JP7358882B2 - Resin composition, resin sheet, B stage sheet, C stage sheet, cured product, metal foil with resin, metal substrate, and power semiconductor device - Google Patents
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Description
本開示は、樹脂組成物、樹脂シート、Bステージシート、Cステージシート、硬化物、樹脂付金属箔、金属基板、及び、パワー半導体装置に関する。 The present disclosure relates to a resin composition, a resin sheet, a B-stage sheet, a C-stage sheet, a cured product, a resin-coated metal foil, a metal substrate, and a power semiconductor device.
電子部品装置には、電気絶縁等を目的とした樹脂を含む部材(樹脂部材)が用いられている。近年、電子部品装置の小型化及び高出力化に伴って発熱量が増大する傾向にあり、発生した熱をいかに放散させるかが重要な課題となっている。しかし、樹脂は絶縁性に優れる一方で熱伝導性に劣る性質を有する。そこで、樹脂部材に優れた熱伝導性を付与する技術の開発が進められている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Electronic component devices use members containing resin (resin members) for purposes such as electrical insulation. BACKGROUND ART In recent years, the amount of heat generated has tended to increase with the miniaturization and higher output of electronic component devices, and how to dissipate the generated heat has become an important issue. However, while resin has excellent insulation properties, it has poor thermal conductivity. Therefore, development of technology for imparting excellent thermal conductivity to resin members is underway (for example, see Patent Document 1).
特許文献1に記載の発明では、エポキシ樹脂及び架橋構造含有ポリマーを含む樹脂組成物と熱伝導性フィラーとを含有する熱伝導性樹脂シートを用いることで、熱伝導性の向上を達成している。 In the invention described in Patent Document 1, improvement in thermal conductivity is achieved by using a thermally conductive resin sheet containing a thermally conductive filler and a resin composition containing an epoxy resin and a crosslinked structure-containing polymer. .
樹脂シートは、発熱体と被着体の間の隙間を埋め、熱を効率よく伝えるために使用される。その際、線膨張係数が互いに異なる発熱体と被着体の熱変形に追従する必要があるため、樹脂シートには低弾性化が求められている。
しかし、従来の樹脂シートは、高熱伝導化のために充填材を多く充填する場合がある。充填材の含有率が高くなるに従い、樹脂シートの弾性率が高くなるという課題があった。
The resin sheet is used to fill the gap between the heating element and the adherend and to efficiently transmit heat. At this time, it is necessary to follow the thermal deformation of the heating element and the adherend, which have different coefficients of linear expansion, so the resin sheet is required to have low elasticity.
However, conventional resin sheets may be filled with a large amount of filler to improve thermal conductivity. There has been a problem in that as the content of the filler increases, the elastic modulus of the resin sheet increases.
本開示は上記従来の事情に鑑みてなされたものであり、低弾性率の硬化物を形成可能な樹脂組成物、並びに、この樹脂組成物を用いた樹脂シート、Bステージシート、Cステージシート、硬化物、樹脂付金属箔、金属基板及びパワー半導体装置を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above-mentioned conventional circumstances, and provides a resin composition capable of forming a cured product with a low elastic modulus, as well as a resin sheet, a B-stage sheet, a C-stage sheet, and a resin sheet using this resin composition. The purpose of the present invention is to provide a cured product, a resin-coated metal foil, a metal substrate, and a power semiconductor device.
前記課題を達成するための具体的手段は以下の通りである。
<1> ブロック化されていてもよいイソシアネート基を含む(メタ)アクリル樹脂と、充填材と、を含有する樹脂組成物。
<2> 前記(メタ)アクリル樹脂がブロックイソシアネート基を含み、前記ブロックイソシアネート基の脱保護開始温度が、40℃以上である<1>に記載の樹脂組成物。
<3> エポキシ樹脂をさらに含有する<1>又は<2>に記載の樹脂組成物。
<4> 硬化剤をさらに含有する<1>~<3>のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
<5> 硬化促進剤をさらに含有する<1>~<4>のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
<6> 前記充填材が、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、マグネサイト、シリカ及び黒鉛からなる群より選択される少なくとも1種を含む<1>~<5>のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
<7> 前記充填材の含有率が、30体積%~90体積%である<1>~<6>のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
<8> <1>~<7>のいずれか1項に記載の樹脂組成物を含む樹脂組成物層を有する樹脂シート。
<9> <1>~<7>のいずれか1項に記載の樹脂組成物の半硬化物を含む半硬化樹脂組成物層を有するBステージシート。
<10> <1>~<7>のいずれか1項に記載の樹脂組成物の硬化物を含む硬化樹脂組成物層を有するCステージシート。
<11> <1>~<7>のいずれか1項に記載の樹脂組成物の硬化物。
<12> 金属箔と、前記金属箔上に配置された<1>~<7>のいずれか1項に記載の樹脂組成物の半硬化物を含む半硬化樹脂組成物層と、を備える樹脂付金属箔。
<13> 金属支持体と、前記金属支持体上に配置された<1>~<7>のいずれか1項に記載の樹脂組成物の硬化物を含む硬化樹脂組成物層と、前記硬化樹脂組成物層上に配置された金属板と、を備える金属基板。
<14> 金属板、はんだ層及び半導体チップがこの順に積層された半導体モジュールと、放熱部材と、前記半導体モジュールの前記金属板と前記放熱部材との間に配置された<8>に記載の樹脂シートの硬化物と、を備えるパワー半導体装置。
Specific means for achieving the above object are as follows.
<1> A resin composition containing a (meth)acrylic resin containing an optionally blocked isocyanate group and a filler.
<2> The resin composition according to <1>, wherein the (meth)acrylic resin contains a blocked isocyanate group, and the deprotection initiation temperature of the blocked isocyanate group is 40°C or higher.
<3> The resin composition according to <1> or <2>, further containing an epoxy resin.
<4> The resin composition according to any one of <1> to <3>, further containing a curing agent.
<5> The resin composition according to any one of <1> to <4>, further containing a curing accelerator.
<6> The filler contains at least one member selected from the group consisting of alumina, aluminum nitride, silicon nitride, silicon carbide, zinc oxide, magnesium oxide, magnesite, silica, and graphite <1> to <5> The resin composition according to any one of the above.
<7> The resin composition according to any one of <1> to <6>, wherein the content of the filler is 30% by volume to 90% by volume.
<8> A resin sheet having a resin composition layer containing the resin composition according to any one of <1> to <7>.
<9> A B-stage sheet having a semi-cured resin composition layer containing a semi-cured product of the resin composition according to any one of <1> to <7>.
<10> A C-stage sheet having a cured resin composition layer containing a cured product of the resin composition according to any one of <1> to <7>.
<11> A cured product of the resin composition according to any one of <1> to <7>.
<12> A resin comprising a metal foil and a semi-cured resin composition layer containing a semi-cured resin composition according to any one of <1> to <7>, disposed on the metal foil. With metal foil.
<13> A metal support, a cured resin composition layer containing a cured product of the resin composition according to any one of <1> to <7> disposed on the metal support, and the cured resin A metal substrate, comprising: a metal plate disposed on a composition layer.
<14> A semiconductor module in which a metal plate, a solder layer, and a semiconductor chip are stacked in this order, a heat dissipation member, and the resin according to <8>, which is disposed between the metal plate and the heat dissipation member of the semiconductor module. A power semiconductor device comprising a cured sheet.
本開示によれば、低弾性率の硬化物を形成可能な樹脂組成物、並びに、この樹脂組成物を用いた樹脂シート、Bステージシート、Cステージシート、硬化物、樹脂付金属箔、金属基板及びパワー半導体装置を提供することができる。 According to the present disclosure, a resin composition capable of forming a cured product with a low elastic modulus, a resin sheet, a B-stage sheet, a C-stage sheet, a cured product, a metal foil with resin, and a metal substrate using this resin composition. and a power semiconductor device can be provided.
以下、本開示を実施するための形態について詳細に説明する。但し、本開示は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合を除き、必須ではない。数値及びその範囲についても同様であり、本開示を制限するものではない。 Hereinafter, embodiments for implementing the present disclosure will be described in detail. However, the present disclosure is not limited to the following embodiments. In the following embodiments, the constituent elements (including elemental steps and the like) are not essential unless otherwise specified. The same applies to numerical values and their ranges, and they do not limit the present disclosure.
本開示において「工程」との語には、他の工程から独立した工程に加え、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の目的が達成されれば、当該工程も含まれる。
本開示において「~」を用いて示された数値範囲には、「~」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において、各成分には、該当する物質が複数種含まれていてもよい。組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合、各成分の含有率又は含有量は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計の含有率又は含有量を意味する。
本開示において、各成分に該当する粒子には、複数種の粒子が含まれていてもよい。組成物中に各成分に該当する粒子が複数種存在する場合、各成分の粒子径は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の粒子の混合物についての値を意味する。
本開示において「層」との語には、当該層が存在する領域を観察したときに、当該領域の全体に形成されている場合に加え、当該領域の一部にのみ形成されている場合も含まれる。
本開示において「積層」との語は、層を積み重ねることを示し、二以上の層が結合されていてもよく、二以上の層が着脱可能であってもよい。
本開示において「(メタ)アクリロイル基」とは、アクリロイル基及びメタクリロイル基の少なくとも一方を意味し、「(メタ)アクリル」はアクリル及びメタクリルの少なくとも一方を意味し、「(メタ)アクリレート」はアクリレート及びメタクリレートの少なくとも一方を意味する。
本開示において層又は積層体の平均厚み(厚みの平均値ともいう)は、対象となる層又は積層体の5点の厚みを測定し、その算術平均値として与えられる値とする。
層又は積層体の厚みは、マイクロメーター等を用いて測定することができる。本開示において、層又は積層体の厚みを直接測定可能な場合には、マイクロメーターを用いて測定する。一方、積層体の一部を構成する1つの層の厚み又は複数の層の総厚みを測定する場合には、電子顕微鏡を用いて、積層体の積層方向に平行な断面を観察することで測定する。
In this disclosure, the term "step" includes not only a step that is independent from other steps, but also a step that cannot be clearly distinguished from other steps, as long as the purpose of the step is achieved. .
In the present disclosure, numerical ranges indicated using "~" include the numerical values written before and after "~" as minimum and maximum values, respectively.
In the numerical ranges described step by step in this disclosure, the upper limit or lower limit described in one numerical range may be replaced with the upper limit or lower limit of another numerical range described step by step. . Furthermore, in the numerical ranges described in this disclosure, the upper limit or lower limit of the numerical range may be replaced with the values shown in the Examples.
In the present disclosure, each component may contain multiple types of applicable substances. If there are multiple types of substances corresponding to each component in the composition, the content rate or content of each component is the total content rate or content of the multiple types of substances present in the composition, unless otherwise specified. means quantity.
In the present disclosure, the particles corresponding to each component may include multiple types of particles. When a plurality of types of particles corresponding to each component are present in the composition, the particle diameter of each component means a value for a mixture of the plurality of types of particles present in the composition, unless otherwise specified.
In this disclosure, the term "layer" includes not only the case where the layer is formed in the entire area when observing the area where the layer exists, but also the case where the layer is formed only in a part of the area. included.
In this disclosure, the term "laminate" refers to stacking layers, and two or more layers may be bonded, or two or more layers may be removable.
In the present disclosure, "(meth)acryloyl group" means at least one of acryloyl group and methacryloyl group, "(meth)acrylic" means at least one of acrylic and methacrylic, and "(meth)acrylate" means acrylic and methacrylate.
In the present disclosure, the average thickness (also referred to as the average thickness value) of a layer or laminate is a value given as the arithmetic mean value of the thicknesses measured at five points of the target layer or laminate.
The thickness of a layer or laminate can be measured using a micrometer or the like. In the present disclosure, when the thickness of a layer or laminate can be directly measured, it is measured using a micrometer. On the other hand, when measuring the thickness of one layer or the total thickness of multiple layers that make up part of a laminate, use an electron microscope to observe a cross section parallel to the stacking direction of the laminate. do.
<樹脂組成物>
本開示の樹脂組成物は、ブロック化されていてもよいイソシアネート基を含む(メタ)アクリル樹脂(以下、特定アクリル樹脂と称することがある。)と、充填材と、を含有する。本開示の樹脂組成物は、特定アクリル樹脂及び充填材以外のその他の成分を含有してもよい。
本開示の樹脂組成物によれば、低弾性率の硬化物を形成可能となる。その理由は明確ではないが、樹脂組成物にエポキシ樹脂に比較して柔軟性の高い特定アクリル樹脂を含有するため、樹脂組成物を硬化して得られる硬化物の弾性率を低くすることが可能になると推察される。
<Resin composition>
The resin composition of the present disclosure contains a (meth)acrylic resin containing an optionally blocked isocyanate group (hereinafter sometimes referred to as a specific acrylic resin) and a filler. The resin composition of the present disclosure may contain components other than the specific acrylic resin and filler.
According to the resin composition of the present disclosure, it is possible to form a cured product with a low elastic modulus. The reason for this is not clear, but since the resin composition contains a specific acrylic resin that is more flexible than epoxy resin, it is possible to lower the elastic modulus of the cured product obtained by curing the resin composition. It is presumed that it will be.
以下、本開示の樹脂組成物を構成する成分について説明する。 The components constituting the resin composition of the present disclosure will be described below.
(特定アクリル樹脂)
本開示の樹脂組成物は、特定アクリル樹脂を含有する。特定アクリル樹脂は、ブロック化されていてもよいイソシアネート基を含み、アクリルモノマー及びメタクリルモノマーの少なくとも一方由来の構造単位を含む樹脂であれば特に限定されるものではない。
特定アクリル樹脂は、下記式(1)で表される第1のモノマーと、第1のモノマーと共重合可能であり、ブロック化されていてもよいイソシアネート基を有する第2のモノマーとを含むモノマー成分を重合させてなる(メタ)アクリル樹脂であってもよい。
(Specified acrylic resin)
The resin composition of the present disclosure contains a specific acrylic resin. The specific acrylic resin is not particularly limited as long as it contains an isocyanate group that may be blocked and contains a structural unit derived from at least one of an acrylic monomer and a methacrylic monomer.
The specific acrylic resin is a monomer containing a first monomer represented by the following formula (1) and a second monomer that is copolymerizable with the first monomer and has an optionally blocked isocyanate group. It may also be a (meth)acrylic resin obtained by polymerizing components.
式(1)中、R1は水素原子又はメチル基を表し、R2は炭素数1~30のアルキル基を表す。
R2で表されるアルキル基は、直鎖状であっても分岐状であってもよい。R2で表されるアルキル基の炭素数は、好ましくは1~20、より好ましくは1~10、さらに好ましくは1~5である。
In formula (1), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 2 represents an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms.
The alkyl group represented by R 2 may be linear or branched. The alkyl group represented by R 2 preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 10 carbon atoms, and still more preferably 1 to 5 carbon atoms.
第1のモノマーは、言い換えれば、炭素数1~30の直鎖状又は分岐状のアルキル基をエステル基の末端に有するアルキル(メタ)アクリレートである。第1のモノマーとしては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、へプチル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ウンデシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート(ラウリル(メタ)アクリレート)、テトラデシル(メタ)アクリレート、ヘキサデシル(メタ)アクリレート、オクタデシル(メタ)アクリレート(ステアリル(メタ)アクリレート)、ドコシル(メタ)アクリレート(ベヘニル(メタ)アクリレート)、テトラコシル(メタ)アクリレート、ヘキサコシル(メタ)アクリレート、オクタコシル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの第1のモノマーは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
第1のモノマーは、好ましくは、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート及びメチル(メタ)アクリレートからなる群より選択される少なくとも1種である。
In other words, the first monomer is an alkyl (meth)acrylate having a linear or branched alkyl group having 1 to 30 carbon atoms at the end of an ester group. The first monomer includes methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, propyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, pentyl (meth)acrylate, hexyl (meth)acrylate, heptyl (meth)acrylate, Octyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, nonyl (meth)acrylate, decyl (meth)acrylate, undecyl (meth)acrylate, dodecyl (meth)acrylate (lauryl (meth)acrylate), tetradecyl (meth)acrylate , hexadecyl (meth)acrylate, octadecyl (meth)acrylate (stearyl (meth)acrylate), docosyl (meth)acrylate (behenyl (meth)acrylate), tetracosyl (meth)acrylate, hexacosyl (meth)acrylate, octacosyl (meth)acrylate etc. These first monomers may be used alone or in combination of two or more.
The first monomer is preferably at least one selected from the group consisting of ethyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, and methyl (meth)acrylate.
第1のモノマーの含有量は、柔軟性の観点から、モノマー成分100質量部に対して、好ましくは60質量部以上、より好ましくは70質量部以上、さらに好ましくは75質量部以上であり、例えば98質量部以下であってよい。 From the viewpoint of flexibility, the content of the first monomer is preferably 60 parts by mass or more, more preferably 70 parts by mass or more, still more preferably 75 parts by mass or more, based on 100 parts by mass of the monomer components, such as It may be 98 parts by mass or less.
第2のモノマーは、ブロック化されていてもよいイソシアネート基を有するモノマーである。ブロック化されたイソシアネート基(以下、ブロックイソシアネート基と称することがある。)は、熱により脱離可能なブロック剤(保護基)によってブロック(保護)されたイソシアネート基であり、下記式(3)で表される。
樹脂シート製造工程での反応性制御及び保存安定性の観点から、イソシアネート基はブロックイソシアネート基であることが好ましい。
The second monomer is a monomer having an optionally blocked isocyanate group. A blocked isocyanate group (hereinafter sometimes referred to as a blocked isocyanate group) is an isocyanate group blocked (protected) with a blocking agent (protective group) that can be removed by heat, and is represented by the following formula (3). It is expressed as
From the viewpoint of reactivity control in the resin sheet manufacturing process and storage stability, the isocyanate group is preferably a blocked isocyanate group.
式(3)中、Bは保護基を表し、*は結合手を表す。 In formula (3), B represents a protecting group, and * represents a bond.
ブロックイソシアネート基における保護基は、脱保護開始温度が40℃以上であることが好ましく、60℃以上であることがより好ましく、80℃以上であることがさらに好ましく、90℃以上であることが特に好ましい。
本開示において、脱保護開始温度は、示差走査熱量測定により測定される。
ブロックイソシアネート基は、脱保護条件下(脱保護開始温度以上の温度)で、ブロック剤(保護基)と後述する硬化剤との置換反応が生じ得る。あるいは、ブロックイソシアネート基は、脱保護によりイソシアネート基が生成し、イソシアネート基が後述する硬化剤と反応することもできる。
The deprotection initiation temperature of the protecting group in the blocked isocyanate group is preferably 40°C or higher, more preferably 60°C or higher, even more preferably 80°C or higher, and particularly preferably 90°C or higher. preferable.
In this disclosure, the deprotection onset temperature is measured by differential scanning calorimetry.
In the blocked isocyanate group, under deprotection conditions (at a temperature equal to or higher than the deprotection initiation temperature), a substitution reaction between a blocking agent (protective group) and a curing agent described below may occur. Alternatively, the blocked isocyanate group can be deprotected to generate an isocyanate group, and the isocyanate group can react with a curing agent described below.
ブロックイソシアネート基におけるブロック剤としては、ホルムアルドオキシム、アセトアルドオキシム、アセトオキシム、メチルエチルケトオキシム、シクロヘキサノンオキシム等のオキシム類;ピラゾール、3-メチルピラゾール、3,5-ジメチルピラゾール等のピラゾール類;ε-カプロラクタム、δ-バレロラクタム、γ-ブチロラクタム、β-プロピオラクタム等のラクタム類;チオフェノール、メチルチオフェノール、エチルチオフェノール等のメルカプタン類;酢酸アミド、ベンズアミド等の酸アミド類;コハク酸イミド、マレイン酸イミド等のイミド類;などが挙げられる。 Blocking agents for blocked isocyanate groups include oximes such as formaldoxime, acetaldoxime, acetoxime, methyl ethyl ketoxime, and cyclohexanone oxime; pyrazoles such as pyrazole, 3-methylpyrazole, and 3,5-dimethylpyrazole; ε- Lactams such as caprolactam, δ-valerolactam, γ-butyrolactam, and β-propiolactam; Mercaptans such as thiophenol, methylthiophenol, and ethylthiophenol; Acid amides such as acetamide and benzamide; Succinimide, malein Imides such as acid imides; and the like.
第2のモノマーは、好ましくは、ブロックイソシアネート基及び(メタ)アクリロイル基を有するモノマー(ブロックイソシアネート基を有する(メタ)アクリルモノマー)である。第2のモノマーは、好ましくは、下記式(4)で表されるモノマーである。
式(4)中、R5は水素原子又はメチル基を表し、R6はアルキレン基を表し、Bは保護基を表す。 In formula (4), R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 6 represents an alkylene group, and B represents a protecting group.
R6で表されるアルキレン基は、直鎖状であっても分岐状であってもよい。R6で表されるアルキレン基は、炭素数が1~10であることが好ましく、1~8であることがより好ましく、1~6であることがさらに好ましく、1~4であることが特に好ましい。 The alkylene group represented by R 6 may be linear or branched. The alkylene group represented by R 6 preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, even more preferably 1 to 6 carbon atoms, and particularly 1 to 4 carbon atoms. preferable.
第2のモノマーとしては、例えば、2-[(3,5-ジメチルピラゾリル)カルボニルアミノ]エチルメタクリレート及び2-([1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチルメタクリレートが挙げられる。これらの第2のモノマーは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Examples of the second monomer include 2-[(3,5-dimethylpyrazolyl)carbonylamino]ethyl methacrylate and 2-([1'-methylpropylideneamino]carboxyamino)ethyl methacrylate. These second monomers may be used alone or in combination of two or more.
第2のモノマーの含有量は、特定アクリル樹脂の重量平均分子量(詳細は後述)が200000以上である場合は、硬化物の耐熱性を向上する観点から、モノマー成分100質量部に対して、好ましくは2質量部以上、より好ましくは3質量部以上、さらに好ましくは5質量部以上、特に好ましくは7質量部以上である。 When the weight average molecular weight (details will be described later) of the specific acrylic resin is 200,000 or more, the content of the second monomer is preferably determined based on 100 parts by mass of the monomer component from the viewpoint of improving the heat resistance of the cured product. is 2 parts by mass or more, more preferably 3 parts by mass or more, still more preferably 5 parts by mass or more, particularly preferably 7 parts by mass or more.
第2のモノマーの含有量は、特定アクリル樹脂の重量平均分子量(詳細は後述)が100000以下である場合は、樹脂組成物の硬化性を向上する観点から、モノマー成分100質量部に対して、好ましくは2質量部以上、より好ましくは3質量部以上、さらに好ましくは5質量部以上、特に好ましくは7質量部以上である。 When the weight average molecular weight (details will be described later) of the specific acrylic resin is 100,000 or less, the content of the second monomer is determined based on 100 parts by mass of the monomer component, from the viewpoint of improving the curability of the resin composition. Preferably it is 2 parts by mass or more, more preferably 3 parts by mass or more, still more preferably 5 parts by mass or more, particularly preferably 7 parts by mass or more.
第2のモノマーの含有量は、特定アクリル樹脂の重量平均分子量(詳細は後述)によらず、架橋密度を低く抑えて貯蔵弾性率を低減する観点から、モノマー成分100質量部に対して、2質量部以上、3質量部以上、5質量部以上、又は7質量部以上であってよく、35質量部以下であってよく、好ましくは30質量部以下、より好ましくは25質量部以下である。 Regardless of the weight average molecular weight of the specific acrylic resin (details will be described later), the content of the second monomer is determined to be 2 parts by mass per 100 parts by mass of the monomer component, from the viewpoint of keeping the crosslinking density low and reducing the storage modulus. The amount may be 3 parts by weight or more, 3 parts by weight or more, 5 parts by weight or more, or 7 parts by weight or more, and may be 35 parts by weight or less, preferably 30 parts by weight or less, and more preferably 25 parts by weight or less.
モノマー成分は、第1のモノマー及び第2のモノマーに加えて、必要に応じて第1のモノマー及び第2のモノマー以外のモノマーをさらに含有することができる。第1のモノマー及び第2のモノマー以外のモノマーとしては、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート等の環状炭化水素基をエステル基の末端に有するシクロアルキル(メタ)アクリレート(以下、第3のモノマーと称することがある。)が挙げられる。第3のモノマーは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 In addition to the first monomer and the second monomer, the monomer component can further contain a monomer other than the first monomer and the second monomer, if necessary. Monomers other than the first monomer and the second monomer include cycloalkyl (meth)acrylates (hereinafter referred to as , sometimes referred to as the third monomer). The third monomer may be used alone or in combination of two or more.
モノマー成分は、一実施形態において、第1のモノマーと、第2のモノマーと、必要に応じて用いられる第3のモノマーのみを含有する。言い換えれば、モノマー成分は、一実施形態において、第1のモノマー、第2のモノマー及び第3のモノマー以外のモノマー(例えばシロキサン骨格を有する(メタ)アクリルモノマー)を含有しない。モノマー成分は、一実施形態において、第1のモノマーと第2のモノマーのみを含有してよく、他の一実施形態において、第1のモノマーと第2のモノマーと第3のモノマーのみを含有してよい。
モノマー成分に占める、第1のモノマー、第2のモノマー及び必要に応じて用いられる第3のモノマー以外のその他のモノマーの含有量は、特定アクリル樹脂の重量平均分子量(詳細は後述)によらず、モノマー成分100質量部に対して、30質量部以下であることが好ましく、15質量部以下であることがより好ましく、0質量部であることがさらに好ましい。
In one embodiment, the monomer component contains only a first monomer, a second monomer, and an optional third monomer. In other words, in one embodiment, the monomer component does not contain monomers other than the first monomer, the second monomer, and the third monomer (for example, a (meth)acrylic monomer having a siloxane skeleton). In one embodiment, the monomer component may contain only the first monomer and the second monomer, and in another embodiment, the monomer component may contain only the first monomer, the second monomer, and the third monomer. It's fine.
The content of other monomers other than the first monomer, second monomer, and optionally used third monomer in the monomer component does not depend on the weight average molecular weight of the specific acrylic resin (details will be described later). The amount is preferably 30 parts by weight or less, more preferably 15 parts by weight or less, and even more preferably 0 parts by weight, based on 100 parts by weight of the monomer component.
特定アクリル樹脂は、第1のモノマー、第2のモノマー及び必要に応じて用いられる第3のモノマー等を含むモノマー成分を重合させることにより得られる。重合方法は、各種ラジカル重合等の公知の重合方法から適宜選択でき、例えば、懸濁重合法、溶液重合法、塊状重合法等であってよい。 The specific acrylic resin is obtained by polymerizing monomer components including a first monomer, a second monomer, a third monomer used as necessary, and the like. The polymerization method can be appropriately selected from known polymerization methods such as various radical polymerizations, and may be, for example, a suspension polymerization method, a solution polymerization method, a bulk polymerization method, or the like.
懸濁重合法を用いる場合には、原料となるモノマー成分、重合開始剤、必要に応じて添加される連鎖移動剤、水及び懸濁剤を混合し、分散液を調製する。 When using the suspension polymerization method, a dispersion liquid is prepared by mixing monomer components serving as raw materials, a polymerization initiator, a chain transfer agent added as necessary, water, and a suspending agent.
懸濁剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、ポリアクリルアミド等の水溶性高分子、リン酸カルシウム、ピロリン酸マグネシウム等の難溶性無機物質などが挙げられる。これらの中でも、ポリビニルアルコール等の水溶性高分子が好ましく用いられる。 Examples of the suspending agent include water-soluble polymers such as polyvinyl alcohol, methylcellulose, and polyacrylamide, and sparingly soluble inorganic substances such as calcium phosphate and magnesium pyrophosphate. Among these, water-soluble polymers such as polyvinyl alcohol are preferably used.
懸濁剤の配合量は、原料であるモノマー成分の総量100質量部に対して、好ましくは0.005質量部~1質量部、より好ましくは0.01質量部~0.07質量部である。懸濁重合法を用いる場合、必要に応じて、メルカプタン系化合物、チオグリコール、四塩化炭素、α-メチルスチレンダイマー等の連鎖移動剤をさらに添加してもよい。重合温度は、好ましくは0℃~200℃、より好ましくは40℃~120℃、さらに好ましくは50℃~100℃である。 The amount of the suspending agent is preferably 0.005 parts by mass to 1 part by mass, more preferably 0.01 parts by mass to 0.07 parts by mass, based on 100 parts by mass of the total amount of monomer components as raw materials. . When using the suspension polymerization method, a chain transfer agent such as a mercaptan compound, thioglycol, carbon tetrachloride, α-methylstyrene dimer, etc. may be further added as necessary. The polymerization temperature is preferably 0°C to 200°C, more preferably 40°C to 120°C, even more preferably 50°C to 100°C.
溶液重合法を用いる場合、使用する溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族系溶剤、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶剤、四塩化炭素等の塩素系溶剤、2-プロパノール、2-ブタノール等のアルコール系溶媒などが挙げられる。
溶液重合開始時の溶液における固形分濃度は、得られる特定アクリル樹脂の重合性の観点から、好ましくは30質量%~80質量%、より好ましくは40質量%~70質量%、さらに好ましくは45質量%~55質量%である。重合温度は、好ましくは0℃~200℃、より好ましくは40℃~120℃、さらに好ましくは50℃~100℃である。
When using the solution polymerization method, examples of solvents used include aromatic solvents such as toluene and xylene, ketone solvents such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, ester solvents such as ethyl acetate and butyl acetate, and carbon tetrachloride. Examples include chlorine-based solvents such as 2-propanol, alcohol-based solvents such as 2-butanol, and the like.
From the viewpoint of polymerizability of the specific acrylic resin obtained, the solid content concentration in the solution at the start of solution polymerization is preferably 30% by mass to 80% by mass, more preferably 40% to 70% by mass, and even more preferably 45% by mass. % to 55% by mass. The polymerization temperature is preferably 0°C to 200°C, more preferably 40°C to 120°C, even more preferably 50°C to 100°C.
各重合法において用いられる重合開始剤は、ラジカル重合開始剤であれば、特に制限なく使用することができる。ラジカル重合開始剤としては、例えば、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、ジ-t-ブチルパーオキシヘキサヒドロテレフタレート、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、1,1-t-ブチルパーオキシ-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、t-ブチルペルオキシイソプロピルカーボネート等の有機過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビス-4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル、アゾビスシクロヘキサノン-1-カルボニトリル、アゾジベンゾイル等のアゾ化合物などが挙げられる。 The polymerization initiator used in each polymerization method can be used without particular limitation as long as it is a radical polymerization initiator. Examples of the radical polymerization initiator include benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, di-t-butylperoxyhexahydroterephthalate, t-butylperoxy-2-ethylhexanoate, 1,1-t-butylperoxy -3,3,5-trimethylcyclohexane, organic peroxides such as t-butylperoxyisopropyl carbonate, azobisisobutyronitrile, azobis-4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile, azobiscyclohexanone-1- Examples include azo compounds such as carbonitrile and azodibenzoyl.
重合開始剤の配合量は、モノマーを十分に重合させる観点から、モノマーの総量100質量部に対して、好ましくは0.01質量部以上、より好ましくは0.05質量部以上、さらに好ましくは0.1質量部以上である。重合開始剤の配合量は、特定アクリル樹脂の分子量が好適な範囲になると共に、分解生成物を抑制し、好適な接着強度が得られる観点から、モノマーの総量100質量部に対して、好ましくは10質量部以下、より好ましくは5質量部以下、さらに好ましくは3質量部以下である。 From the viewpoint of sufficiently polymerizing the monomers, the amount of the polymerization initiator is preferably 0.01 parts by mass or more, more preferably 0.05 parts by mass or more, and even more preferably 0. .1 part by mass or more. The amount of the polymerization initiator to be blended is preferably such that the molecular weight of the specific acrylic resin falls within a suitable range, suppresses decomposition products, and provides suitable adhesive strength, based on 100 parts by mass of the total amount of monomers. The amount is 10 parts by weight or less, more preferably 5 parts by weight or less, even more preferably 3 parts by weight or less.
以上のようにして得られる特定アクリル樹脂は、第1のモノマーに由来する構造単位と第2のモノマーに由来する構造単位を有している。すなわち、一実施形態に係る樹脂組成物は、第1の構造単位(第1のモノマーに由来する構造単位)と、第2の構造単位(第2のモノマーに由来する構造単位)とを含むアクリル樹脂を含有する。 The specific acrylic resin obtained as described above has a structural unit derived from the first monomer and a structural unit derived from the second monomer. That is, the resin composition according to one embodiment is an acrylic resin composition containing a first structural unit (a structural unit derived from a first monomer) and a second structural unit (a structural unit derived from a second monomer). Contains resin.
第1の構造単位は、下記式(2)で表される。 The first structural unit is represented by the following formula (2).
式(2)中、R3は水素原子又はメチル基を表し、R4は炭素数1~30のアルキル基を表す。R4で表されるアルキル基の具体例等は、式(1)のR2の場合と同様である。 In formula (2), R 3 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 4 represents an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms. Specific examples of the alkyl group represented by R 4 are the same as those for R 2 in formula (1).
第1の構造単位の含有量は、柔軟性の観点から、特定アクリル樹脂を構成する全構造単位100質量部に対して、好ましくは60質量部以上、より好ましくは70質量部以上、さらに好ましくは75質量部以上であり、例えば98質量部以下であってよい。 From the viewpoint of flexibility, the content of the first structural unit is preferably 60 parts by mass or more, more preferably 70 parts by mass or more, even more preferably The amount may be 75 parts by mass or more and, for example, 98 parts by mass or less.
第2の構造単位は、ブロック化されていてもよいイソシアネート基を有している。第2の構造単位は、例えば、上述したブロックイソシアネート基を有するモノマーに由来する構造単位である。 The second structural unit has an isocyanate group that may be blocked. The second structural unit is, for example, a structural unit derived from the above-mentioned monomer having a blocked isocyanate group.
第2の構造単位は、好ましくは、下記式(5)で表される構造単位である。 The second structural unit is preferably a structural unit represented by the following formula (5).
式(5)中、R7は水素原子又はメチル基を表し、R8はブロックイソシアネート基を含む1価の有機基を表す。ブロックイソシアネート基における保護基は、上述した第2のモノマーが有するブロックイソシアネート基における保護基と同様の基であってよい。 In formula (5), R 7 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 8 represents a monovalent organic group containing a blocked isocyanate group. The protecting group for the blocked isocyanate group may be the same group as the protecting group for the blocked isocyanate group possessed by the second monomer described above.
第2の構造単位は、好ましくは、下記式(6)で表される。 The second structural unit is preferably represented by the following formula (6).
式(6)中、R7は水素原子又はメチル基を表し、R9はアルキレン基を表し、Bは保護基を表す。R9で表されるアルキレン基の具体例等は、式(4)のR6の場合と同様であり、Bで表される保護基の具体例等は、式(3)のBの場合と同様である。 In formula (6), R 7 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 9 represents an alkylene group, and B represents a protecting group. Specific examples of the alkylene group represented by R 9 are the same as those for R 6 in formula (4), and specific examples of the protecting group represented by B are the same as those for B in formula (3). The same is true.
第2の構造単位の含有量は、特定アクリル樹脂の重量平均分子量(詳細は後述)が200000以上である場合は、硬化物の耐熱性を向上する観点から、特定アクリル樹脂を構成する全構造単位100質量部に対して、好ましくは2質量部以上、より好ましくは3質量部以上、さらに好ましくは5質量部以上、特に好ましくは7質量部以上である。 When the weight average molecular weight (details will be described later) of the specific acrylic resin is 200,000 or more, the content of the second structural unit is determined by all structural units constituting the specific acrylic resin from the viewpoint of improving the heat resistance of the cured product. The amount is preferably 2 parts by weight or more, more preferably 3 parts by weight or more, still more preferably 5 parts by weight or more, particularly preferably 7 parts by weight or more, based on 100 parts by weight.
第2の構造単位の含有量は、特定アクリル樹脂の重量平均分子量(詳細は後述)が100000以下である場合は、樹脂組成物の硬化性を向上する観点から、特定アクリル樹脂を構成する全構造単位100質量部に対して、好ましくは2質量部以上、より好ましくは3質量部以上、さらに好ましくは5質量部以上、特に好ましくは7質量部以上である。 When the weight average molecular weight (details will be described later) of the specific acrylic resin is 100,000 or less, the content of the second structural unit is determined from the viewpoint of improving the curability of the resin composition. The amount is preferably 2 parts by mass or more, more preferably 3 parts by mass or more, still more preferably 5 parts by mass or more, particularly preferably 7 parts by mass or more, per 100 parts by mass.
第2の構造単位の含有量は、特定アクリル樹脂の重量平均分子量(詳細は後述)によらず、架橋密度を低く抑えて貯蔵弾性率を低減する観点から、特定アクリル樹脂を構成する全構造単位100質量部に対して、2質量部以上、3質量部以上、5質量部以上、又は7質量部以上であってよく、35質量部以下であってよく、好ましくは30質量部以下、より好ましくは25質量部以下である。 The content of the second structural unit is determined from the viewpoint of keeping the crosslinking density low and reducing the storage modulus, regardless of the weight average molecular weight of the specific acrylic resin (details will be described later). Based on 100 parts by mass, the amount may be 2 parts by mass or more, 3 parts by mass or more, 5 parts by mass or more, or 7 parts by mass or more, and may be 35 parts by mass or less, preferably 30 parts by mass or less, more preferably is 25 parts by mass or less.
特定アクリル樹脂は、第1の構造単位及び第2の構造単位に加えて、必要に応じて第1の構造単位及び第2の構造単位以外の構造単位をさらに含有することができる。第1の構造単位及び第2の構造単位以外の構造単位は、上述した第3のモノマーに由来する構造単位(第3の構造単位)等であってよい。 In addition to the first structural unit and the second structural unit, the specific acrylic resin can further contain a structural unit other than the first structural unit and the second structural unit, if necessary. The structural units other than the first structural unit and the second structural unit may be structural units derived from the above-mentioned third monomer (third structural unit), etc.
特定アクリル樹脂は、一実施形態において、第1の構造単位と、第2の構造単位と、必要に応じて第3の構造単位のみを含有する。言い換えれば、特定アクリル樹脂は、一実施形態において、第1の構造単位、第2の構造単位及び第3の構造単位以外のその他の構造単位(例えばシロキサン骨格を有する(メタ)アクリルモノマーに由来する構造単位)を含有しない。特定アクリル樹脂は、一実施形態において、第1の構造単位と第2の構造単位のみを含有してよく、他の一実施形態において、第1の構造単位と第2の構造単位と第3の構造単位のみを含有してよい。
特定アクリル樹脂に占める、第1の構造単位、第2の構造単位及び必要に応じて用いられる第3の構造単位以外のその他の構造単位の含有量は、特定アクリル樹脂の重量平均分子量(詳細は後述)によらず、全構造単位100質量部に対して、30質量部以下であることが好ましく、15質量部以下であることがより好ましく、0質量部であることがさらに好ましい。
In one embodiment, the specific acrylic resin contains only a first structural unit, a second structural unit, and, if necessary, a third structural unit. In other words, in one embodiment, the specific acrylic resin includes structural units other than the first structural unit, the second structural unit, and the third structural unit (for example, those derived from a (meth)acrylic monomer having a siloxane skeleton). structural unit). In one embodiment, the specific acrylic resin may contain only the first structural unit and the second structural unit, and in another embodiment, the specific acrylic resin may contain the first structural unit, the second structural unit, and the third structural unit. May contain only structural units.
The content of other structural units other than the first structural unit, second structural unit, and optionally used third structural unit in the specific acrylic resin is determined by the weight average molecular weight of the specific acrylic resin (for details, see (described later), the amount is preferably 30 parts by mass or less, more preferably 15 parts by mass or less, and even more preferably 0 parts by mass, based on 100 parts by mass of all structural units.
特定アクリル樹脂は、ランダム共重合体、ブロック共重合体又はグラフト共重合体のいずれであってもよい。 The specific acrylic resin may be a random copolymer, a block copolymer, or a graft copolymer.
特定アクリル樹脂の重量平均分子量は、一実施形態において、硬化物の強度を向上する観点から、好ましくは200000以上、より好ましくは250000以上である。特定アクリル樹脂の重量平均分子量は、樹脂組成物のハンドリングのしやすさの観点から、好ましくは2000000以下、より好ましくは1500000以下、さらに好ましくは1000000以下である。 In one embodiment, the specific acrylic resin has a weight average molecular weight of preferably 200,000 or more, more preferably 250,000 or more from the viewpoint of improving the strength of the cured product. The weight average molecular weight of the specific acrylic resin is preferably 2,000,000 or less, more preferably 1,500,000 or less, still more preferably 1,000,000 or less, from the viewpoint of ease of handling of the resin composition.
特定アクリル樹脂の重量平均分子量は、他の一実施形態において、樹脂組成物の粘度を低減する観点から、好ましくは100000以下、より好ましくは70000以下、さらに好ましくは50000以下である。この場合、特定アクリル樹脂の重量平均分子量は、例えば5000以上であってよい。 In another embodiment, the specific acrylic resin has a weight average molecular weight of preferably 100,000 or less, more preferably 70,000 or less, and still more preferably 50,000 or less, from the viewpoint of reducing the viscosity of the resin composition. In this case, the weight average molecular weight of the specific acrylic resin may be, for example, 5000 or more.
本開示において、特定アクリル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定された値をいう。GPCによるMwの測定は、分析用GPCカラムに東ソー株式会社のG2000HXL及び3000HXLを使用し、移動相にはテトラヒドロフランを用い、試料濃度を0.2質量%とし、流速を1.0mL/minとして測定を行う。ポリスチレン標準サンプルを用いて検量線を作成し、ポリスチレン換算値でMwを計算する。 In the present disclosure, the weight average molecular weight (Mw) of a specific acrylic resin refers to a value measured by gel permeation chromatography (GPC). Mw was measured by GPC using Tosoh Corporation's G2000HXL and 3000HXL as analytical GPC columns, using tetrahydrofuran as the mobile phase, with a sample concentration of 0.2% by mass, and a flow rate of 1.0mL/min. I do. A calibration curve is created using a polystyrene standard sample, and Mw is calculated using a polystyrene equivalent value.
特定アクリル樹脂の含有率は、柔軟性の観点から、樹脂組成物全体の1質量%~30質量%であることが好ましく、2質量%~20質量%であることがより好ましく、3質量%~10質量%であることがさらに好ましい。 From the viewpoint of flexibility, the content of the specific acrylic resin is preferably 1% by mass to 30% by mass, more preferably 2% by mass to 20% by mass, and 3% by mass to 3% by mass, based on the total resin composition. More preferably, the content is 10% by mass.
(充填材)
本開示の樹脂組成物は、充填材を含有する。充填材は、非導電性であっても、導電性であってもよい。非導電性の充填材を使用することによって硬化物の絶縁性の低下が抑制される傾向にある。また、導電性の充填材を使用することによって硬化物の熱伝導性がより向上する傾向にある。
(filling material)
The resin composition of the present disclosure contains a filler. The filler may be electrically non-conductive or electrically conductive. The use of a non-conductive filler tends to suppress a decrease in the insulation properties of the cured product. Furthermore, by using a conductive filler, the thermal conductivity of the cured product tends to be further improved.
非導電性の充填材として具体的には、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化マグネシウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化亜鉛、マグネサイト、シリカ(二酸化ケイ素)、酸化ケイ素、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム等が挙げられる。また導電性の充填材としては、金、銀、ニッケル、銅、黒鉛等が挙げられる。中でも熱伝導率の観点から、充填材としては、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、マグネサイト、シリカ及び黒鉛からなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましく、窒化ホウ素及び酸化アルミニウム(アルミナ)からなる群より選択される少なくとも1種であることがより好ましい。充填材は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。例えば、充填材として酸化アルミニウムと窒化ホウ素とを組み合わせて用いてもよい。 Specifically, non-conductive fillers include aluminum oxide (alumina), magnesium oxide, aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, silicon carbide, zinc oxide, magnesite, silica (silicon dioxide), silicon oxide, and hydroxide. Examples include aluminum and barium sulfate. Examples of the conductive filler include gold, silver, nickel, copper, and graphite. Among them, from the viewpoint of thermal conductivity, the filler may contain at least one member selected from the group consisting of alumina, aluminum nitride, silicon nitride, silicon carbide, zinc oxide, magnesium oxide, magnesite, silica, and graphite. Preferably, at least one selected from the group consisting of boron nitride and aluminum oxide (alumina) is more preferable. One filler may be used alone, or two or more fillers may be used in combination. For example, a combination of aluminum oxide and boron nitride may be used as the filler.
充填材は、2種以上の互いに体積平均粒子径の異なるものを混合して用いることが好ましい。これにより大粒子径の充填材の空隙に小粒子径の充填材がパッキングされることによって、単一粒子径の充填材のみを使用するよりも充填材が密に充填されるため、より高熱伝導率を発揮することが可能となる。 It is preferable to use a mixture of two or more fillers having different volume average particle diameters. This allows the small particle size filler to be packed into the voids of the large particle size filler, resulting in higher thermal conductivity than when only a single particle size filler is used. It becomes possible to demonstrate the efficiency.
充填材の体積平均粒子径(D50)は、レーザー回折法を用いて測定することができる。例えば、樹脂組成物中の充填材を抽出し、レーザー回折散乱粒度分布測定装置(例えば、ベックマン・コールター社、商品名:LS230)を用いて測定する。具体的には、有機溶剤、硝酸、王水等を用い、樹脂組成物中から充填材を抽出し、超音波分散機等で十分に分散し、この分散液の体積累積粒度分布曲線を測定する。
体積平均粒子径(D50)は、上記測定より得られた体積累積粒度分布曲線において、小径側から累積が50%となる粒子径をいう。
The volume average particle diameter (D50) of the filler can be measured using a laser diffraction method. For example, the filler in the resin composition is extracted and measured using a laser diffraction scattering particle size distribution analyzer (eg, Beckman Coulter, trade name: LS230). Specifically, the filler is extracted from the resin composition using an organic solvent, nitric acid, aqua regia, etc., sufficiently dispersed using an ultrasonic disperser, etc., and the volume cumulative particle size distribution curve of this dispersion is measured. .
The volume average particle diameter (D50) refers to the particle diameter at which the cumulative volume is 50% from the small diameter side in the volume cumulative particle size distribution curve obtained from the above measurement.
充填材の含有率は特に制限されない。中でも熱伝導性の観点から、充填材の含有率は、樹脂組成物の固形分の全体積を100体積%とした場合に、30体積%~90体積%であることが好ましく、60体積%~85体積%であることがより好ましい。
充填材の含有率が30体積%以上であれば、より高い熱伝導率を達成することが可能となる傾向にある。一方、充填材の含有率が90体積%以下であると、樹脂組成物の硬化物の柔軟性の低下及び絶縁性の低下を抑制する傾向にある。
The content of the filler is not particularly limited. Among them, from the viewpoint of thermal conductivity, the content of the filler is preferably 30% to 90% by volume, and preferably 60% to 90% by volume, when the total solid content of the resin composition is 100% by volume. More preferably, it is 85% by volume.
If the content of the filler is 30% by volume or more, it tends to be possible to achieve higher thermal conductivity. On the other hand, when the content of the filler is 90% by volume or less, it tends to suppress a decrease in flexibility and a decrease in insulation properties of the cured product of the resin composition.
充填材の質量基準の含有率は、樹脂組成物全体の30質量%~85質量%であることが好ましく、35質量%~80質量%であることがより好ましく、40質量%~75質量%であることがさらに好ましい。 The mass-based content of the filler is preferably 30% to 85% by mass of the entire resin composition, more preferably 35% to 80% by mass, and 40% to 75% by mass. It is even more preferable that there be.
(エポキシ樹脂)
本開示の樹脂組成物は、硬化物の電気絶縁性、耐熱性等を向上する観点から、エポキシ樹脂を含有してもよい。
エポキシ樹脂の種類は特に制限されず、樹脂組成物の所望の特性等に応じて選択できる。エポキシ樹脂として具体的には、フェノール、クレゾール、キシレノール、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールA、ビスフェノールF等のフェノール化合物及びα-ナフトール、β-ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等のナフトール化合物からなる群より選択される少なくとも1種のフェノール性化合物と、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド等の脂肪族アルデヒド化合物とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるノボラック樹脂をエポキシ化したものである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、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂等);上記フェノール性化合物と、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等の芳香族アルデヒド化合物とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるトリフェニルメタン型フェノール樹脂をエポキシ化したものであるトリフェニルメタン型エポキシ樹脂;上記フェノール化合物及びナフトール化合物と、アルデヒド化合物とを酸性触媒下で共縮合させて得られるノボラック樹脂をエポキシ化したものである共重合型エポキシ樹脂;ビスフェノールA、ビスフェノールF等のジグリシジルエーテルであるジフェニルメタン型エポキシ樹脂;アルキル置換又は非置換のビフェノールのジグリシジルエーテルであるビフェニル型エポキシ樹脂;スチルベン系フェノール化合物のジグリシジルエーテルであるスチルベン型エポキシ樹脂;ビスフェノールS等のジグリシジルエーテルである硫黄原子含有エポキシ樹脂;ブタンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のアルコール類のグリシジルエーテルであるエポキシ樹脂;フタル酸、イソフタル酸、テトラヒドロフタル酸等の多価カルボン酸化合物のグリシジルエステルであるグリシジルエステル型エポキシ樹脂;アニリン、ジアミノジフェニルメタン、イソシアヌル酸等の窒素原子に結合した活性水素をグリシジル基で置換したものであるグリシジルアミン型エポキシ樹脂;分子内のオレフィン結合をエポキシ化したものであるビニルシクロヘキセンジエポキシド、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル-3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、2-(3,4-エポキシ)シクロヘキシル-5,5-スピロ(3,4-エポキシ)シクロヘキサン-m-ジオキサン等の脂環型エポキシ樹脂;パラキシリレン変性フェノール樹脂のグリシジルエーテルであるパラキシリレン変性エポキシ樹脂;メタキシリレン変性フェノール樹脂のグリシジルエーテルであるメタキシリレン変性エポキシ樹脂;テルペン変性フェノール樹脂のグリシジルエーテルであるテルペン変性エポキシ樹脂;ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂のグリシジルエーテルであるジシクロペンタジエン変性エポキシ樹脂;シクロペンタジエン変性フェノール樹脂のグリシジルエーテルであるシクロペンタジエン変性エポキシ樹脂;多環芳香環変性フェノール樹脂のグリシジルエーテルである多環芳香環変性エポキシ樹脂;ナフタレン環含有フェノール樹脂のグリシジルエーテルであるナフタレン型エポキシ樹脂;ハロゲン化フェノールノボラック型エポキシ樹脂;ハイドロキノン型エポキシ樹脂;トリメチロールプロパン型エポキシ樹脂;オレフィン結合を過酢酸等の過酸で酸化して得られる線状脂肪族エポキシ樹脂;フェノール・アラルキル樹脂、ナフトール・アラルキル樹脂等のアラルキル型フェノール樹脂をエポキシ化したものであるアラルキル型エポキシ樹脂;などが挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(Epoxy resin)
The resin composition of the present disclosure may contain an epoxy resin from the viewpoint of improving the electrical insulation properties, heat resistance, etc. of the cured product.
The type of epoxy resin is not particularly limited and can be selected depending on the desired characteristics of the resin composition. Specifically, the epoxy resin is at least selected from the group consisting of phenol compounds such as phenol, cresol, xylenol, resorcinol, catechol, bisphenol A, and bisphenol F, and naphthol compounds such as α-naphthol, β-naphthol, and dihydroxynaphthalene. Novolak-type epoxy resin (phenol novolak) is an epoxidized novolak resin obtained by condensing or co-condensing one type of phenolic compound with an aliphatic aldehyde compound such as formaldehyde, acetaldehyde, or propionaldehyde under an acidic catalyst. type epoxy resin, orthocresol novolak type epoxy resin, etc.); Triphenylmethane type phenol resin obtained by condensing or co-condensing the above phenolic compound with an aromatic aldehyde compound such as benzaldehyde or salicylaldehyde under an acidic catalyst. A triphenylmethane type epoxy resin which is an epoxidized product; a copolymerized epoxy resin which is an epoxidized novolac resin obtained by cocondensing the above phenol compound and naphthol compound with an aldehyde compound under an acidic catalyst; Diphenylmethane type epoxy resins which are diglycidyl ethers such as bisphenol A and bisphenol F; biphenyl type epoxy resins which are diglycidyl ethers of alkyl-substituted or unsubstituted biphenols; stilbene type epoxy resins which are diglycidyl ethers of stilbene type phenol compounds; Sulfur atom-containing epoxy resins that are diglycidyl ethers such as bisphenol S; epoxy resins that are glycidyl ethers of alcohols such as butanediol, polyethylene glycol, and polypropylene glycol; polyhydric carboxylic acids such as phthalic acid, isophthalic acid, and tetrahydrophthalic acid. Glycidyl ester type epoxy resin, which is the glycidyl ester of a compound; Glycidylamine type epoxy resin, which has the active hydrogen bonded to the nitrogen atom of aniline, diaminodiphenylmethane, isocyanuric acid, etc. replaced with a glycidyl group; vinylcyclohexene diepoxide, 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate, 2-(3,4-epoxy)cyclohexyl-5,5-spiro(3,4-epoxy) Alicyclic epoxy resin such as cyclohexane-m-dioxane; para-xylylene-modified epoxy resin which is the glycidyl ether of para-xylylene-modified phenol resin; metaxylylene-modified epoxy resin which is the glycidyl ether of metaxylylene-modified phenol resin; glycidyl ether of terpene-modified phenol resin. Terpene-modified epoxy resin; dicyclopentadiene-modified epoxy resin, which is the glycidyl ether of dicyclopentadiene-modified phenol resin; cyclopentadiene-modified epoxy resin, which is the glycidyl ether of cyclopentadiene-modified phenol resin; glycidyl ether of polycyclic aromatic ring-modified phenol resin. Certain polycyclic aromatic ring-modified epoxy resins; naphthalene-type epoxy resins that are glycidyl ethers of naphthalene ring-containing phenolic resins; halogenated phenol novolac-type epoxy resins; hydroquinone-type epoxy resins; trimethylolpropane-type epoxy resins; Linear aliphatic epoxy resins obtained by oxidation with peracids; aralkyl-type epoxy resins obtained by epoxidizing aralkyl-type phenolic resins such as phenol-aralkyl resins and naphthol-aralkyl resins; and the like. These epoxy resins may be used alone or in combination of two or more.
樹脂組成物がエポキシ樹脂を含有する場合、エポキシ樹脂の含有率は、硬化物の耐熱性を向上する観点から、樹脂組成物全体の0.1質量%~20質量%であることが好ましく、0.1質量%~10質量%であることがより好ましく、0.2質量%~5質量%であることがさらに好ましい。 When the resin composition contains an epoxy resin, the content of the epoxy resin is preferably 0.1% to 20% by mass of the entire resin composition, from the viewpoint of improving the heat resistance of the cured product. It is more preferably from .1% by mass to 10% by mass, and even more preferably from 0.2% by mass to 5% by mass.
(硬化剤)
本開示の樹脂組成物は、硬化物の耐熱性を向上する観点から、硬化剤をさらに含有してもよい。
イソシアネート基がブロック化されている場合、硬化剤は、第2のモノマー(第2の構造単位)に含まれるブロックイソシアネート基の脱保護開始温度以上の温度で、ブロックイソシアネート基と反応しうる。より具体的には、硬化剤は、第2のモノマー(第2の構造単位)に含まれるブロックイソシアネート基に対して、脱保護開始温度以上の温度において、ブロック剤(保護基)と置換反応し得る硬化剤である。あるいは、硬化剤は、第2のモノマー(第2の構造単位)に含まれるブロックイソシアネート基において、ブロック剤が脱離(脱保護)することにより生成されるイソシアネート基と反応し得る硬化剤である。
(hardening agent)
The resin composition of the present disclosure may further contain a curing agent from the viewpoint of improving the heat resistance of the cured product.
When the isocyanate group is blocked, the curing agent can react with the blocked isocyanate group at a temperature equal to or higher than the deprotection initiation temperature of the blocked isocyanate group contained in the second monomer (second structural unit). More specifically, the curing agent causes a substitution reaction with the blocking agent (protective group) on the blocked isocyanate group contained in the second monomer (second structural unit) at a temperature equal to or higher than the deprotection initiation temperature. It is a hardening agent to obtain. Alternatively, the curing agent is a curing agent that can react with an isocyanate group generated by elimination (deprotection) of the blocking agent in the blocked isocyanate group contained in the second monomer (second structural unit). .
硬化剤としては、特定アクリル樹脂と硬化剤との反応性を高め、硬化速度を速める観点から、好ましくは、アミン系硬化剤、アルコール系硬化剤及びフェノール系硬化剤からなる群より選択される少なくとも1種の化合物である。硬化剤は、特定アクリル樹脂同士を架橋する機能を有していてもよく、架橋剤と呼ぶこともできる。
樹脂組成物がエポキシ樹脂を含有する場合、硬化剤は、イソシアネート基と反応するだけでなく、エポキシ樹脂に含まれるエポキシ基と反応するものであってもよい。
The curing agent is preferably at least one selected from the group consisting of amine curing agents, alcohol curing agents, and phenolic curing agents, from the viewpoint of increasing the reactivity between the specific acrylic resin and the curing agent and speeding up the curing speed. It is one type of compound. The curing agent may have a function of crosslinking specific acrylic resins and can also be called a crosslinking agent.
When the resin composition contains an epoxy resin, the curing agent may react not only with isocyanate groups but also with epoxy groups contained in the epoxy resin.
アミン系硬化剤としては、例えば、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン、ジアミノジフェニルエーテル、p-フェニレンジアミン、m-フェニレンジアミン、o-フェニレンジアミン、1,5-ジアミノナフタレン、m-キシリレンジアミン等の芳香族アミン、エチレンジアミン、ジエチレンジアミン、ジエチレントリアミン、ヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミン、ビス(4-アミノ-3-メチルジシクロヘキシル)メタン、ポリエーテルジアミン等の脂肪族アミン;ジシアンジアミド、1-(o-トリル)ビグアニド等のグアニジン類などが挙げられる。 Examples of the amine curing agent include aromatic curing agents such as diaminodiphenylmethane, diaminodiphenylsulfone, diaminodiphenyl ether, p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, o-phenylenediamine, 1,5-diaminonaphthalene, and m-xylylenediamine. Aliphatic amines such as amines, ethylenediamine, diethylenediamine, diethylenetriamine, hexamethylenediamine, isophoronediamine, bis(4-amino-3-methyldicyclohexyl)methane, polyetherdiamine; dicyandiamide, 1-(o-tolyl)biguanide, etc. Examples include guanidines.
アルコール系硬化剤としては、グリセリン、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,9-ノナンジオール、ジエチレングリコール等の多価アルコールが挙げられる。 Examples of alcohol-based curing agents include polyhydric alcohols such as glycerin, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, 1,9-nonanediol, and diethylene glycol.
フェノール系硬化剤としては、フェノール化合物(例えば、フェノール、クレゾール、キシレノール、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールA及びビスフェノールF)並びにナフトール化合物(例えば、α-ナフトール、β-ナフトール及びジヒドロキシナフタレン)からなる群より選択される少なくとも1種と、アルデヒド化合物(例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ベンズアルデヒド及びサリチルアルデヒド)とを、酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるノボラック樹脂;フェノール・アラルキル樹脂;ビフェニル・アラルキル型フェノール樹脂;並びにナフトール・アラルキル樹脂;が挙げられる。 The phenolic curing agent is selected from the group consisting of phenolic compounds (e.g. phenol, cresol, xylenol, resorcinol, catechol, bisphenol A and bisphenol F) and naphthol compounds (e.g. α-naphthol, β-naphthol and dihydroxynaphthalene). and an aldehyde compound (for example, formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, benzaldehyde, and salicylaldehyde) under an acidic catalyst; a novolac resin obtained by condensing or co-condensing at least one of the following: phenol/aralkyl resin; biphenyl/aralkyl type phenolic resins; and naphthol aralkyl resins.
硬化剤の含有率は、樹脂組成物全体の0.1質量%~5質量%であることが好ましく、0.2質量%~3質量%であることがより好ましく、0.5質量%~2質量%であることがさらに好ましい。 The content of the curing agent is preferably 0.1% to 5% by mass of the entire resin composition, more preferably 0.2% to 3% by mass, and 0.5% to 2% by mass. More preferably, it is expressed in mass %.
(硬化促進剤)
本開示の樹脂組成物は、アクリル樹脂及び必要に応じて用いられるエポキシ樹脂と、硬化剤と、の反応を促進させる観点から、好ましくは硬化促進剤をさらに含有する。
硬化促進剤としては、例えば、イミダゾール系硬化促進剤、有機リン系硬化促進剤、第3級アミン系硬化促進剤、第4級アンモニウム塩系硬化促進剤、スズ触媒等が挙げられる。これらの中でも、ジラウリン酸ジブチルスズ等のスズ触媒が好ましい。なお、これらの硬化促進剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(hardening accelerator)
The resin composition of the present disclosure preferably further contains a curing accelerator from the viewpoint of accelerating the reaction between the acrylic resin, the epoxy resin used as needed, and the curing agent.
Examples of the curing accelerator include imidazole curing accelerators, organic phosphorus curing accelerators, tertiary amine curing accelerators, quaternary ammonium salt curing accelerators, and tin catalysts. Among these, tin catalysts such as dibutyltin dilaurate are preferred. Note that these curing accelerators may be used alone or in combination of two or more.
硬化促進剤の含有率は、成形性の観点から、樹脂組成物全体の0.01質量%~1質量%であることが好ましく、0.02質量%~0.5質量%であることがより好ましく、0.05質量%~0.3質量%であることがさらに好ましい。 From the viewpoint of moldability, the content of the curing accelerator is preferably 0.01% to 1% by mass, more preferably 0.02% to 0.5% by mass of the entire resin composition. It is preferably 0.05% by mass to 0.3% by mass, more preferably 0.05% by mass to 0.3% by mass.
(その他の成分)
本開示の樹脂組成物は、必要に応じて、上記成分に加えてその他の成分を含んでいてもよい。その他の成分としては、例えば、溶剤、エラストマ、シランカップリング剤、分散剤及び沈降防止剤を挙げることができる。これらの成分は、それぞれ1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(Other ingredients)
The resin composition of the present disclosure may contain other components in addition to the above components, as necessary. Examples of other components include a solvent, an elastomer, a silane coupling agent, a dispersant, and an antisettling agent. These components may be used alone or in combination of two or more.
溶剤としては、樹脂組成物の硬化反応を阻害しないものであれば特に制限はなく、通常用いられる有機溶剤を適宜選択して用いることができる。溶剤の具体例としては、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、乳酸エチル等を挙げることができる。
樹脂組成物が溶剤を含有する場合、樹脂組成物に含まれる溶剤の含有率は、樹脂組成物全体の10質量%~40質量%であることが好ましく、10質量%~35質量%であることがより好ましく、15質量%~30質量%であることがさらに好ましい。
The solvent is not particularly limited as long as it does not inhibit the curing reaction of the resin composition, and commonly used organic solvents can be appropriately selected and used. Specific examples of the solvent include methyl ethyl ketone, cyclohexanone, ethyl lactate, and the like.
When the resin composition contains a solvent, the content of the solvent contained in the resin composition is preferably 10% by mass to 40% by mass, and preferably 10% by mass to 35% by mass of the entire resin composition. is more preferable, and even more preferably 15% by mass to 30% by mass.
本開示の樹脂組成物は、シランカップリング剤を含むことが好ましい。シランカップリング剤を含むことで、硬化物としたときの熱伝導性及び絶縁性がより向上する傾向にある。 The resin composition of the present disclosure preferably contains a silane coupling agent. By including a silane coupling agent, the thermal conductivity and insulation properties of the cured product tend to be further improved.
シランカップリング剤としては、市販のものを使用してもよい。特定アクリル樹脂又は硬化剤との相溶性、特定アクリル樹脂と充填材との界面での熱伝導損失の低減等の観点からは、エポキシ基、アミノ基、メルカプト基、ウレイド基、水酸基等の官能基を有するシランカップリング剤を用いることが好適である。 As the silane coupling agent, a commercially available one may be used. From the viewpoint of compatibility with the specific acrylic resin or curing agent, reduction of heat conduction loss at the interface between the specific acrylic resin and the filler, etc., functional groups such as epoxy groups, amino groups, mercapto groups, ureido groups, and hydroxyl groups are recommended. It is preferable to use a silane coupling agent having the following.
シランカップリング剤としては、具体的には、例えば、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、3-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリエトキシシラン及び3-ウレイドプロピルトリエトキシシランを挙げることができる。また、SC-6000KS2(日立化成テクノサービス株式会社製)に代表されるシランカップリング剤オリゴマ等も挙げられる。
これらシランカップリング剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Specifically, examples of the silane coupling agent include 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, and 3-glycidoxypropyltriethoxysilane. Propylmethyldimethoxysilane, 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-(2-aminoethyl)aminopropyltrimethoxysilane, 3-(2-aminoethyl) Aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane and 3-ureidopropyltriethoxysilane. can be mentioned. Also included are silane coupling agent oligomers typified by SC-6000KS2 (manufactured by Hitachi Chemical Techno Service Co., Ltd.).
These silane coupling agents may be used alone or in combination of two or more.
本開示の樹脂組成物がシランカップリング剤を含有する場合、樹脂組成物におけるシランカップリング剤の含有率は特に制限されない。例えば、シランカップリング剤の含有率は、樹脂組成物全体の0.01質量%~0.5質量%であることが好ましい。 When the resin composition of the present disclosure contains a silane coupling agent, the content of the silane coupling agent in the resin composition is not particularly limited. For example, the content of the silane coupling agent is preferably 0.01% by mass to 0.5% by mass of the entire resin composition.
シランカップリング剤は、樹脂組成物中に含有されていればよく、充填材の表面を被覆した状態で存在していても、充填材とは別個に存在していてもよい。 The silane coupling agent may be contained in the resin composition, and may be present in a state where the surface of the filler is coated, or may be present separately from the filler.
<樹脂組成物の物性>
本開示の樹脂組成物が溶剤を含有する場合、樹脂組成物の25℃における粘度は、0.5Pa・s~5Pa・sであることが好ましく、0.5Pa・s~4Pa・sであることがより好ましく、1Pa・s~3Pa・sであることがさらに好ましい。樹脂組成物の25℃における粘度は、コーンプレート(直径40mm、コーン角0°)を装着した回転式のせん断粘度計を用いて、5.0s-1のせん断速度で温度25℃で測定される値をいう。
また、樹脂組成物の25℃における揺変指数は、3~15であることが好ましく、3.5~10であることがより好ましく、4~7であることがさらに好ましい。
樹脂組成物の揺変指数は、まず、樹脂組成物の温度を25℃にして、0.5s-1のせん断速度での粘度(η1)及び5.0s-1のせん断速度での粘度(η2)を測定し、(η1)/(η2)を算出して得た値とする。詳細には、「揺変指数」は、せん断粘度として、コーンプレート(直径40mm、コーン角0°)を装着した回転式のせん断粘度計を用いて、温度25℃で測定される。
<Physical properties of resin composition>
When the resin composition of the present disclosure contains a solvent, the viscosity of the resin composition at 25°C is preferably 0.5 Pa·s to 5 Pa·s, and preferably 0.5 Pa·s to 4 Pa·s. is more preferable, and even more preferably 1 Pa·s to 3 Pa·s. The viscosity of the resin composition at 25 °C is measured at a temperature of 25 °C at a shear rate of 5.0 s using a rotary shear viscometer equipped with a cone plate (40 mm diameter, 0 ° cone angle). refers to value.
Further, the thixotropy index of the resin composition at 25° C. is preferably 3 to 15, more preferably 3.5 to 10, and even more preferably 4 to 7.
The thixotropy index of the resin composition is determined by first setting the temperature of the resin composition to 25°C and calculating the viscosity at a shear rate of 0.5 s -1 (η1) and the viscosity at a shear rate of 5.0 s -1 (η2). ) and calculate (η1)/(η2). Specifically, the "thixotropy index" is measured as shear viscosity at a temperature of 25° C. using a rotary shear viscometer equipped with a cone plate (diameter 40 mm, cone angle 0°).
<樹脂シート>
本開示の樹脂シートは、本開示の樹脂組成物を含む樹脂組成物層を有する。樹脂組成物層は1層であっても2層以上であってもよい。本開示の樹脂シートは、必要に応じて、離型フィルムをさらに含んで構成されてもよい。
<Resin sheet>
The resin sheet of the present disclosure has a resin composition layer containing the resin composition of the present disclosure. The resin composition layer may be one layer or two or more layers. The resin sheet of the present disclosure may further include a release film, if necessary.
樹脂組成物層は、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等の有機溶剤を樹脂組成物に添加して調製されるワニス状の樹脂組成物(以下、「樹脂ワニス」ともいう)をPETフィルム等の離型フィルム上に付与し、乾燥することで製造することができる。 For example, the resin composition layer is a varnish-like resin composition (hereinafter also referred to as "resin varnish") prepared by adding an organic solvent such as methyl ethyl ketone or cyclohexanone to a resin composition, and a release film such as a PET film. It can be manufactured by applying it on top and drying it.
樹脂ワニスの付与は公知の方法により実施することができる。具体的には、コンマコート、ダイコート、リップコート、グラビアコート等の方法が挙げられる。所定の厚みに樹脂組成物層を形成するための樹脂ワニスの付与方法としては、ギャップ間に被塗工物を通過させるコンマコート法、ノズルから流量を調節した樹脂ワニスを塗布するダイコート法等が挙げられる。乾燥前の樹脂組成物層の平均厚みが50μm~500μmの場合には、コンマコート法を用いることが好ましい。 The resin varnish can be applied by a known method. Specifically, methods such as comma coating, die coating, lip coating, and gravure coating may be mentioned. Methods for applying resin varnish to form a resin composition layer with a predetermined thickness include the comma coating method in which the object to be coated is passed through a gap, and the die coating method in which the resin varnish is applied from a nozzle at a controlled flow rate. Can be mentioned. When the average thickness of the resin composition layer before drying is 50 μm to 500 μm, it is preferable to use the comma coating method.
乾燥方法は、樹脂ワニス中に含まれる有機溶剤の少なくとも一部を除去できれば特に制限されず、通常用いられる乾燥方法から適宜選択することができる。 The drying method is not particularly limited as long as it can remove at least a portion of the organic solvent contained in the resin varnish, and can be appropriately selected from commonly used drying methods.
樹脂組成物層の密度は特に制限されず、通常、3.0g/cm3~3.4g/cm3とされ、柔軟性と熱伝導性の両立の観点からは、3.0g/cm3~3.3g/cm3であることが好ましく、3.1g/cm3~3.3g/cm3であることがより好ましい。樹脂組成物層の密度は、例えば、充填材の配合量で調整することができる。 The density of the resin composition layer is not particularly limited, and is usually 3.0 g/cm 3 to 3.4 g/cm 3 , and from the viewpoint of achieving both flexibility and thermal conductivity, it is 3.0 g/cm 3 to 3.0 g/cm 3 . It is preferably 3.3 g/cm 3 , more preferably 3.1 g/cm 3 to 3.3 g/cm 3 . The density of the resin composition layer can be adjusted, for example, by adjusting the amount of filler added.
本開示において、樹脂組成物層の密度は、樹脂組成物層が2層以上の樹脂組成物層を有する場合、全ての樹脂組成物層の密度の平均値をいう。また、樹脂シートに離型フィルムが含まれている場合、離型フィルムを除いた樹脂組成物層の密度をいう。 In the present disclosure, when the resin composition layer has two or more resin composition layers, the density of the resin composition layer refers to the average value of the densities of all the resin composition layers. Moreover, when a release film is included in the resin sheet, it refers to the density of the resin composition layer excluding the release film.
樹脂シートは、樹脂組成物を含む第1の樹脂組成物層と、第1の樹脂組成物層上に積層されている樹脂組成物を含む第2の樹脂組成物層と、を有することが好ましい。例えば、樹脂シートは、樹脂組成物から形成される第1の樹脂組成物層と、樹脂組成物から形成される第2の樹脂組成物層との積層体であることが好ましい。これにより絶縁耐圧をより向上させることができる。第1の樹脂組成物層及び第2の樹脂組成物層を形成する樹脂組成物は、同一の組成であっても互いに異なる組成を有していてもよい。熱伝導性の観点からは、第1の樹脂組成物層及び第2の樹脂組成物層を形成する樹脂組成物は、同一の組成であることが好ましい。 The resin sheet preferably has a first resin composition layer containing a resin composition and a second resin composition layer containing a resin composition laminated on the first resin composition layer. . For example, the resin sheet is preferably a laminate of a first resin composition layer formed from a resin composition and a second resin composition layer formed from a resin composition. This allows the dielectric strength to be further improved. The resin compositions forming the first resin composition layer and the second resin composition layer may have the same composition or different compositions. From the viewpoint of thermal conductivity, it is preferable that the resin compositions forming the first resin composition layer and the second resin composition layer have the same composition.
樹脂シートが積層体である場合、樹脂組成物から形成される第1の樹脂組成物層と第2の樹脂組成物層とを重ね合わせて製造されることが好ましい。かかる構成であることにより、絶縁耐圧がより向上する傾向にある。 When the resin sheet is a laminate, it is preferably manufactured by overlapping a first resin composition layer and a second resin composition layer formed from a resin composition. With such a configuration, the dielectric breakdown voltage tends to be further improved.
これは例えば以下のように考えることができる。すなわち、2つの樹脂組成物層を重ねることで、一方の樹脂組成物層中に存在しうる厚みの薄くなる箇所(ピンホール又はボイド)がもう一方の樹脂組成物層により補填されることになる。これにより、最小絶縁厚みを大きくすることができ、絶縁耐圧がより向上すると考えることができる。樹脂シートの製造方法におけるピンホール又はボイドの発生確率は高くはないが、2つの樹脂組成物層を重ねることで薄い部分の重なり合う確率はその2乗になり、ピンホール又はボイドの個数はゼロに近づくことになる。絶縁破壊は最も絶縁的に弱い箇所で起こることから、2つの樹脂組成物層を重ねることにより絶縁耐圧がより向上する効果が得られると考えることができる。さらに、2つの樹脂組成物層を重ねることにより、充填材同士の接触確率も高くなり、硬化物としたときの熱伝導性がさらに向上する効果も生じると考えることができる。 For example, this can be considered as follows. In other words, by stacking two resin composition layers, the thinner areas (pinholes or voids) that may exist in one resin composition layer are compensated for by the other resin composition layer. . This can be considered to increase the minimum insulation thickness and further improve the dielectric strength voltage. The probability of pinholes or voids occurring in the resin sheet manufacturing method is not high, but by stacking two resin composition layers, the probability that the thin parts will overlap becomes the square of that, and the number of pinholes or voids becomes zero. It will get closer. Since dielectric breakdown occurs at the weakest point in terms of insulation, it can be considered that by stacking two resin composition layers, the effect of further improving the dielectric strength voltage can be obtained. Furthermore, by stacking two resin composition layers, the probability of contact between the fillers increases, and it can be considered that the effect of further improving the thermal conductivity when formed into a cured product is also produced.
樹脂シートの製造方法は、樹脂組成物から形成される第1の樹脂組成物層上に、樹脂組成物から形成される第2の樹脂組成物層を重ねて積層体を得る工程と、得られた積層体を加熱加圧処理する工程とを含むことが好ましい。かかる製造方法であることにより、絶縁耐圧がより向上する傾向にある。 The method for producing a resin sheet includes the steps of stacking a second resin composition layer formed from a resin composition on a first resin composition layer formed from a resin composition to obtain a laminate; It is preferable to include a step of heating and pressurizing the laminate. By using such a manufacturing method, the dielectric breakdown voltage tends to be further improved.
樹脂シートの厚みは、目的に応じて適宜選択することができる。樹脂組成物層の平均厚みは、例えば、50μm~350μmとすることができ、熱伝導性、絶縁性及びシート可とう性の観点からは、60μm~300μmとすることが好ましい。 The thickness of the resin sheet can be appropriately selected depending on the purpose. The average thickness of the resin composition layer can be, for example, 50 μm to 350 μm, and preferably 60 μm to 300 μm from the viewpoint of thermal conductivity, insulation, and sheet flexibility.
<Bステージシート>
本開示のBステージシートは、本開示の樹脂組成物の半硬化物を含む半硬化樹脂組成物層を有する。Bステージシートは、例えば、本開示の樹脂シートにおける樹脂組成物層をBステージ状態まで熱処理する工程を含む製造方法により製造できる。
<B stage sheet>
The B-stage sheet of the present disclosure has a semi-cured resin composition layer containing a semi-cured product of the resin composition of the present disclosure. The B-stage sheet can be manufactured, for example, by a manufacturing method that includes a step of heat-treating the resin composition layer in the resin sheet of the present disclosure to a B-stage state.
取り扱い性の観点からは、樹脂シートのAステージである樹脂組成物層をBステージ化して、Bステージシートとすることが好ましい。 From the viewpoint of handling properties, it is preferable to convert the resin composition layer, which is the A stage of the resin sheet, into a B stage to obtain a B stage sheet.
Aステージの樹脂組成物層をBステージ化するための熱処理条件は、樹脂組成物層をBステージ状態にまで半硬化することができれば特に制限されず、樹脂組成物の構成に応じて適宜選択することができる。樹脂組成物を付与する際に生じた樹脂組成物層中の空隙(ボイド)を消滅させる目的から、熱真空プレス、熱ロールラミネート等から選択される熱処理方法を適用することが好ましい。これにより平坦なBステージシートを効率よく製造することができる。具体的には例えば、80℃~180℃で、1秒~3分間、減圧下(例えば、1kPa)で加熱加圧処理することで樹脂組成物層をBステージ状態に半硬化することができる。また、加圧の圧力は、0.1MPa~20MPaとすることができる。 The heat treatment conditions for converting the A-stage resin composition layer to the B-stage are not particularly limited as long as the resin composition layer can be semi-cured to the B-stage state, and are appropriately selected depending on the structure of the resin composition. be able to. For the purpose of eliminating voids in the resin composition layer that are generated when applying the resin composition, it is preferable to apply a heat treatment method selected from hot vacuum pressing, hot roll lamination, and the like. Thereby, a flat B-stage sheet can be efficiently manufactured. Specifically, for example, the resin composition layer can be semi-cured to a B-stage state by heating and pressurizing it at 80° C. to 180° C. for 1 second to 3 minutes under reduced pressure (eg, 1 kPa). Further, the pressurizing pressure can be 0.1 MPa to 20 MPa.
Bステージシートの平均厚みは、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、50μm~350μmとすることができ、熱伝導性、絶縁性及びシート可とう性の観点からは、60μm~300μmとすることが好ましい。また、2層以上の樹脂シートを積層した状態で加熱加圧処理することによりBステージシートを作製することもできる。 The average thickness of the B-stage sheet can be appropriately selected depending on the purpose, and can be, for example, 50 μm to 350 μm, and from the viewpoint of thermal conductivity, insulation, and sheet flexibility, 60 μm to 300 μm. It is preferable to do so. Moreover, a B-stage sheet can also be produced by heating and pressurizing a laminated state of two or more resin sheets.
<Cステージシート>
本開示のCステージシートは、本開示の樹脂組成物の硬化物を含む硬化樹脂組成物層を有する。Cステージシートは、例えば、樹脂シート又はBステージシートをCステージ状態まで熱処理する工程を含む製造方法により製造できる。樹脂シート又はBステージシートを熱処理する条件は、樹脂組成物層又は半硬化樹脂組成物層をCステージ状態にまで硬化することができれば特に制限されず、樹脂組成物の構成に応じて適宜選択することができる。Cステージシート中のボイドの発生を抑制し、Cステージシートの耐熱性を向上する観点からは、熱真空プレス等の熱処理方法を適用することが好ましい。これにより平坦なCステージシートを効率よく製造することができる。具体的には、100℃~250℃で、1分間~60分間、0.1MPa~30MPaで加熱加圧処理することで樹脂組成物層又は半硬化樹脂組成物層をCステージ状態に硬化することができる。
<C stage sheet>
The C-stage sheet of the present disclosure has a cured resin composition layer containing a cured product of the resin composition of the present disclosure. The C-stage sheet can be manufactured, for example, by a manufacturing method that includes a step of heat-treating a resin sheet or a B-stage sheet to a C-stage state. The conditions for heat-treating the resin sheet or B-stage sheet are not particularly limited as long as the resin composition layer or semi-cured resin composition layer can be cured to the C-stage state, and are appropriately selected depending on the configuration of the resin composition. be able to. From the viewpoint of suppressing the generation of voids in the C-stage sheet and improving the heat resistance of the C-stage sheet, it is preferable to apply a heat treatment method such as thermal vacuum pressing. Thereby, a flat C-stage sheet can be efficiently manufactured. Specifically, the resin composition layer or semi-cured resin composition layer is cured to a C-stage state by heating and pressurizing the resin composition layer or the semi-cured resin composition layer at 100° C. to 250° C. for 1 minute to 60 minutes at 0.1 MPa to 30 MPa. I can do it.
Cステージシートの平均厚みは、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、50μm~350μmとすることができ、熱伝導性、絶縁性及びシート可とう性の観点からは、60μm~300μmとすることが好ましい。また、2層以上の樹脂シート又はBステージシートを積層した状態で加熱加圧処理することによりCステージシートを作製することもできる。 The average thickness of the C-stage sheet can be appropriately selected depending on the purpose, and can be, for example, 50 μm to 350 μm, and from the viewpoint of thermal conductivity, insulation, and sheet flexibility, 60 μm to 300 μm. It is preferable to do so. Moreover, a C-stage sheet can also be produced by heating and pressurizing a laminated state of two or more layers of resin sheets or B-stage sheets.
<硬化物>
本開示の硬化物は、本開示の樹脂組成物の硬化物である。樹脂組成物を硬化する方法としては、特に制限はなく、通常用いられる方法を適宜選択することができる。例えば、樹脂組成物を熱処理することで樹脂組成物の硬化物が得られる。
樹脂組成物を熱処理する方法としては特に制限はなく、また熱処理条件についても特に制限はない。熱処理の温度範囲は、樹脂組成物を構成する特定アクリル樹脂及び硬化剤の種類に応じて適宜選択することができる。また、熱処理の時間としては、特に制限はなく、硬化物の形状、厚み等に応じて適宜選択される。
<Cured product>
The cured product of the present disclosure is a cured product of the resin composition of the present disclosure. The method for curing the resin composition is not particularly limited, and any commonly used method can be appropriately selected. For example, a cured product of the resin composition can be obtained by heat-treating the resin composition.
There are no particular limitations on the method of heat treating the resin composition, and there are no particular limitations on the heat treatment conditions. The temperature range of the heat treatment can be appropriately selected depending on the type of specific acrylic resin and curing agent that constitute the resin composition. Further, the time for the heat treatment is not particularly limited and is appropriately selected depending on the shape, thickness, etc. of the cured product.
<樹脂付金属箔>
本開示の樹脂付金属箔は、金属箔と、前記金属箔上に配置された本開示の樹脂組成物の半硬化物を含む半硬化樹脂組成物層と、を備える。半硬化樹脂組成物層は樹脂組成物をBステージ状態になるように熱処理して得られるものである。
<Metal foil with resin>
The resin-coated metal foil of the present disclosure includes a metal foil and a semi-cured resin composition layer containing a semi-cured product of the resin composition of the present disclosure disposed on the metal foil. The semi-cured resin composition layer is obtained by heat-treating the resin composition to bring it into a B-stage state.
金属箔としては、金箔、銅箔、アルミニウム箔等が挙げられ、一般的には銅箔が用いられる。
金属箔の平均厚みは特に制限されず、例えば、1μm~500μmであってもよい。なお、20μm以下の金属箔を用いることで、樹脂付金属箔の可とう性がより向上する傾向にある。
金属箔として、ニッケル、ニッケル-リン合金、ニッケル-スズ合金、ニッケル-鉄合金、鉛、鉛-スズ合金等を中間層とし、中間層の一方の面に0.5μm~15μmの銅層を設け、中間層の他方の面に10μm~300μmの銅層を設けた3層構造の複合箔、又はアルミニウム箔と銅箔とを複合した2層構造の複合箔を用いることもできる。
Examples of the metal foil include gold foil, copper foil, aluminum foil, etc., and copper foil is generally used.
The average thickness of the metal foil is not particularly limited, and may be, for example, 1 μm to 500 μm. Note that by using a metal foil with a thickness of 20 μm or less, the flexibility of the resin-coated metal foil tends to be further improved.
As a metal foil, the intermediate layer is made of nickel, nickel-phosphorus alloy, nickel-tin alloy, nickel-iron alloy, lead, lead-tin alloy, etc., and a 0.5 μm to 15 μm copper layer is provided on one side of the intermediate layer. It is also possible to use a composite foil with a three-layer structure in which a copper layer of 10 μm to 300 μm is provided on the other side of the intermediate layer, or a composite foil with a two-layer structure in which an aluminum foil and a copper foil are combined.
樹脂付金属箔は、例えば、樹脂組成物(樹脂ワニスであってもよい)を金属箔上に塗布し乾燥することによりAステージの樹脂組成物層を形成し、これを熱処理して樹脂組成物層をBステージ状態とすることで製造することができる。樹脂組成物層の形成方法は既述の通りである。 Metal foil with resin is produced by, for example, applying a resin composition (which may be a resin varnish) onto the metal foil and drying it to form an A-stage resin composition layer, which is then heat-treated to form a resin composition layer. It can be manufactured by bringing the layer into a B-stage state. The method for forming the resin composition layer is as described above.
樹脂付金属箔の製造条件は特に制限されない。乾燥後の樹脂組成物層において、樹脂ワニスに使用した有機溶剤が80質量%以上除去されていることが好ましい。乾燥温度は60℃~180℃程度であり、乾燥時間は、ゲル化を考慮して適宜選択することができ、特に制限はない。樹脂ワニスの塗布量は、乾燥後の樹脂組成物層の平均厚みが50μm~350μmとなるように塗布することが好ましく、平均厚みが60μm~300μmとなるように塗布することがより好ましい。乾燥後の樹脂組成物層は、熱処理されることでBステージ状態になる。樹脂組成物層を熱処理する条件は、Bステージシートにおける熱処理条件と同様である。 The conditions for manufacturing the resin-coated metal foil are not particularly limited. In the resin composition layer after drying, it is preferable that 80% by mass or more of the organic solvent used in the resin varnish is removed. The drying temperature is about 60° C. to 180° C., and the drying time can be appropriately selected in consideration of gelation and is not particularly limited. The amount of resin varnish to be applied is preferably such that the average thickness of the resin composition layer after drying is 50 μm to 350 μm, and more preferably such that the average thickness is 60 μm to 300 μm. The resin composition layer after drying becomes a B-stage state by being heat-treated. The conditions for heat treating the resin composition layer are the same as those for the B-stage sheet.
<金属基板>
本開示の金属基板は、金属支持体と、前記金属支持体上に配置された本開示の樹脂組成物の硬化物を含む硬化樹脂組成物層と、前記硬化樹脂組成物層上に配置された金属板と、を備える。
<Metal substrate>
The metal substrate of the present disclosure includes a metal support, a cured resin composition layer containing a cured product of the resin composition of the present disclosure disposed on the metal support, and a cured resin composition layer disposed on the cured resin composition layer. A metal plate.
金属支持体や金属板は、目的に応じてその素材、厚み等が適宜選択される。具体的には、銅、アルミニウム、鉄等の金属を用い、厚みを0.3mm~5mmとすることができる。 The material, thickness, etc. of the metal support and metal plate are appropriately selected depending on the purpose. Specifically, metal such as copper, aluminum, iron, etc. can be used, and the thickness can be set to 0.3 mm to 5 mm.
本開示の金属基板は、例えば以下のようにして製造することができる。
アルミニウム等の金属支持体上に、樹脂組成物を樹脂付金属箔等の場合と同様に付与して乾燥することで樹脂組成物層を形成し、さらに樹脂組成物層上に金属板を配置し、これを加熱加圧処理して、樹脂組成物層を硬化することで金属基板を製造することができる。また、金属支持体上に、樹脂付金属箔を半硬化樹脂組成物層が金属支持体に対向するように貼り合わせた後、これを加熱加圧処理して、半硬化樹脂組成物層を硬化することで製造することもできる。
The metal substrate of the present disclosure can be manufactured, for example, as follows.
A resin composition layer is formed by applying a resin composition on a metal support such as aluminum in the same manner as in the case of resin-coated metal foil, etc., and drying it, and then placing a metal plate on the resin composition layer. A metal substrate can be manufactured by subjecting this to heat and pressure treatment to cure the resin composition layer. In addition, after laminating the resin-coated metal foil onto the metal support so that the semi-cured resin composition layer faces the metal support, this is heated and pressurized to cure the semi-cured resin composition layer. It can also be manufactured by
<パワー半導体装置>
本開示のパワー半導体装置は、金属板、はんだ層及び半導体チップがこの順に積層された半導体モジュールと、放熱部材と、前記半導体モジュールの前記金属板と前記放熱部材との間に配置された本開示の樹脂シートの硬化物と、を備える。
パワー半導体装置は、半導体モジュール部分のみが封止材等で封止されていても、パワー半導体モジュール全体がモールド樹脂等でモールドされていてもよい。以下、パワー半導体装置の例を、図面を用いて説明する。
<Power semiconductor device>
The power semiconductor device of the present disclosure includes a semiconductor module in which a metal plate, a solder layer, and a semiconductor chip are stacked in this order, a heat dissipation member, and the present disclosure disposed between the metal plate and the heat dissipation member of the semiconductor module. and a cured resin sheet.
In the power semiconductor device, only the semiconductor module portion may be sealed with a sealant or the like, or the entire power semiconductor module may be molded with a molding resin or the like. Examples of power semiconductor devices will be described below with reference to the drawings.
図1はパワー半導体装置の構成の一例を示す概略断面図である。図1では、金属板106とはんだ層110と半導体チップ108とがこの順に積層された半導体モジュールにおける金属板106と、放熱ベース基板104との間に樹脂シートの硬化物102が配置され、半導体モジュールの部分が封止材114で封止されている。
また、図2はパワー半導体装置の構成の別の一例を示す概略断面図である。図2では、金属板106とはんだ層110と半導体チップ108とがこの順に積層された半導体モジュールにおける金属板106と、放熱ベース基板104との間に樹脂シートの硬化物102が配置され、半導体モジュールと放熱ベース基板104とがモールド樹脂112でモールドされている。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of a power semiconductor device. In FIG. 1, in a semiconductor module in which a metal plate 106, a solder layer 110, and a semiconductor chip 108 are laminated in this order, a cured resin sheet 102 is placed between a metal plate 106 and a heat dissipation base substrate 104, and the semiconductor module This portion is sealed with a sealing material 114.
Moreover, FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing another example of the configuration of the power semiconductor device. In FIG. 2, in a semiconductor module in which a metal plate 106, a solder layer 110, and a semiconductor chip 108 are laminated in this order, a cured resin sheet 102 is placed between a metal plate 106 and a heat dissipation base substrate 104, and the semiconductor module and a heat dissipation base substrate 104 are molded with mold resin 112.
このように、本開示の樹脂シートの硬化物は、図1に示すように半導体モジュールと放熱ベース基板との間の放熱性の接着層として用いることが可能である。また、図2のようにパワー半導体装置の全体をモールド成形する場合でも、放熱ベース基板と金属板との間の放熱材として用いることが可能である。 In this way, the cured resin sheet of the present disclosure can be used as a heat-radiating adhesive layer between a semiconductor module and a heat-radiating base substrate, as shown in FIG. Furthermore, even when the entire power semiconductor device is molded as shown in FIG. 2, it can be used as a heat dissipation material between the heat dissipation base substrate and the metal plate.
以下、本開示を実施例により具体的に説明するが、本開示はこれらの実施例に限定され
るものではない。以下に樹脂組成物の調製に用いた材料とその略号を示す。
Hereinafter, the present disclosure will be specifically explained using examples, but the present disclosure is not limited to these examples. The materials used for preparing the resin composition and their abbreviations are shown below.
[特定アクリル樹脂の合成例]
以下のとおり、公知の溶液重合方法により、アクリル樹脂1A及びアクリル樹脂1Bを合成した。
[Example of synthesis of specific acrylic resin]
Acrylic resin 1A and acrylic resin 1B were synthesized by a known solution polymerization method as follows.
(ブロックイソシアネート基を含むアクリル樹脂1Aの合成)
撹拌機、温度計、窒素ガス導入管、排出管及び加熱ジャケットを備えた500mLフラスコを反応器とし、モノマーとしてエチルアクリレート27g、ブチルアクリレート58g、2-[(3,5-ジメチルピラゾリル)カルボニルアミノ]エチルメタクリレート(脱保護開始温度:90℃)15g、溶媒としてメチルエチルケトン118gを混合し、反応器に加え、室温下(25℃)、撹拌回転数200回/分で撹拌し、1時間、窒素を100mL/分で流した。その後、65℃に昇温し、昇温完了から1時間後、アゾビスイソブチロニトリル0.3gをメチルエチルケトン4mLに溶解した溶液を反応器に添加し、反応を開始させた。その後、反応器内温度65℃で撹拌し、4時間反応させた。その後、80℃まで昇温し、さらに2時間反応させた。その後、溶媒を除去し、乾燥し、アクリル樹脂1Aを得た。アクリル樹脂1AのMwは28万6000であった。
(Synthesis of acrylic resin 1A containing blocked isocyanate groups)
A 500 mL flask equipped with a stirrer, a thermometer, a nitrogen gas inlet tube, an outlet tube, and a heating jacket was used as a reactor, and the monomers were 27 g of ethyl acrylate, 58 g of butyl acrylate, and 2-[(3,5-dimethylpyrazolyl)carbonylamino]. Mix 15 g of ethyl methacrylate (deprotection starting temperature: 90°C) and 118 g of methyl ethyl ketone as a solvent, add to the reactor, stir at room temperature (25°C) at 200 rotations/min, and add 100 mL of nitrogen for 1 hour. /min. Thereafter, the temperature was raised to 65°C, and one hour after the completion of the temperature rise, a solution of 0.3 g of azobisisobutyronitrile dissolved in 4 mL of methyl ethyl ketone was added to the reactor to start the reaction. Thereafter, the mixture was stirred at an internal temperature of 65° C. and reacted for 4 hours. Thereafter, the temperature was raised to 80°C, and the reaction was further continued for 2 hours. Thereafter, the solvent was removed and dried to obtain acrylic resin 1A. The Mw of acrylic resin 1A was 286,000.
(ブロックイソシアネート基を含むアクリル樹脂1Bの合成)
撹拌機、温度計、窒素ガス導入管、排出管及び加熱ジャケットを備えた500mLフラスコを反応器とし、モノマーとしてエチルアクリレート27g、ブチルアクリレート58g、2-[(3,5-ジメチルピラゾリル)カルボニルアミノ]エチルメタクリレート15g、溶媒として2-プロパノール110gを混合し、反応器に加え、室温下(25℃)、撹拌回転数200回/分で撹拌し、1時間、窒素を100mL/分で流した。その後、70℃に昇温し、昇温完了から1時間後、アゾビスイソブチロニトリル0.25gをメチルエチルケトン2mLに溶解した溶液を反応器に添加し、反応を開始させた。その後、2-[(3,5-ジメチルピラゾリル)カルボニルアミノ]エチルメタクリレート9.7gを1時間30分かけて反応器に滴下したのち、さらに2時間反応させた。その後、80℃まで昇温し、アゾビスイソブチロニトリル0.05gをメチルエチルケトン1mLに溶解した溶液を反応器に添加し、反応器内温度80℃で撹拌し、2時間反応させた。その後、溶媒を除去し、乾燥し、アクリル樹脂1Bを得た。アクリル樹脂1BのMwは3万4000であった。
(Synthesis of acrylic resin 1B containing blocked isocyanate groups)
A 500 mL flask equipped with a stirrer, a thermometer, a nitrogen gas inlet tube, an outlet tube, and a heating jacket was used as a reactor, and the monomers were 27 g of ethyl acrylate, 58 g of butyl acrylate, and 2-[(3,5-dimethylpyrazolyl)carbonylamino]. 15 g of ethyl methacrylate and 110 g of 2-propanol as a solvent were mixed, added to a reactor, and stirred at room temperature (25° C.) at a stirring speed of 200 rotations/min, and nitrogen was flowed at a rate of 100 mL/min for 1 hour. Thereafter, the temperature was raised to 70°C, and one hour after the completion of the temperature rise, a solution of 0.25 g of azobisisobutyronitrile dissolved in 2 mL of methyl ethyl ketone was added to the reactor to start the reaction. Thereafter, 9.7 g of 2-[(3,5-dimethylpyrazolyl)carbonylamino]ethyl methacrylate was added dropwise to the reactor over 1 hour and 30 minutes, followed by further reaction for 2 hours. Thereafter, the temperature was raised to 80° C., and a solution of 0.05 g of azobisisobutyronitrile dissolved in 1 mL of methyl ethyl ketone was added to the reactor, stirred at an internal temperature of 80° C., and reacted for 2 hours. Thereafter, the solvent was removed and dried to obtain acrylic resin 1B. The Mw of acrylic resin 1B was 34,000.
(エポキシ樹脂)
・エポキシ樹脂1:ビフェニル型エポキシ樹脂、エポキシ当量:172g/eq
・エポキシ樹脂2:[4-{4-(2,3-エポキシプロポキシ)フェニル}シクロヘキシル=4-(2,3-エポキシプロポキシ)ベンゾエート、エポキシ当量:212g/eq、特開2011-74366号公報に記載の方法により調製したメソゲン構造を有するエポキシ樹脂]
(Epoxy resin)
・Epoxy resin 1: biphenyl type epoxy resin, epoxy equivalent: 172 g/eq
・Epoxy resin 2: [4-{4-(2,3-epoxypropoxy)phenyl}cyclohexyl=4-(2,3-epoxypropoxy)benzoate, epoxy equivalent: 212 g/eq, in JP-A No. 2011-74366 Epoxy resin with mesogenic structure prepared by the method described]
(硬化剤)
・硬化剤1:ビフェニル・アラルキル型フェノール樹脂、水酸基当量:136g/eq
・硬化剤2:下記方法で合成したカテコールレゾルシノールノボラック樹脂(CRN)
(hardening agent)
・Curing agent 1: biphenyl aralkyl type phenol resin, hydroxyl group equivalent: 136 g/eq
・Curing agent 2: Catechol resorcinol novolac resin (CRN) synthesized by the following method
(CRNの合成方法)
撹拌機、冷却器及び温度計を備えた3Lのセパラブルフラスコに、レゾルシノール627g、カテコール33g、37質量%ホルムアルデヒド水溶液316.2g、シュウ酸15g、水300gを入れ、オイルバスで加温しながら100℃に昇温した。104℃前後で還流し、還流温度で4時間反応を続けた。その後、水を留去しながらフラスコ内の温度を170℃に昇温した。170℃を保持しながら8時間反応を続けた。反応後、減圧下20分間濃縮を行い、系内の水等を除去し、目的物であるカテコールレゾルシノールノボラック樹脂(CRN)を得た(質量基準の仕込み比:カテコール/レゾルシノール=5/95、シクロヘキサノン50質量%含有)。
得られたCRNは、未反応の単量体成分(レゾルシノール)を35質量%含み、水酸基当量:62g/eq、数平均分子量:422、重量平均分子量:564であった。
(CRN synthesis method)
627 g of resorcinol, 33 g of catechol, 316.2 g of a 37% by mass formaldehyde aqueous solution, 15 g of oxalic acid, and 300 g of water were placed in a 3 L separable flask equipped with a stirrer, a condenser, and a thermometer, and heated in an oil bath for 100 g. The temperature was raised to ℃. The mixture was refluxed at around 104°C, and the reaction was continued at the reflux temperature for 4 hours. Thereafter, the temperature inside the flask was raised to 170°C while water was distilled off. The reaction was continued for 8 hours while maintaining the temperature at 170°C. After the reaction, it was concentrated for 20 minutes under reduced pressure to remove water, etc. in the system, and the target product, catechol resorcinol novolac resin (CRN) was obtained (mass-based charging ratio: catechol/resorcinol = 5/95, cyclohexanone 50% by mass).
The obtained CRN contained 35% by mass of an unreacted monomer component (resorcinol), had a hydroxyl equivalent: 62 g/eq, a number average molecular weight: 422, and a weight average molecular weight: 564.
(充填材)
・AA-04 [アルミナ粒子、D50:0.4μm]
・AA-3 [アルミナ粒子、D50:3μm]
・AA-18 [アルミナ粒子、D50:18μm]
(filling material)
・AA-04 [Alumina particles, D50: 0.4 μm]
・AA-3 [Alumina particles, D50: 3μm]
・AA-18 [Alumina particles, D50: 18 μm]
(硬化促進剤)
・硬化促進剤1:ジラウリン酸ジブチルスズ
・硬化促進剤2:トリフェニルホスフィン
(hardening accelerator)
・Curing accelerator 1: dibutyltin dilaurate ・Curing accelerator 2: Triphenylphosphine
(溶剤)
・CHN:シクロヘキサノン
・MEK:メチルエチルケトン
(solvent)
・CHN: Cyclohexanone ・MEK: Methyl ethyl ketone
(シランカップリング剤)
・KBM-573:N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン
(Silane coupling agent)
・KBM-573: N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane
(支持体)
・PETフィルム[平均厚み50μm]
・銅箔[平均厚み:105μm]
(Support)
・PET film [average thickness 50μm]
・Copper foil [average thickness: 105μm]
[実施例1]
(樹脂組成物の調整)
アクリル樹脂1Aを6.7質量%と、硬化剤1を1.0質量%と、硬化促進剤1を0.1質量%と、充填材としてAA-04を7.3質量%と、AA-3を17.4質量%と、AA-18を48.0質量%と、添加剤としてKBM-573を0.3質量%と、溶剤としてMEKを19.2質量%と、を混合し、ワニス状の樹脂組成物を調製した。
アルミナ(AA-04、AA-3、AA-18)の密度を3.98g/cm3、及び樹脂(アクリル樹脂と硬化剤の混合物)の密度を1.20g/cm3として、樹脂組成物の全固形分の全体積に対する充填材の割合を算出したところ、74体積%であった。
[Example 1]
(Adjustment of resin composition)
6.7% by mass of acrylic resin 1A, 1.0% by mass of curing agent 1, 0.1% by mass of curing accelerator 1, 7.3% by mass of AA-04 as a filler, AA- 17.4% by mass of 3, 48.0% by mass of AA-18, 0.3% by mass of KBM-573 as an additive, and 19.2% by mass of MEK as a solvent were mixed to create a varnish. A resin composition was prepared.
The density of the alumina (AA-04, AA-3, AA-18) is 3.98 g/cm 3 and the density of the resin (mixture of acrylic resin and curing agent) is 1.20 g/cm 3 . The ratio of the filler to the total solid volume was calculated to be 74% by volume.
(Aステージ樹脂シートの作製)
PETフィルムを支持体とし、テーブルコーター(テスター産業株式会社)を用いて、樹脂組成物をPETフィルム上に塗工した。70℃のボックス型オーブンで10分間加熱乾燥させ、PETフィルム上にAステージ状態で平均厚みが200μmの樹脂組成物層が形成されたAステージシートを得た。
(Preparation of A-stage resin sheet)
Using a PET film as a support, the resin composition was coated onto the PET film using a table coater (Tester Sangyo Co., Ltd.). The film was dried by heating in a box oven at 70° C. for 10 minutes to obtain an A-stage sheet in which a resin composition layer with an average thickness of 200 μm was formed on the PET film in an A-stage state.
(評価用のCステージシートの作製)
次いで、乾燥後のAステージシートの上に銅箔を設置し、真空プレスにて熱間加圧(プレス温度:100℃、真空度:1kPa、プレス圧:0.5MPa、加圧時間:2分)を行い、樹脂シートをBステージの状態にした。
次いで、Bステージ状態の銅箔付きの樹脂シートからPETフィルムを剥がし、その上に銅箔を配置した。この状態で、真空プレスにて真空熱圧着(プレス温度:120℃、真空度:1kPa、プレス圧:0.5MPa、加圧時間:10分)し、銅箔付のCステージシートを得た。
(Preparation of C stage sheet for evaluation)
Next, a copper foil was placed on the dried A-stage sheet, and hot pressurized using a vacuum press (press temperature: 100°C, degree of vacuum: 1 kPa, press pressure: 0.5 MPa, press time: 2 minutes). ) to bring the resin sheet to a B-stage state.
Next, the PET film was peeled off from the resin sheet with the copper foil in the B stage state, and the copper foil was placed on top of the PET film. In this state, vacuum thermocompression bonding was performed using a vacuum press (press temperature: 120° C., degree of vacuum: 1 kPa, press pressure: 0.5 MPa, press time: 10 minutes) to obtain a C-stage sheet with copper foil.
[実施例2]
(樹脂組成物の調整)
アクリル樹脂1Aを2.3質量%と、アクリル樹脂1Bを2.3質量%と、硬化剤1を0.6質量%と、硬化促進剤1を0.2質量%と、充填材としてAA-04を7.0質量%と、AA-3を16.9質量%と、AA-18を46.6質量%と、添加剤としてKBM-573を0.3質量%と、溶剤としてMEKを23.8質量%と、を混合し、ワニス状の樹脂組成物を調製した。
アルミナ(AA-04、AA-3、AA-18)の密度を3.98g/cm3、及び樹脂(アクリル樹脂と硬化剤の混合物)の密度を1.20g/cm3として、樹脂組成物の全固形分の全体積に対する充填材の割合を算出したところ、80体積%であった。
[Example 2]
(Adjustment of resin composition)
2.3% by mass of acrylic resin 1A, 2.3% by mass of acrylic resin 1B, 0.6% by mass of curing agent 1, 0.2% by mass of curing accelerator 1, and AA- as a filler. 7.0% by mass of 04, 16.9% by mass of AA-3, 46.6% by mass of AA-18, 0.3% by mass of KBM-573 as an additive, and 23% of MEK as a solvent. .8% by mass was mixed to prepare a varnish-like resin composition.
The density of the alumina (AA-04, AA-3, AA-18) is 3.98 g/cm 3 and the density of the resin (mixture of acrylic resin and curing agent) is 1.20 g/cm 3 . The ratio of the filler to the total solid volume was calculated to be 80% by volume.
(Aステージ樹脂シートの作製)
実施例1と同様にAステージ樹脂シートを作製した。
(Preparation of A-stage resin sheet)
An A-stage resin sheet was produced in the same manner as in Example 1.
(評価用のCステージシートの作製)
実施例1と同様に評価用Cステージシートを作製し、熱伝導率を測定した。
(Preparation of C stage sheet for evaluation)
A C-stage sheet for evaluation was produced in the same manner as in Example 1, and its thermal conductivity was measured.
[比較例1]
(樹脂組成物の調製)
エポキシ樹脂1を0.84質量%と、エポキシ樹脂2を4.18質量%と、硬化剤1を1.04質量%と、硬化剤2を2.07質量%と、硬化促進剤2を0.06質量%と、充填材としてAA-18を51.31質量%と、AA-3を18.66質量%と、AA-04を7.77質量%と、添加剤としてKBM-573を0.01質量%と、溶剤としてCHNを14.2質量%と、を混合し、ワニス状の樹脂組成物を調製した。
アルミナ(AA-04、AA-3、AA-18)の密度を3.98g/cm3、及び樹脂(エポキシ樹脂と硬化剤の混合物)の密度を1.20g/cm3として、樹脂組成物の全固形分の全体積に対する充填材の割合を算出したところ、74体積%であった。
[Comparative example 1]
(Preparation of resin composition)
0.84% by mass of epoxy resin 1, 4.18% by mass of epoxy resin 2, 1.04% by mass of curing agent 1, 2.07% by mass of curing agent 2, and 0% of curing accelerator 2. .06% by mass, 51.31% by mass of AA-18 as a filler, 18.66% by mass of AA-3, 7.77% by mass of AA-04, and 0% of KBM-573 as an additive. 01% by mass and 14.2% by mass of CHN as a solvent were mixed to prepare a varnish-like resin composition.
The density of the alumina (AA-04, AA-3, AA-18) is 3.98 g/cm 3 and the density of the resin (mixture of epoxy resin and curing agent) is 1.20 g/cm 3 . The ratio of the filler to the total solid volume was calculated to be 74% by volume.
(Aステージシートの作製)
PETフィルムを支持体とし、テーブルコーター(テスター産業株式会社)を用いて、樹脂組成物をPETフィルム上に塗工した。130℃のボックス型オーブンで6分間加熱乾燥させ、PETフィルム上にAステージ状態の樹脂組成物層が形成されたAステージシートを得た。
(Preparation of A stage sheet)
Using a PET film as a support, the resin composition was coated onto the PET film using a table coater (Tester Sangyo Co., Ltd.). The film was dried by heating in a box oven at 130° C. for 6 minutes to obtain an A-stage sheet in which a resin composition layer in an A-stage state was formed on the PET film.
(評価用のCステージシートの作製)
乾燥後のAステージシートの上に銅箔を設置し、真空プレスにて熱間加圧(プレス温度:150℃、真空度:1kPa、プレス圧:10MPa、加圧時間:1分)を行い、銅箔付きの樹脂シートをBステージの状態にした。
Bステージ状態の銅箔付きの樹脂シートからPETフィルムを剥がし、その上に銅箔を配置した。この状態で、真空プレスにて真空熱圧着(プレス温度:150℃、真空度:1kPa、プレス圧:10MPa、加圧時間:30分)した。その後、大気圧条件下で、150℃で2時間、210℃で4時間加熱して、銅箔付のCステージシートを得た。
(Preparation of C stage sheet for evaluation)
A copper foil was placed on the dried A-stage sheet, and hot pressurized using a vacuum press (press temperature: 150°C, degree of vacuum: 1 kPa, press pressure: 10 MPa, press time: 1 minute). The resin sheet with copper foil was brought to a B stage state.
The PET film was peeled off from the copper foil-attached resin sheet in the B stage state, and the copper foil was placed on top of it. In this state, vacuum thermocompression bonding was performed using a vacuum press (press temperature: 150° C., degree of vacuum: 1 kPa, press pressure: 10 MPa, press time: 30 minutes). Thereafter, it was heated at 150° C. for 2 hours and at 210° C. for 4 hours under atmospheric pressure conditions to obtain a C-stage sheet with copper foil.
[比較例2]
(樹脂組成物の調製)
エポキシ樹脂1を1.63質量%と、エポキシ樹脂2を8.12質量%と、硬化剤1を2.02質量%と、硬化剤2を3.40質量%と、硬化促進剤2を0.12質量%と、充填材としてAA-18を50.28質量%と、AA-3を18.28質量%と、AA-04を7.61質量%と、添加剤としてKBM-573を0.01質量%と、溶剤としてCHNを8質量%と、を混合し、ワニス状の樹脂組成物を調製した。
アルミナ(AA-04、AA-3、AA-18)の密度を3.98g/cm3、及び樹脂(エポキシ樹脂と硬化剤の混合物)の密度を1.20g/cm3として、樹脂組成物の全固形分の全体積に対する充填材の割合を算出したところ、60体積%であった。
[Comparative example 2]
(Preparation of resin composition)
1.63% by mass of epoxy resin 1, 8.12% by mass of epoxy resin 2, 2.02% by mass of curing agent 1, 3.40% by mass of curing agent 2, and 0% by mass of curing accelerator 2. .12% by mass, 50.28% by mass of AA-18 as a filler, 18.28% by mass of AA-3, 7.61% by mass of AA-04, and 0% of KBM-573 as an additive. 01% by mass and 8% by mass of CHN as a solvent were mixed to prepare a varnish-like resin composition.
The density of the alumina (AA-04, AA-3, AA-18) is 3.98 g/cm 3 and the density of the resin (mixture of epoxy resin and curing agent) is 1.20 g/cm 3 . The ratio of the filler to the total solid volume was calculated to be 60% by volume.
(Aステージシートの作製)
比較例1と同様にAステージシートを作製した。
(評価用のCステージシートの作製)
プレス圧力を1MPaに変更したこと以外は比較例1と同様にしてCステージシートを作製した。
(Preparation of A stage sheet)
An A-stage sheet was produced in the same manner as in Comparative Example 1.
(Preparation of C stage sheet for evaluation)
A C-stage sheet was produced in the same manner as Comparative Example 1 except that the press pressure was changed to 1 MPa.
[評価]
(熱伝導率の評価)
作製した銅箔付のCステージシートの銅箔をエッチングして取り除き、Cステージシートを得た。得られたCステージシートを縦10mm、横10mmに切って試料を得た。試料をグラファイトスプレーにて黒化処理した後、キセノンフラッシュ法(NETZSCH社LFA447 nanoflash)にて熱拡散率を評価した。この値と、アルキメデス法で測定した密度と、DSC(示差走査熱量測定装置;Perkin Elmer社DSC Pyris1)にて測定した比熱との積から、Cステージシートの厚み方向の熱伝導率を求めた。結果を表1に示す。
[evaluation]
(Evaluation of thermal conductivity)
The copper foil of the produced C-stage sheet with copper foil was removed by etching to obtain a C-stage sheet. The obtained C-stage sheet was cut into pieces of 10 mm in length and 10 mm in width to obtain samples. After blackening the sample with graphite spray, the thermal diffusivity was evaluated using the xenon flash method (NETZSCH LFA447 nanoflash). The thermal conductivity in the thickness direction of the C-stage sheet was determined from the product of this value, the density measured by the Archimedes method, and the specific heat measured by DSC (differential scanning calorimeter; Perkin Elmer DSC Pyris 1). The results are shown in Table 1.
(貯蔵弾性率の測定)
作製した銅箔付のCステージシートの銅箔をエッチングして取り除き、Cステージシートを得た。得られたCステージシートを縦30mm、横5mmに切って試料を得た。動的粘弾性測定装置(TAインスツルメント社、商品名RSA II)を用いて引っ張り試験にて、周波数:10Hz、昇温速度5℃/分、25℃~300℃の条件で測定し、30℃の弾性率(貯蔵弾性率)を求めた。結果を表1に示す。
(Measurement of storage modulus)
The copper foil of the produced C-stage sheet with copper foil was removed by etching to obtain a C-stage sheet. The obtained C-stage sheet was cut into pieces of 30 mm in length and 5 mm in width to obtain samples. A tensile test was performed using a dynamic viscoelasticity measurement device (TA Instruments, trade name RSA II) at a frequency of 10 Hz, a heating rate of 5°C/min, and a temperature of 25°C to 300°C. The elastic modulus (storage elastic modulus) at °C was determined. The results are shown in Table 1.
表1に示すように、メソゲン構造を有するエポキシ樹脂を用いた比較例1では、樹脂組成物の硬化物は充分な熱伝導率を有していたが、貯蔵弾性率が高かった。比較例1よりも充填材の量を減らした比較例2では、貯蔵弾性率が比較例1よりも低かったが、充分な熱伝導率が得られなかった。
ブロックイソシアネート基を含むアクリル樹脂を用いた実施例1~2では、低い貯蔵弾性率と高い熱伝導性を両立した。
As shown in Table 1, in Comparative Example 1 using an epoxy resin having a mesogenic structure, the cured product of the resin composition had sufficient thermal conductivity, but the storage modulus was high. In Comparative Example 2, in which the amount of filler was reduced compared to Comparative Example 1, the storage modulus was lower than that in Comparative Example 1, but sufficient thermal conductivity was not obtained.
Examples 1 and 2 using acrylic resins containing blocked isocyanate groups achieved both low storage modulus and high thermal conductivity.
102:樹脂シートの硬化物、104:放熱ベース基板、106:金属板、108:半導体チップ、110:はんだ層、112:モールド樹脂、114:封止材 102: Cured resin sheet, 104: Heat dissipation base substrate, 106: Metal plate, 108: Semiconductor chip, 110: Solder layer, 112: Mold resin, 114: Sealing material
Claims (12)
前記ブロック化されていてもよいイソシアネート基を含む(メタ)アクリル樹脂の含有率が、1質量%~30質量%である樹脂組成物。 Contains a (meth)acrylic resin containing an optionally blocked isocyanate group, a filler, a phenolic curing agent, and a curing accelerator ,
A resin composition in which the content of the (meth)acrylic resin containing an optionally blocked isocyanate group is 1% by mass to 30% by mass.
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