J002DA016
4J002DA026
4J002DA076
4J002DA096
4J002DE076
4J002DE106
4J002DE136
4J002DE146
4J002DF016
4J002DJ006
4J002DK006
4J002EE047
4J002EN028
4J002EN038
4J002EN048
4J002EN108
4J002EN128
4J002EU118
4J002FA046
4J002FA086
4J002FD016
4J002FD142
4J002FD148
4J002FD207
4J002GJ00
4J002GQ01
4J002HA03
4J002HA06
4J036AA01
4J036AB02
4J036AD08
4J036DC06
4J036DC12
4J036DC13
4J036DC14
4J036DC41
4J036FA02
4J036FA03
4J036FA04
4J036FA05
4J036FA06
4J036FA11
4J036FB13
4J036GA17
4J036JA07
4J036KA01
4J036KA03
4J038DB001
4J038JC38
4J038KA03
4J038PB09
4J038PC02
4J040EC001
4J040HA026
4J040HA066
4J040HA116
4J040HA136
4J040HA206
4J040HD43
4J040KA16
4J040KA42
4J040LA08
4J040MA02
4J040MB05
4J040NA15
4J040NA19
(57)【要約】
本発明は、少なくとも1つのエポキシ樹脂;少なくとも1つの熱伝導性フィラー;および少なくとも1つの金属錯体を含む第1部材と、少なくとも1つの硬化剤を含む第2部材とを含む、熱伝導性ポッティング組成物に関する。熱伝導性ポッティング組成物の第1部材は、高いチキソトロピック指数を示すため、第1部材の保存が容易である。第1部材と第2部材を混合した後、熱伝導性ポッティング組成物は低いチキソトロピック指数を示し、ポッティングプロセスの要件を満たす。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
(a)以下を含む第1部材:
少なくとも1つのエポキシ樹脂;
少なくとも1つの熱伝導性フィラー;および
少なくとも1つの金属錯体;
(b)少なくとも1つの硬化剤を含む第2部材;
ここで、該金属錯体は、金属錯体中の金属原子に配位結合した下記一般式(1)で表される少なくとも1つの有機配位子を含む、
式中、*は金属錯体中の金属原子の配位位置を表し、RおよびRは同一または異なり、それぞれ独立して任意に置換された1価の有機基を表す
を含む、熱伝導性ポッティング組成物。
【請求項2】
第1部材の金属錯体は、好ましくは、金属錯体中の金属原子に配位結合している下記一般式(1)
式中、*は金属錯体の金属原子に配位する位置を表し、RおよびRは同一または異なり、それぞれ独立して任意に置換された1価の有機基を表す
で表される有機配位子を1つ有する、請求項1に記載の熱伝導性ポッティング組成物。
【請求項3】
およびRは、好ましくは、任意に置換されたC1~C20アルキル基、アルケニル基またはアルコキシル基である、請求項1または2に記載の熱伝導性ポッティング組成物。
【請求項4】
前記第1部材の金属錯体の金属原子は、好ましくはアルミニウムまたはチタンである、前記請求項のいずれか1項に記載の熱伝導性ポッティング組成物。
【請求項5】
第1部材の金属錯体は好ましくは液状である、前記請求項のいずれか1項に記載の熱伝導性ポッティング組成物。
【請求項6】
熱伝導性フィラーは、金属酸化物、金属水酸化物、金属窒化物、金属粉末、炭化ケイ素、ホウ化ケイ素、グラファイト、カーボンナノチューブ、炭素繊維のうちの少なくとも1つから選択され、好ましくは、熱伝導性フィラーは、金属酸化物、金属水酸化物、金属窒化物のうちの少なくとも1つから選択される、前記請求項のいずれか1項に記載の熱伝導性ポッティング組成物。
【請求項7】
熱伝導性フィラーは好ましくは球状である、前記請求項のいずれか1項に記載の熱伝導性ポッティング組成物。
【請求項8】
熱伝導性フィラーは、0.01~150μm、好ましくは2~70μm、より好ましくは5~40μmの平均径を有する、前記請求項のいずれか1項に記載の熱伝導性ポッティング組成物。
【請求項9】
第1部材は、0.01μm以上20μm未満、好ましくは2~15μm、より好ましくは4~10μmの平均径を有する第1の熱伝導性フィラーと、20~150μm、好ましくは20~70μm、より好ましくは20~50μmの平均径を有する第2の熱伝導性フィラーとを含む、前記請求項のいずれか1項に記載の熱伝導性ポッティング組成物。
【請求項10】
少なくとも1つの反応性希釈剤が第1の部材中にさらに存在する、前記請求項のいずれか1項に記載の熱伝導性ポッティング組成物。
【請求項11】
(a)以下を含む第1の部材:
(i)第1の部材の2~70重量%の、少なくとも1つのエポキシ樹脂;
(ii)第1の部材の20~80重量%の、平均径0.01μm以上20μm未満の少なくとも1つの第1の熱伝導性フィラー;
(iii)第1の部分の20~80重量%の、平均径20~150μmの少なくとも1つの第2の熱伝導性フィラー;
(iv)第1の部材の0.01~10重量%の、少なくとも1つの金属錯体;および
(v)第1部材の0~60重量%の、少なくとも1つの反応性希釈剤;
ここで、第1部材の全成分の重量%の合計は100%となる;
(b)少なくとも1つの硬化剤を含む第2部材;
第1部材中の金属錯体は、金属錯体中の金属原子に配位結合した下記一般式(1)で表される少なくとも1つの有機配位子を含み、
式中、*は金属錯体中の金属原子の配位位置を表し、RおよびRは同一または異なり、それぞれ独立して任意に置換された1価の有機基を表す
を含む、前記請求項のいずれか1項に記載の熱伝導性ポッティング組成物。
【請求項12】
前記請求項のいずれか1項に記載の熱伝導性ポッティング組成物の硬化物。
【請求項13】
請求項12に記載の硬化した熱伝導性ポッティング組成物によって接着、充填またはコーティングされた物品。
【請求項14】
熱伝導性ポッティング組成物を製造する方法であって、以下のステップ:
(a)第1部材を準備するステップ:
i)少なくとも1つのエポキシ樹脂を少なくとも1つの反応性希釈剤と均一に混合するステップ;
ii)ステップi)からの混合物に、少なくとも1つの金属錯体を添加し、混合物を均質になるように混合するステップ;および
iii)ステップii)からの混合物に、少なくとも1つの熱伝導性フィラーを添加し、均質になるように混合するステップ;
(b)少なくとも1つの硬化剤を均一に混合して第2部材を準備するステップ
(c)第1部材と第2部材とを所望の比率で混合するステップ;
ここで、金属錯体は、金属錯体中の金属原子に配位結合した下記一般式(1)で表される少なくとも1つの有機配位子を含み、
式中、*は金属錯体中の金属原子の配位位置を表し、R1およびR2は同一または異なり、それぞれ独立して任意に置換された1価の有機基を表す。
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
技術分野
本発明は、少なくとも1つのエポキシ樹脂;少なくとも1つの熱伝導性フィラー;および少なくとも1つの金属錯体を含む第1の部分と、少なくとも1つの硬化剤を含む第2の部分とを含む、熱伝導性ポッティング組成物に関する。本発明の熱伝導性ポッティング組成物の第1部材は、高いチキソトロピック指数を示すため、第1部材の保存が容易である。第1部材と第2部材を混合した後、熱伝導性ポッティング組成物は低いチキソトロピック指数を示し、ポッティングプロセスの要件を満たす。
【背景技術】
【0002】
発明の背景
交通機関や電子機器、一般産業の発展に伴い、バッテリーやモーター、発電機などの電気部品の小型化と軽量化が望まれている。絶縁材料は、電気部品の繊細な部分を湿気から守るためにカプセル化したり、揺れやぶつかりなどの外部からの衝撃による損傷を避けるためのクッションとして使用されることが多い。一つの課題は、電気部品の繊細な部分から効率よく熱を伝導できる絶縁材料の開発である。
【0003】
ポッティング組成物は、一般的に電気部品を埋めるために導入され、電気部品の繊細なコンポーネントを封入するための絶縁材料として硬化される。ポッティング組成物は多くの場合、2つの部材から構成される。一方にはポッティング組成物の熱伝導性を高めるための樹脂と熱伝導性フィラーが含まれ、他方には樹脂の硬化剤が含まれている。しかし、ほとんどの熱伝導性フィラーは、熱伝導性フィラーを含む部材を一定期間保存すると沈降する傾向がある。従来の方法では、フィラーの沈降問題を解決するためにポッティング組成物にフュームドシリカを添加していた。フュームドシリカは、液体システムの歩留まりを向上させることにより、液体システム内の熱伝導性フィラーの移動性を低下させる機能を持っている。しかし、第1部材と第2部材を混合した後のポッティング組成物は、フュームドシリカの混入により流動性が悪く、ポッティングのための加工が困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
そのため、保存時にフィラーが沈降する問題がない、または少ない、電気部品の繊細なコンポーネントを封入するために適用する必要がある場合に、良好な流動性を持つポッティング組成物を開発する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
発明の概要
本発明は、熱伝導性ポッティング組成物に関するものであり、以下の構成を含む:
(a)下記を含む第1部材
少なくとも1つのエポキシ樹脂;
少なくとも1つの熱伝導性フィラー;および
少なくとも1つの金属錯体;
ここで、金属錯体は、金属錯体中の金属原子に配位結合した下記一般式(1)で表される少なくとも1つの有機配位子を含み、
式中、*は金属錯体中の金属原子の配位位置を表し、RおよびRは同一または異なり、それぞれ独立して任意に置換された1価の有機基を表す
(b)少なくとも1つのエポキシ硬化剤を含む第2部材。
【0006】
本発明の熱伝導性ポッティング組成物の第1部材は、保存中にフィラーの沈降がないか、またはほとんどなく、2つの部材を混合した後の熱伝導性ポッティング組成物は、良好な流動性を有する。
【0007】
また、本発明は、熱伝導性ポッティング組成物の硬化物に関する。
【0008】
本発明はまた、硬化した熱伝導性ポッティング組成物で接着、コーティング、または充填された物品に関する。
【0009】
本発明はまた、以下のステップを含む熱伝導性ポッティング組成物の製造方法にも関する。
(a)第1部材を準備するステップ:
i)少なくとも1つのエポキシ樹脂と少なくとも1つの反応性希釈剤を均一に混合するステップ;
ii)ステップi)からの混合物に少なくとも1つの金属錯体を加え、混合物を均質になるように混合するステップ;および
iii)ステップii)からの混合物に、少なくとも1つの熱伝導性フィラーを加え、均質になるように混合するステップ;
(b)少なくとも1つの硬化剤を混合して第2部材を準備するステップ;および
(c)第1部材と第2部材を所望の比率で均一に混合するステップ;
ここで、第1部材中の金属錯体は、金属錯体中の金属原子に配位結合した下記一般式(1)で表される少なくとも1つの有機配位子を含み、
式中、*は金属錯体中の金属原子の配位位置を表し;RおよびRは同一または異なり、それぞれ独立して任意に置換された1価の有機基を表す。
【発明を実施するための形態】
【0010】
発明の詳細な説明
以下では、本発明をより詳細に説明する。このように説明された各側面は、明確に反対の指示がない限り、他の側面と組み合わせることができる。特に、好ましいまたは有利であると示された特徴は、好ましいまたは有利であると示された他の特徴または複数の特徴と組み合わせることができる。
【0011】
本発明の文脈では、使用されている用語は、文脈が他を指示しない限り、以下の定義に従って解釈される。
【0012】
本明細書では、単数形の「a」、「an」、および「the」は、文脈上明らかに他の指示がない限り、単数形と複数形の両方の参照語を含む。
【0013】
本明細書で使用されている「comprising」、「comprising」および「comprised of」という用語は、「including」、「include」または「containing」、「contains」と同義であり、包含的またはオープンエンドであり、追加の非記載の部材、要素またはプロセスステップを除外するものではない。
【0014】
数値的な終点の記述は、記述された終点だけでなく、それぞれの範囲に含まれるすべての数値および分数を含む。
【0015】
本明細書中で引用されているすべての文献は、その全体が参照により組み込まれている。
【0016】
特に定義されていない限り、技術的および科学的な用語を含め、本発明の開示に使用されているすべての用語は、本発明が属する技術分野の通常の技術者によって一般的に理解される意味を持つ。さらに、本発明の教示をよりよく理解するために、用語の定義を記載している。
【0017】
この開示の文脈では、いくつかの用語が利用される。
【0018】
「直径」とは、熱伝導性フィラーの重心を通る直線で測定した最長の長さを意味する。
【0019】
「金属錯体」とは、中心となる金属原子またはイオンと、少なくとも1つの配位子を含む化学的な複合化合物を指す。
【0020】
「有機基」とは、少なくとも1つの炭素原子を含む基を指す。有機基の例としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、イソプロピル、ターシャリーブチル、イソブチル、クロロメチル、3,3,3-トリフルオロプロピルなどのアルキル基;ビニル、アリル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニルなどのアルケニル基;ベンジル、フェネチル、2-(2,4,6-トリメチルフェニル)プロピルなどのアラルキル基;フェニル、トルイルなどのアリール基;ベンジル、フェネチル、2-(2,4,6-トリメチルフェニル)プロピルなどのアラルキル基、フェニル、トリル、キシルなどのアリール基;およびメトキシル、エトキシル、ブトキシルなどのアルコキシル基などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0021】
第1部材
<エポキシ樹脂>
本発明の第1部材は、少なくとも1つのエポキシ樹脂を含んでいる。第1部材のエポキシ樹脂とは、1分子あたり少なくとも1つのエポキシ基を含む一般的なエポキシ樹脂のことであり、好ましくは1分子あたり複数のエポキシ基を含むものである。エポキシ樹脂の例としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ジフェニルエーテル型エポキシ樹脂、ジフェニルチオエーテル型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、ビフェニルノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂、トリスフェノール型エポキシ樹脂、テトラフェニルエタン型エポキシ樹脂、およびこれらの任意の組み合わせなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0022】
市販のエポキシ樹脂の例としては、例えば、Olin CorporationのD.E.R.331;HexionのEPIKOTE 240;大日本インキ化学工業株式会社のEPICLON N-665などが挙げられる。
【0023】
本発明のいくつかの実施形態において、第1部材におけるエポキシ樹脂の量は、第1部材の総重量を基準にして、好ましくは2~70%、より好ましくは5~50%、さらに好ましくは7~20%である。
【0024】
<熱伝導性フィラー>
本発明の第1部材は、少なくとも1つの熱伝導性フィラーを含んでいる。本発明の熱伝導性フィラーは、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム等の金属酸化物;窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化マグネシウム等の金属窒化物;水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどの金属水酸化物;銅粉、アルミニウム粉などの金属粉;炭化ケイ素、ホウ化ケイ素、グラファイト、カーボンナノチューブ、炭素繊維など他の一般的な熱伝導性フィラーなどから選択できる。熱伝導性フィラーは、単独または組み合わせて使用できる。好ましくは、熱伝導性フィラーは、金属酸化物、金属水酸化物、および金属窒化物のうちの少なくとも1つから選択される。より好ましくは、熱伝導性フィラーは、金属酸化物の少なくとも1つである。さらに好ましくは、熱伝導性フィラーが少なくとも1つの酸化アルミニウムを含むことで、第1部材におけるフィラーの沈降の問題を回避する。
【0025】
本発明の熱伝導性フィラーの形状は、規則的な形状であっても不規則な形状であってもよく、多角形、立方体、楕円形、球形、針状、フレーク状、板状、またはそれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。また、熱伝導性フィラーは、凝集した粒子の形態であってもよい。好ましくは、熱伝導性フィラーは球形である。
【0026】
本発明の熱伝導性フィラーの平均径は、0.01~150μm、好ましくは2~70μm、より好ましくは5~50μmである。熱伝導性フィラーの平均径は、当技術分野で知られている任意の直径分析器で測定できる。熱伝導性フィラーの平均径は、珠海OMECインストルメンツ社のLS-POP(6)を用いた光散乱法で測定するのが好ましい。
【0027】
本発明のいくつかの実施形態では、第1部材は、異なる平均径を有する第1の熱伝導性フィラーおよび第2の熱伝導性フィラーを含む。第1の熱伝導性フィラーは、0.01μm以上20μm未満、好ましくは2~15μm、より好ましくは4~10μmの平均径を有し;第2の熱伝導性フィラーは、20~150μm、好ましくは20~70μm、より好ましくは20~50μmの平均径を有する。
【0028】
本発明の好ましい実施形態では、第1部材は、平均径が2~15μmの第1の球状酸化アルミニウムフィラーと、平均径が20~70μmの第2の球状酸化アルミニウムフィラーとを含む。さらなる実施形態では、第1部材は、平均径が4~10μmの第1の球状酸化アルミニウムフィラーと、平均径が20~50μmの第2の球状酸化アルミニウムフィラーとを含む。
【0029】
市販の熱伝導性フィラーの例としては、例えば、Shanghai Bestry Performance Materials Co.,Ltd.のBAK10およびBAK40;Shanghai Yu Rui New Material technology Co.,Ltd.のRY20およびCF5;Anhui Estone Materials technology Co.,Ltd.のSJR4およびSJR20などが挙げられる。
【0030】
本発明のいくつかの実施形態では、第1部材における熱伝導性フィラーの量は、第1部材の総重量を基準にして、好ましくは20~95%、より好ましくは50~70%である。
【0031】
<金属錯体>
本発明の第1部材は、金属錯体中の金属原子に配位結合している下記一般式(1)で表される有機配位子を少なくとも1つ含む少なくとも1つの金属錯体を含む。
【0032】
式中、*は金属錯体中の金属原子の配位位置を表し、RおよびRは同一または異なり、それぞれ独立して任意に置換された1価の有機基を表す。好ましくは、RおよびRは、任意に置換されたC~C20のアルキル基、アルケニル基、またはアルコキシル基である。一般式(1)で表される少なくとも1つの有機配位子、アルミニウムアセチルアセトナートを含む金属錯体の1つの具体例を、以下に式(2)として示す。
【0033】
一般式(1)で表される少なくとも1つの有機配位子を含む金属錯体中の金属原子としては、特に限定されず、例えば、アルミニウム、チタン、亜鉛などが挙げられる。好ましくは、金属原子はアルミニウムまたはチタンである。
【0034】
本発明のいくつかの実施形態において、一般式(1)で表される少なくとも1つの有機配位子を含む金属錯体は、液体の形態であることが好ましい。例えば、一般式(1)で表される有機配位子を少なくとも1つ含む金属錯体は、ASTM D 2983-04に基づいて測定した25℃における粘度が1000cps以下である。
【0035】
好ましい実施形態では、金属錯体は、一般式(1)で表される有機配位子を1つだけ含んでいる。驚くべきことに、一般式(1)で表される有機配位子を1つだけ含む金属錯体を含む第1部材は、一般式(1)で表される複数の有機配位子を含む金属錯体を含む第1部材に比べて、保存中のフィラーの沈降が少ない。また、一般式(1)で表される有機配位子を1つだけ含む金属錯体を含む第1部材を含む熱伝導性ポッティング組成物は、第1部材と第2部材を混合した後の流動性が良好である。
【0036】
一般式(1)で表される有機配位子を少なくとも1つ含む金属錯体化合物の市販品の例としては、例えば、味の素ファインテクノ社の「プレナクトAL-M」、南京キャパチャーケミカル社の「ACA-AA2」などが挙げられる。
【0037】
本発明のいくつかの実施形態において、一般式(1)で表される少なくとも1つの有機配位子を含む金属錯体化合物の第1部材における量は、第1部材の総重量を基準にして、好ましくは0.01~10%、より好ましくは0.4~5%、さらに好ましくは0.8~2%である。
【0038】
第2部材
<硬化剤>
本発明の第2部材は、少なくとも1つの硬化剤を含む。第2部材の硬化剤とは、エポキシ系の硬化剤として一般的に使用されているものを指し、ポリアミド、アミン、イミダゾールおよびそれらの誘導体などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。例示的な硬化剤としては、二量化脂肪酸とポリアミンをベースにしたポリアミド樹脂、メチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、ベンジルジメチルアミン、m-キシリレンジ(ジメチルアミン)、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、2,6-ビス(ジメチルアミノメチル)フェノール、2,4-ビス(ジメチルアミノメチル)フェノール、2,4,6-トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、1-メチルイミダゾール、2-メチルイミダゾール、2,4-ジエチルイミダゾールなどがある。硬化剤は、単独または任意の組み合わせで使用できる。
【0039】
市販の硬化剤の例としては、例えばGabriel Performance Products社のVersamid 140;Evonik社のAncamine TEPA;味の素ファインテクノ社のAjicure PN-H;T&K Toka社のFujicure-FXR-1090FA;四国化成工業社の1,2-ジメチルイミダゾール;Evonik社の2E4MI;Huntsman社のD230およびDMP30;三菱ガス化学社のGaskamine 240などが挙げられる。
【0040】
本発明のいくつかの実施形態では、第2部材における硬化剤の量は、第2部材の総重量を基準にして、5~100%、好ましくは10~70%、より好ましくは10~50%である。
【0041】
任意の添加剤
<反応性希釈剤>
反応性希釈剤は、流動性を制御するための任意の添加物として、熱伝導性ポッティング組成物の第1部材中に存在してよい。適切な反応性希釈剤としては、レゾルシノールのジグリシジルエーテル、シクロヘキサンジメタノールのジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールのジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンのトリグリシジルエーテルなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。反応性希釈剤は、単独または組み合わせて使用できる。
【0042】
市販の反応性希釈剤の例としては、例えば、Hexion Specialty Chemical社のModifier 48;Air Products and Chemical Inc.社のEPODIL 747、EPODIL 748、EPODIL 757などが挙げられる。
【0043】
本発明のいくつかの実施形態では、第1部材における反応性希釈剤の量は、第1部材の総重量を基準にして、好ましくは0~60%、より好ましくは5~40%である。
【0044】
好ましい実施形態では、熱伝導性ポッティング組成物は以下を含む。
(a)以下を含む第1部材:
(i)第1部材の2~70重量%の、少なくとも1つのエポキシ樹脂;
(ii)第1部材の20~80重量%の、0.01μm以上20μm未満の平均径を有する少なくとも1つの第1の熱伝導性フィラー;
(iii)第1部材の20~80重量%の、平均径が20~150μmの少なくとも1つの第2の熱伝導性フィラー;
(iv)第1部材の0.01~10重量%の、少なくとも1つの金属錯体;および
(v)第1部材の0~60重量%の、少なくとも1つの反応性希釈剤;
ここで、第1部材の全成分の重量%の合計が100%となる;
ここで、金属錯体は、金属錯体中の金属原子に配位結合した下記一般式(1)で表される少なくとも1つの有機配位子を含み、
式中、*は金属錯体中の金属原子の配位位置を表し;RおよびRは同一または異なり、それぞれ独立して任意に置換された1価の有機基を表す。
(b)少なくとも1つの硬化剤を含む第2部材。
【0045】
本発明の熱伝導性ポッティング組成物は、以下のステップで調製できる。
(a)少なくとも1つのエポキシ樹脂、少なくとも1つの熱伝導性フィラー、および少なくとも1つの金属錯体を混合して、第1部材を準備するステップ;
(b)少なくとも1つの硬化剤を混合して第2部材を準備するステップ;および
(c)第1部材と第2部材を所望の比率で混合するステップ;
ここで、第1部材中の金属錯体は、金属錯体中の金属原子に配位結合した下記一般式(1)で表される少なくとも1つの有機配位子を含み、
式中、*は金属錯体中の金属原子の配位位置を表し;RおよびRは同一または異なり、それぞれ独立して任意に置換された1価の有機基を表す。
【0046】
好ましくは、本発明の熱伝導性ポッティング組成物は、以下のステップによって調製できる。
(a)以下により第1部材を準備するステップ:
i)少なくとも1つのエポキシ樹脂と少なくとも1つの反応性希釈剤を均一に混合するステップ;
ii)ステップi)からの混合物に、少なくとも1つの金属錯体を加え、混合物を均質になるまで混合するステップ;および
iii)ステップii)からの混合物に、少なくとも1つの熱伝導性フィラーを加え、均質になるように混合するステップ;
(b)少なくとも1つの硬化剤を均一に混合して第2部材を準備するステップ;および
(c)第1部材と第2部材を所望の比率で均一に混合するステップ;
ここで、第1部材中の金属錯体は、金属錯体中の金属原子に配位結合した下記一般式(1)で表される少なくとも1つの有機配位子を含み、
式中、*は金属錯体中の金属原子の配位位置を表し;RおよびRは同一または異なり、それぞれ独立して任意に置換された1価の有機基を表す。
【0047】
第1部材は、第2部材に対する重量比において、0.7:1~1.3:1、好ましくは0.9:1~1.1:1の範囲で使用されるべきである。当業者であれば、本発明の説明、代表例、ガイドラインに基づいて、様々な成分の中から適切な選択を行い、所望の効果を得るための組成物を調製できる。
【0048】
第1部材と第2部材は、熱伝導性ポッティング組成物の使用の1~10分前に組み合わせるのが好ましい。
【0049】
本発明の熱伝導性ポッティング組成物は、0~200℃の温度範囲で硬化させ、混合装置で基板に塗布してもよい。
【0050】
熱伝導性ポッティング組成物の第1部材のチキソトロピック指数は、せん断速度1s-1で測定した第1部材の粘度を、せん断速度10s-1で測定した第1部材の粘度で割ることにより算出される。第1部材の粘度は、ASTM D3835-16に基づいて25℃で測定できる。
【0051】
本発明の熱伝導性ポッティング組成物の第1部材は、25℃におけるチキソトロピック指数が1.2以上であることが好ましく、1.6以上であることがより好ましく、2以上であることがさらに好ましい。チキソトロピック指数が高いと、第1部材はフィラーの沈降がほとんどなく又は全くなく、長期間保存できる。
【0052】
熱伝導性ポッティング組成物のチキソトロピックインデックスは、せん断速度1s-1で測定した熱伝導性ポッティング組成物の粘度を、せん断速度10s-1で測定した熱伝導性ポッティング組成物の粘度で割って算出する。熱伝導性ポッティング組成物の粘度は、ASTM D3835-16に基づいて25℃で測定できる。
【0053】
本発明の熱伝導性ポッティング組成物は、25℃におけるチキソトロピック指数が1.4以下であることが好ましく、より好ましくは1.2以下である。チキソトロピック指数が低いと、熱伝導性ポッティング組成物の流動性が良く、ポッティング加工が容易にできる。
【0054】
本発明の熱伝導性ポッティング組成物のラップせん断強度は、アルミニウム基材を接着することにより、ASTM D1002に従って評価できる。
【0055】
本発明の熱伝導性ポッティング組成物は、アルミニウム基材に塗布した場合、ラップせん断強度が8Mpa以上であることが好ましく、より好ましくは9Mpa以上である。
【実施例
【0056】
実施例:
以下の実施例を参照して、本発明をさらに詳細に説明し、例証する。実施例は、当業者が本発明をよりよく理解し、実施するのを助けることを意図したものであるが、本発明の範囲を制限することを意図したものではない。実施例中の数値は、特に記載のない限り、すべて重量に基づいている。
【0057】
試験方法
<熱伝導性ポッティング組成物の第1部材のチキソトロピック指数>
熱伝導性ポッティング組成物の第1部材のチキソトロピック指数は、せん断速度1s-1で測定した第1部材の粘度を、せん断速度10s-1で測定した第1部材の粘度で割ることにより算出した。第1部材の粘度は、アントンパール社製のレオメーターMCR 301を用いて、ASTM D3835-16に準拠して25℃で測定した。
【0058】
<熱伝導性ポッティング組成物のチキソトロピック指数>
熱伝導性ポッティング組成物のチキソトロピック指数は、せん断速度1s-1で測定した熱伝導性ポッティング組成物の粘度を、せん断速度10s-1で測定した熱伝導性ポッティング組成物の粘度で割って算出した。熱伝導性ポッティング組成物の粘度は、アントンパール社のレオメーターMCR 301を用いて、ASTM D3835-16に準拠して25℃で測定した。
【0059】
<熱伝導性ポッティング組成物のラップせん断強度>
本発明の熱伝導性ポッティング組成物のラップせん断強度は、ASTM D1002に従って、INSTRON社のINSTRON 5569を用いて、2枚のアルミニウム基材を25℃で接着して評価した。アルミ基材のサイズは254X150mm、厚さは2mmであった。制御速度は10mm/minであった。
【0060】
実験例1-8
表1にしたがって、以下のステップで接着剤組成物サンプルの第1部材を調製した。
i) EPIKOTE 240とModifier 48を2000rpmで2分間混合するステップ;
ii) ステップi)からの混合物にPlenact AL-M、ACA-AA2、またはACA-EAA1を加え、2000rpmで2分間混合するステップ;および
iii) ステップii)からの混合物に、BAK40およびBAK10、またはRY20およびCF5の熱伝導性フィラーを添加し、2000rpmで2分間混合するステップ。
【0061】
熱伝導性ポッティング組成物の第1部材を、上述のチキソトロピック指数試験に供した。
【0062】
表2に従って、DMP30とDH230を2000rpmの下で2分間混合して、接着剤組成物サンプルの第2部材を調製した。
【0063】
熱伝導性ポッティング組成物サンプルの第1部材と第2部材を1:1の重量比で混合し、2000rpmの下で2分間混合した。次に、この熱伝導性ポッティング組成物を、上述のチキソトロピック指数試験およびラップせん断強度試験に供した。
【0064】
第1部材、第2部材および熱伝導性ポッティング組成物の調製に使用した混合装置は、FlackTek社製のSpeedMixers DAC600であった。
【0065】
【表1】
【0066】
1* EPIKOTE 240(エポキシ樹脂、Hexion社製);
2* Modifier 48(脂肪族トリグリシジルエーテル、Hexion社製);
3* プレナクトAL-M(アルキルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート、味の素ファインテクノ製);
4* ACA-AA2(アルミニウムイソプロポキシドビス(アセチルアセトナート)、南京Capature Chemical社製);
5* ACA-EAA1(アルミニウムジイソプロポキシエトキシアセトアセチル、南京Capature Chemical社製);
6*BAK 40(平均径40μmの球状酸化アルミニウム、上海Bestry Performance Materials社製);
7*BAK 10(平均径10μmの球状酸化アルミニウム、上海Bestry Performance Materials社製);
8*RY 20(平均径20μmの球状酸化アルミニウム、上海友瑞新材料科技有限公司製);
9*CF 5(平均径5μmの球状酸化アルミニウム、上海友瑞新材料科技有限公司製);
【0067】
【表2】
【0068】
10*DMP30(2,4,6-トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、ハンツマン社製);
11*D230(ポリエーテルアミン、ハンツマン社製);
【0069】
表3では、熱伝導性ポッティング組成物の第1部材のチキソトロピック指数が報告されている。実験例1~6を通じて、第1部材のサンプルはいずれも高いチキソトロピック指数を示したため、長期間の保存後もフィラーの沈降がほとんど又は全く見られなかった。逆に、実験例7と8の第1部材のサンプルは、激しいフィラーの沈降を示した。さらに、第1部材と第2部材を混合して試験した後の熱伝導性ポッティング組成物のチキソトロピック指数も報告されている。実験例1~6を通じて、熱伝導性ポッティング組成物のサンプルはいずれも低チキソトロピック指数を示したため、熱伝導性ポッティング組成物は良好な流動性を有し、ポッティング工程に容易に使用できた。
【0070】
【表3】
【0071】
表4では、熱伝導性ポッティング組成物のラップせん断強度が報告されている。実験例1~6の熱伝導性ポッティング組成物サンプルは、アルミニウム基材に対するラップシェア強度が良好であった。
【0072】
【表4】
【手続補正書】
【提出日】2022-03-14
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
(a)以下を含む第1部材:
少なくとも1つのエポキシ樹脂;
少なくとも1つの熱伝導性フィラー;および
少なくとも1つの金属錯体;
(b)少なくとも1つの硬化剤を含む第2部材;
ここで、第1部材中の該金属錯体は、金属錯体中の金属原子に配位結合した下記一般式(1
式中、*は金属錯体中の金属原子の配位位置を表し、RおよびRは同一または異なり、それぞれ独立して任意に置換された1価の有機基を表す
で表される少なくとも1つの有機配位子を含む、
を含む、熱伝導性ポッティング組成物。
【請求項2】
第1部材の金属錯体は、好ましくは、金属錯体中の金属原子に配位結合している下記一般式(1)
式中、*は金属錯体の金属原子に配位する位置を表し、RおよびRは同一または異なり、それぞれ独立して任意に置換された1価の有機基を表す
で表される有機配位子を1つ有する、請求項1に記載の熱伝導性ポッティング組成物。
【請求項3】
およびRは、好ましくは、任意に置換されたC ~C 20 アルキル基、アルケニル基またはアルコキシル基である、請求項1または2に記載の熱伝導性ポッティング組成物。
【請求項4】
前記第1部材の金属錯体の金属原子は、好ましくはアルミニウムまたはチタンである、前記請求項のいずれか1項に記載の熱伝導性ポッティング組成物。
【請求項5】
第1部材の金属錯体は好ましくは液状である、前記請求項のいずれか1項に記載の熱伝導性ポッティング組成物。
【請求項6】
熱伝導性フィラーは、金属酸化物、金属水酸化物、金属窒化物、金属粉末、炭化ケイ素、ホウ化ケイ素、グラファイト、カーボンナノチューブ、炭素繊維のうちの少なくとも1つから選択され、好ましくは、熱伝導性フィラーは、金属酸化物、金属水酸化物、金属窒化物のうちの少なくとも1つから選択される、前記請求項のいずれか1項に記載の熱伝導性ポッティング組成物。
【請求項7】
熱伝導性フィラーは好ましくは球状である、前記請求項のいずれか1項に記載の熱伝導性ポッティング組成物。
【請求項8】
熱伝導性フィラーは、0.01~150μm、好ましくは2~70μm、より好ましくは5~40μmの平均径を有する、前記請求項のいずれか1項に記載の熱伝導性ポッティング組成物。
【請求項9】
第1部材は、0.01μm以上20μm未満、好ましくは2~15μm、より好ましくは4~10μmの平均径を有する第1の熱伝導性フィラーと、20~150μm、好ましくは20~70μm、より好ましくは20~50μmの平均径を有する第2の熱伝導性フィラーとを含む、前記請求項のいずれか1項に記載の熱伝導性ポッティング組成物。
【請求項10】
少なくとも1つの反応性希釈剤が第1部材中にさらに存在する、前記請求項のいずれか1項に記載の熱伝導性ポッティング組成物。
【請求項11】
(a)以下を含む第1部材:
(i)第1部材の2~70重量%の、少なくとも1つのエポキシ樹脂;
(ii)第1部材の20~80重量%の、平均径0.01μm以上20μm未満の少なくとも1つの第1の熱伝導性フィラー;
(iii)第1部材の20~80重量%の、平均径20~150μmの少なくとも1つの第2の熱伝導性フィラー;
(iv)第1部材の0.01~10重量%の、少なくとも1つの金属錯体;および
(v)第1部材の0~60重量%の、少なくとも1つの反応性希釈剤;
ここで、第1部材の全成分の重量%の合計は100%となる;
(b)少なくとも1つの硬化剤を含む第2部材;
ここで、第1部材中の金属錯体は、金属錯体中の金属原子に配位結合した下記一般式(1
式中、*は金属錯体中の金属原子の配位位置を表し、RおよびRは同一または異なり、それぞれ独立して任意に置換された1価の有機基を表す
で表される少なくとも1つの有機配位子を含む、
を含む、前記請求項のいずれか1項に記載の熱伝導性ポッティング組成物。
【請求項12】
前記請求項のいずれか1項に記載の熱伝導性ポッティング組成物の硬化物。
【請求項13】
請求項12に記載の硬化した熱伝導性ポッティング組成物によって接着、充填またはコーティングされた物品。
【請求項14】
熱伝導性ポッティング組成物を製造する方法であって、以下のステップ:
(a)第1部材を調製するステップ:
i)少なくとも1つのエポキシ樹脂を少なくとも1つの反応性希釈剤と均一に混合するステップ;
ii)ステップi)からの混合物に、少なくとも1つの金属錯体を添加し、混合物を均質になるように混合するステップ;および
iii)ステップii)からの混合物に、少なくとも1つの熱伝導性フィラーを添加し、均質になるように混合するステップ;
(b)少なくとも1つの硬化剤を均一に混合して第2部材を調製するステップ
(c)第1部材と第2部材とを所望の比率で混合するステップ;
ここで、第1部材中の該金属錯体は、金属錯体中の金属原子に配位結合した下記一般式(1
式中、*は金属錯体中の金属原子の配位位置を表し、R およびR は同一または異なり、それぞれ独立して任意に置換された1価の有機基を表す
で表される少なくとも1つの有機配位子を含む、
を含む方法。
【国際調査報告】