CN107108916A

CN107108916A - 树脂成形体及其制造方法

Info

Publication number: CN107108916A
Application number: CN201580070608.4A
Authority: CN
Inventors: 泉龙介; 井上鉴孝; 森穗高
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2015-12-21
Publication date: 2017-08-29
Also published as: DE112015005787T5; JP2016203612A; JP6690206B2; US20170266857A1; US10569456B2

Abstract

树脂成形体具有通过热固化性树脂的一次成形品或金属部件而构成且具有官能团的嵌入部件(10)、和将嵌入部件利用合成树脂进行密封的合成树脂构件(20)，所述合成树脂为相对于热塑性树脂的基础聚合物(20a)添加有与嵌入部件所具有的官能团粘接的粘接成分(20b)的合成树脂。合成树脂构件具有由包含基础聚合物的连续相构成的海结构，并且在该海结构内粘接成分的至少一部分作为分散的成分(20ba)存在，分散的成分与嵌入部件所具有的官能团粘接。

Description

树脂成形体及其制造方法

关联申请的相互参照

本申请基于2014年12月26日申请的日本申请号2014-265667号、2015年5月25日申请的日本申请号2015-105603号、及2015年11月30日申请的日本申请号2015-233453号，并将其记载内容援引于此。

技术领域

本公开内容涉及将由热固化性树脂形成的1次成形物或金属部件以热塑性树脂等合成树脂构件进行嵌入成形而得到的树脂成形体、及这种树脂成形体的制造方法。

背景技术

以往，在专利文献1中，提出了利用混合有热塑性树脂的热固化性树脂组合物将嵌入部件(内置部件)进行嵌入成形而得到的结构的树脂成形体。在该树脂成形体中，为了谋求热固化性树脂组合物与嵌入部件的界面处的应力缓和，使混合有热塑性树脂的热固化性树脂组合物中的混合成分分散在嵌入部件的表面。具体而言，通过在成形时将嵌入部件进行加热而产生温度梯度，利用该温度梯度来控制由热塑性树脂和热固化性树脂产生的合成树脂内的连续相和凝聚相的形成、即海岛结构的形成。即，在远离与嵌入部件的界面的位置处，关于合成树脂内的相结构，使热塑性树脂成为连续相(所谓的海结构)，使热固化性树脂成为凝聚相(所谓的岛结构)，在与嵌入部件的界面处，关于合成树脂内的相结构，使热塑性树脂成为凝聚相，使热固化性树脂成为连续相。

像这样，通过在成形时将嵌入部件进行加热，在想要与嵌入部件粘接的部分中，关于合成树脂内的相结构，使热塑性树脂成为凝聚相，使热固化性树脂成为连续相。

另外，这里所谓的凝聚相是指以与连续相之间的界面变得明确的状态分离的相，换而言之，可以称为分离相。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-223936号公报

发明内容

然而，即使制成专利文献1中所示的相结构，也会形成非晶质的树脂层，即使制成结晶性的热塑性树脂，母材强度也会降低，在粘接界面变得容易发生破坏，所以粘接强度降低。因此，在嵌入部件与合成树脂之间得不到所期望的粘接强度。

本公开内容的目的是在通过将嵌入部件以合成树脂进行密封而构成的树脂成形体中得到更高的粘接强度。

树脂成形体的一方式具有通过热固化性树脂的一次成形品或金属部件而构成的具有官能团的嵌入部件、和将嵌入部件利用合成树脂进行密封的合成树脂构件，所述合成树脂为相对于热塑性树脂的基础聚合物添加有与嵌入部件所具有的官能团粘接的粘接成分的合成树脂。合成树脂构件具有由包含基础聚合物的连续相构成的海结构，并且在该海结构内粘接成分的至少一部分作为分散的成分存在，分散的成分与嵌入部件所具有的官能团粘接。

像这样，在树脂成形体中，在成为将嵌入部件进行密封的合成树脂构件的基础聚合物的热塑性树脂中，添加有与由热固化性树脂等构成的嵌入部件所具有的官能团粘接的粘接成分。此外，利用基础聚合物形成连续相(海结构)，为了得到作为目标的与嵌入部件的粘接强度，在连续相内分散有必要个数的粘接成分分子。由此，添加到合成树脂构件中并分散的粘接成分的官能团与嵌入部件的表面存在的官能团发生化学反应，能够得到更高的粘接强度。

在上述树脂成形体的制造方法的一方式中，进行分子模拟来设定成形的条件，所述分子模拟包括以下步骤：设定合成树脂构件的成形的条件，所述合成树脂构件的成形的条件包括：合成树脂构件的成形时的温度、压力、粘接成分的分子的个数除以基础聚合物的体积而得到的值即溶质浓度ρ、成为溶质种的粘接成分的构成材料、及成为溶剂种的基础聚合物的构成材料；设定构成基础聚合物的原子与构成粘接成分的原子之间的相互作用即原子间相互作用；计算将溶质浓度设为x％时的第1溶剂化自由能；计算将溶质浓度设为100％时的第2溶剂化自由能；基于第1、第2溶剂化自由能，计算基础聚合物中的粘接成分的分散与凝聚的平衡常数α，并且由该平衡常数α和溶质浓度ρ算出粘接成分中的分散的成分的密度即分散成分密度ρ1；将满足为了在嵌入构件与合成树脂构件的界面中得到目标的粘接强度所需要的键合能的包含共价键、配位键、离子键、氢键中的任一者的化学键的密度设为ρ1₀，平衡常数α以数学式1表示，

[数学式1]

确认分散成分密度ρ1及平衡常数α满足数学式2，

[数学式2]

附图说明

关于本公开内容的上述目的及其他的目的、特征或优点参照所附的附图并通过下述的详细的记述变得更加明确。在附图中，

图1是表示作为本公开内容的第1实施方式所述的树脂成形体的半导体装置的截面构成的图。

图2(a)是表示通过基础聚合物和粘接成分形成的连续相内的粘接成分与嵌入部件的表面粘接的图像的截面图。

图2(b)是表示在图2(a)中所示的连续相内分散的粘接成分分子的状况的放大图。

图3(a)是表示距显示凝聚的某个粒子的距离r与径向分布函数rdf的关系的图。

图3(b)是表示距显示分散的某个粒子的距离r与径向分布函数rdf的关系的图。

图4是表示粘接成分的添加量与分散成分密度ρ1的关系的图。

图5是表示高分子的聚合部的骨架的种类与分散成分密度ρ1的关系的图。

图6是表示分散成分密度ρ1与粘接强度的关系的图。

图7是表示由基础聚合物和粘接成分形成的海岛结构的一例的截面图。

图8是表示由基础聚合物和粘接成分形成的海岛结构的一例的截面图。

图9是算出用于得到作为目标的与嵌入部件的粘接强度的、在连续相内所需要的粘接成分分子的个数(数密度)的分子模拟的流程图。

图10是表示作为分子模拟模型使用的高分子的一例的图。

图11是算出形成于粘接界面中的每1个化学键的键合力F_B(L)的分子模拟的流程图。

图12是表示进行建模的化学键的一例的图。

图13是表示对C-O键给予位移量L时的能量E_{B_C-O}(L)和键合力F_{B_C-O}(L)的图。

图14是表示对O…^H键给予位移量L时的能量E_{B_O…H}(L)和键合力F_{B_O…H}(L)的图。

具体实施方式

以下，对本公开内容的实施方式基于图进行说明。另外，在以下的各实施方式彼此中，对彼此相同或均等的部分标注同一符号进行说明。

(第1实施方式)

对于本公开内容的第1实施方式所述的树脂成形体，参照图1进行说明。另外，本实施方式中说明的树脂成形体例如搭载于汽车等车辆上，作为用于驱动车辆用的各种电子装置的半导体装置被适用。

如图1中所示的那样，作为本实施方式的树脂成形体的半导体装置，具备嵌入部件10和将嵌入部件10的表面的一部分进行密封的合成树脂构件20而构成。

嵌入部件10通过环氧树脂等在表面具有官能团的热固化性树脂的一次成形物、或在表面具有官能团的金属部件而构成。在通过热固化性树脂而构成的嵌入部件10中，根据需要，也可以含有由二氧化硅或氧化铝等绝缘性材料形成的填料。利用这样的一次成形物构成的嵌入部件10通过进行传递模塑成形、压缩成形、或利用浇注法等的成形及热固化处理而形成。

此外，合成树脂构件20通过在以PPS(聚苯硫醚)或PBT(聚对苯二甲酸苯二酯)等作为基础聚合物20a的热塑性树脂中添加有成为与嵌入部件10所具有的官能团粘接的粘接成分20b的环氧树脂等热固化性树脂的聚合物合金树脂而构成。例如，通过按照将嵌入部件10的一部分进行密封的方式将聚合物合金树脂进行注塑成形，形成合成树脂构件20。其中，作为添加到合成树脂构件20内的与嵌入部件10所具有的官能团粘接的粘接成分20b，例如列举出环氧树脂，但只要是构成具有粘接效果的官能团(例如反应基)的聚合物即可，并不限定于热固化性树脂。例如，通过具有羟基、环氧基、氨基、羰基等中的任一个或多个的聚合物可以构成粘接成分20b。该添加到合成树脂构件20中的粘接成分20b的官能团与嵌入部件10的表面存在的官能团发生化学反应，能够实现高密合性的接合。

该合成树脂构件20在固化前的状态下，基础聚合物20a和粘接成分20b形成连续相(海结构)和凝聚相(岛结构)。并且，为了得到作为目标的与嵌入部件10的粘接强度，形成了在连续相内分散有必要个数的粘接成分分子的结构。

例如，如图2(a)中所示的那样，基础聚合物20a和粘接成分20b中的至少一部分形成为通过在它们的边界部中互相融合而边界部的界面变得不明确的结构。该粘接成分20b中的至少一部分为分散的成分20ba，虽然也可以存在没有分散而凝聚的成分20bb，但形成为至少存在分散的成分20ba的状态。

更详细而言，如图2(b)中所示的那样，粘接成分20b成为如下的状态：即使存在凝聚的成分，也存在均匀地分散的成分20ba，且通过该分散的成分20ba从而官能团以分散的状态存在。

这里，所谓凝聚是指如图3(a)中所示的那样，随着距某个粒子的距离r变大而径向分布函数在0处收敛的情况，所谓分散是指如图3(b)中所示的那样，随着距某个粒子的距离r变大而径向分布函数在1处收敛的情况。

具体而言，合成树脂构件20通过按照满足下述的数学式的方式设定基础聚合物20a、粘接成分20b等的条件，为了得到作为目标的与嵌入部件10的粘接强度，形成了在连续相内分散必要个数的粘接成分分子的结构。

首先，将添加到连续相中的粘接成分20b的密度(每单位体积的粘接成分20b的量)、即相当于粘接成分分子的个数的粘接成分20b的添加量N除以基础聚合物20a的体积V而得到的值(＝N/V)即溶质浓度设为ρ。该溶质浓度ρ相当于每单位体积中添加的粘接成分20b的总反应基数。此外，将粘接成分20b中的分散的成分的密度(以下称为分散成分密度)设为ρ1，将粘接成分20b中的凝聚的成分的密度(以下称为凝聚成分密度)设为ρ2。另外，ρ＝ρ1+ρ2。并且，按照基础聚合物20a和粘接成分20b变得分散的方式设定下述的数学式1所表示的分散与凝聚的平衡常数(分散-凝聚的平衡常数)α，按照分散成分密度ρ1、平衡常数α满足数学式2所示的值的方式设定。

[数学式1]

[数学式2]

另外，数学式2相当于将ρ＝ρ1+ρ2和α＝ρ1/ρ2这2式关于ρ1进行求解的式子。本式中，如后述的那样，ρ1₀表示在嵌入构件10与合成树脂构件20的界面粘接形成中所需要的化学键的数密度。

其中，分散成分密度ρ1、平衡常数α为表示分散性的参数，分散成分密度ρ1、平衡常数α越大，表示分散性越高且粘接性越高。

如图4中所示的那样，若粘接成分20b的添加量变大，则分散成分密度ρ1缓慢地变大，若粘接成分20b的添加量超过一定值，则分散成分密度ρ1降低。在粘接成分20b的添加量为比分散成分密度ρ1成为一定值的量少的量时成为仅由连续相构成的结构，若超过成为一定值的量，则成为海岛结构。此外，根据粘接成分20b的组成而分散成分密度ρ1发生变动。具体而言，根据构成粘接成分20b的高分子的聚合部的骨架而分散成分密度ρ1发生变动，例如如图5中所示的那样，例如若骨架A～C这3种的分散成分密度ρ1不同，则越是分散成分密度ρ1大的骨架，越容易成为仅由连续相构成的结构。

此外，假定将嵌入部件10以合成树脂构件20密封而得到的结构，在嵌入部件10上将使分散成分密度ρ1发生了变化的合成树脂构件20进行二次成形，通过将它们彼此沿与界面平行的反方向互相拉伸而调查破坏模式。其结果是，如图6中所示的那样，即使是粘接成分20b的添加量少而仅由连续相构成的结构，在分散成分密度ρ1小时(图中P1)，也成为嵌入部件10与合成树脂构件20发生界面剥离这样的破坏模式。并且，若粘接成分20b的添加量变多而分散成分密度ρ1变大(图中P2)，则粘接强度逐渐变高，成为嵌入部件10与合成树脂构件20在界面附近彼此的母材相互被破坏这样的破坏模式。进而，若粘接成分20b的添加量变多而分散成分密度ρ1逐渐降低(图中P3)，这次则反转为海岛结构而粘接强度降低，成为在与嵌入部件10的界面附近合成树脂构件20发生破坏这样的破坏模式。

由这样的结果也可知，分散成分密度ρ1的大小成为表示分散性的参数，分散成分密度ρ1越大，成为分散性越高且粘接强度越高的结构。另外，这里列举出分散成分密度ρ1为例，但关于平衡常数α也是同样的，平衡常数α越大，成为分散性越高且粘接强度越高的结构。

像这样构成的合成树脂构件20按照将嵌入部件10的表面的一部分密封的方式设置。由此，嵌入部件10的表面的一部分被制成被合成树脂构件20密封的密封面11。并且，嵌入部件10的表面中的除密封面11以外的部分即剩余部分被制成从合成树脂构件20露出的露出面12。

这里，嵌入部件10作为呈长方体状的块体形状的部件而构成。并且，该嵌入部件10的长度方向的一端10a侧的嵌入部件10的表面的一部分被制成密封面11，该长度方向的另一端10b侧的嵌入部件10的表面的剩余部分被制成露出面12。

嵌入部件10在其内部具有被嵌入部件10密封的半导体元件30、电连接构件40。

半导体元件30为用于磁传感器或光传感器、或者压力传感器等的由硅半导体等形成的传感器芯片。这样的半导体元件30通过通常的半导体工艺而形成。

例如，在磁传感器用的半导体元件30的情况下，半导体元件30的整体被嵌入部件10密封，半导体元件30介由嵌入部件10而检测外部的磁力。此外，在光传感器或压力传感器用的半导体元件30的情况下，使半导体元件30的一部分开口的未图示的开口部形成于嵌入部件10中，半导体元件30介由该开口部而检测光或压力。

另一方面，电连接构件40是用于将半导体元件30与半导体装置的外部的未图示的布线构件进行电连接的构件。这里，电连接构件40的一部分41被嵌入部件10被覆，剩余部分42从嵌入部件10中的密封面11突出。此外，电连接构件40的剩余部分42在嵌入部件10的外部被合成树脂构件20密封，并且，其前端部从合成树脂构件20露出。

这里，电连接构件40的一部分41在嵌入部件10内与半导体元件30电连接。与该半导体元件30的连接方法没有特别限定，这里，通过Al或Au等接合线50而连接。

另一方面，合成树脂构件20将电连接构件40的剩余部分42进行密封，但在合成树脂构件20中形成有开口部21。并且，在该开口部21中，电连接构件40的剩余部分42中的又一部分露出到合成树脂构件20的外部。

该合成树脂构件20的开口部21是未图示的外部的布线构件、例如连接器构件等被插入而连接的部位，由此，该外部的布线构件与电连接构件40被电连接。

即，电连接构件40作为进行半导体元件30的检测输出等的构件发挥功能，半导体元件30能够介由电连接构件40进行与装置的外部的电交换。作为这样的电连接构件40，本实施方式中，使用由Cu或Al等的棒状构件构成的终端端子，此外，也可以将电路基板等作为电连接构件40使用。

此外，像上述那样，电连接构件40的剩余部分42从嵌入部件10中的密封面11突出，进而按照前端部突出的方式被合成树脂构件20密封。

如以上那样操作，可以构成本实施方式所述的树脂成形体。像这样构成的树脂成形体中，形成了下述结构：构成合成树脂构件20的基础聚合物20a和粘接成分20b形成连续相(海结构)和凝聚相(岛结构)，为了得到作为目标的与嵌入部件10的粘接强度，在连续相内分散有必要个数的粘接成分分子。因此，能够得到高的粘接强度。

即，如图7中所示的那样，在成为基础聚合物20a为连续相且粘接成分20b成为凝聚相那样的完全的相分离结构的情况下，由于凝聚，粘接成分不会出现在与嵌入部件10的界面侧。因此，嵌入部件10与合成树脂构件20的界面处的粘接性降低。同样地，如图8中所示的那样，在成为基础聚合物20a为凝聚相且粘接成分20b成为连续相那样的完全的相分离结构的情况下，由于粘接成分20b变成非晶性，所以在与嵌入部件10的界面附近，成为母材的合成树脂构件20的强度降低。因此，因母材裂纹而在嵌入构件10与合成树脂构件20之间产生剥离。

与此相对，若为本实施方式的构成，则能够抑制嵌入构件10与合成树脂构件20的界面处的粘接性降低，并且，能够抑制它们的界面附近处的合成树脂构件20的强度降低。因此，能够得到高的粘接强度。

接着，对作为本实施方式所述的树脂成形体的半导体装置的制造方法进行说明。

首先，作为第1工序，准备嵌入部件10。例如，准备如图1中所示的那样将半导体元件30及电连接构件40利用接合线50连接后通过热固化性树脂密封而得到的一次成形物作为嵌入部件10。

接着，作为第2工序，准备构成用于将嵌入部件10通过二次成形而密封的合成树脂构件20的聚合物合金树脂，通过树脂成形制造利用合成树脂构件20将嵌入部件10密封而得到的作为树脂成形体的半导体装置。

此时，通过按照成为下述结构的方式进行以下说明的分子模拟，从而进行基础聚合物20a与粘接成分20b的分散性计算，其中，所述结构为：构成聚合物合金树脂的基础聚合物20a和粘接成分20b形成连续相(海结构)和凝聚相(岛结构)，为了得到作为目标的与嵌入部件10的粘接强度，在连续相内分散有必要个数的粘接成分分子。然后，基于该分散性计算，作为形成合成树脂构件20时的各种条件，设定满足所期望的分散成分密度ρ1、平衡常数α的条件。

以下，使用图9～图12，对平衡常数α的计算方法进行说明。

如图9中所示的那样，作为步骤100，进行二次成形时的各种条件设定。这里所谓的各种条件是指用于构成合成树脂构件20的成为溶剂种的基础聚合物20a的构成材料、成为溶质种的粘接成分20b的构成材料、溶质浓度(即数密度)ρ、二次成形时的温度、压力等。

其中，作为成为溶剂种的基础聚合物20a的构成材料，使用了热塑性树脂，例如作为热塑性树脂，使用化学式1所示的PPS(n＝80，其中，n为聚合度)。

[化学式1]

此外，作为成为溶质种的粘接成分20b的构成材料，使用了热固化性树脂，例如作为热固化性树脂，使用了化学式2所示的环氧树脂即双酚A型环氧树脂(n＝1，其中，n为聚合度)。

[化学式2]

双酚A型环氧树脂(n＝1)

进而，将溶质浓度ρ[mol/m³]、即基础聚合物20a中的粘接成分20b的分散成分密度ρ1与凝聚成分密度ρ2相加的总计的数密度设定为例如2.0×10²mol/m³。将温度[℃]设定为310℃，将压力[atm]设定为1atm。

接着，作为步骤110，进行原子间相互作用的设定。具体而言，设定决定构成基础聚合物20a的原子与构成粘接成分20b的原子之间的相互作用即原子间相互作用的参数、即成为决定分子模拟的计算精度的因素的力场。这里，作为力场，例如假定适用在分子模拟中周知的General Amber或TEAM_LS等。

接着，作为步骤120，制成溶质浓度为x％的分子模拟模型，进而作为步骤130，计算溶质浓度为x％的溶剂化自由能Δμ。关于分子模拟模型，假定成为溶质种的粘接成分20b在成为溶剂种的基础聚合物20a中溶化的状态而制成，例如制成图10中所示的模型。关于溶质浓度为x％的溶剂化自由能Δμ即Δμ1，使用下述的数学式3进行演算。

另外，在数学式3中，k_B表示玻耳兹曼常数，T表示绝对温度(开)，v表示由溶质-溶剂相互作用产生的能量，N表示溶剂分子数。此外，ri表示将1个高分子的坐标设为(x1、x2、x3)、将1个其它高分子的坐标设为(y1、y2、y3)时的2个高分子的配置关系(距离)。在数学式3中，由<>所围成的部分表示仅溶剂的总体均值、即生成利用分子动力学或蒙特卡罗计算的快照并计算全部快照的平均值而得到的值。

[数学式3]

进而，作为步骤140，制成溶质浓度为100％的分子模拟模型，进而，作为步骤150，计算溶质浓度为100％的溶剂化自由能Δμ。关于分子模拟模型，假定成为溶质种的粘接成分20b在成为溶剂种的基础聚合物20a中变成凝聚状态而作成。关于溶质浓度为100％的溶剂化自由能Δμ即Δμ2，使用上述的数学式3进行演算。

另外，在溶质浓度为100％的情况下，由于与溶质浓度为x％的情况相比分子模拟模型不同，所以各个情况下的溶剂化自由能Δμ即Δμ1、Δμ2作为不同的值被计算。

然后，在步骤160中，由步骤130中得到的溶质浓度为x％时的溶剂化自由能Δμ1和步骤150中得到的溶质浓度为100％时的溶剂化自由能Δμ2，基于上述的数学式1，计算分散-凝聚的平衡常数α。进而，由于对于预先添加到基础聚合物20a中的粘接成分20b的溶质浓度ρ能够把握，所以根据基于数学式1计算的分散-凝聚的平衡常数α和溶质浓度ρ及数学式2，演算出分散成分密度ρ1。此时，如数学式2中所示的那样，确认满足分散成分密度ρ1比嵌入构件10与合成树脂构件20的界面中所需要的C-O键的密度ρ1₀大这样的关系。并且，若满足，则步骤100中设定的条件能够设定为可得到所期望的粘接强度的条件。

其中，在平衡常数α的规定值的设定中，设定将作为目标的粘接强度(以下称为粘接强度目标)设为Ta[MPa(＝N/mm²)]时的值作为规定值。以下，关于该规定值的设定方法，列举出例如利用环氧树脂成形品构成嵌入部件10、并以相对于由PPS树脂构成的基础聚合物20a添加有环氧树脂作为粘接成分20b的合成树脂构件20进行密封的情况为例进行说明。

在由这样的材料构成嵌入部件10及合成树脂构件20的情况下，它们在界面中介由利用C-O键的共价键、或利用O…H键的氢键而被粘接。

因此，作为第1步骤，算出满足嵌入部件10与合成树脂构件20的界面中的粘接强度目标Ta的形成于粘接界面中的每1个化学键的键合力F_B、和为了满足粘接强度目标Ta所需要的每单位体积的化学键的数密度ρ1₀。

首先，在设为使形成于粘接界面中的化学键部移动位移量dL时的能量E_B(L)的情况下，对每个位移量dL的形成于粘接界面中的每1个化学键的键合力F_B(L)的算出方法进行示出。参照图11，对键合力F_B(L)的算出方法进行说明。

首先，如图11中所示的那样，作为步骤200，制作用于进行化学键部中的化学键的建模的初期结构。例如，将表示图10中所示的高分子中的分子间的键合状态的模型作为初期结构抽出。例如，制作图12中所示的结构作为初期结构。

接着，作为步骤210，进行步骤200中制作的初期结构中的能量最小化计算。所谓能量最小化计算是指求出成为在初期结构的化学键中在分子间起作用的力变得最小的稳定状态的结构。在初期结构中，也由于通过分子结构的扭转等而在分子间起作用的力发生改变，所以以该力变得最小的状态作为稳定状态，求出此时的结构。

接着，作为步骤220，对于通过步骤210进行能量最小化计算而求出的结构，改变分子间的距离的位移量dL而实施能量E_B(L)的一点计算。例如，反复进行演算出位移量L＝1时的能量E_B(1)后演算出位移量L＝2时的能量E_B(2)的演算。由此，能够求出使位移量dL发生变化时的能量的变化。

之后，作为步骤230，将步骤220中得到的位移量dL与能量的关系拟合成电势曲线。作为拟合函数，能够得到下述的数学式4。然后，作为步骤240，若将步骤230中得到的表示电势曲线的数学式对于位移量dL进行微分，则能够得到数学式5。将该数学式中的最大值设为键系数F_B(L)。另外，在下述的数学式中，De表示解离能量，β表示极小位置处的能量E_B(L)的曲线的尺度。

[数学式4]

E_B(L)＝D_e[1-exp{-β(L-L₀)}]²

[数学式5]

由该结果，形成于粘接界面中的每1个化学键的键合力F_B例如在C-O键的情况下通过以下的式子而算出。

[数学式6]

这里，考虑形成于接界界面中的化学键为利用C-O键的共价键的情况、和利用O…H键的氢键的情况。

<利用C-O键的共价键的情况>

首先每个位移量dL的形成于粘接界面中的每1个C-O键的键合力F_{B_C-O}(L)如图13那样求出，形成于粘接界面中的每1个C-O键的键合力F_{B_C-O}成为3.46×10¹⁵N/mol。

接着，为了满足粘接强度目标Ta所需要的每单位体积的化学键的数密度ρ1₀在将有助于界面粘接的合成树脂层的厚度设为t时，由以下的式子算出。

[数学式7]

ρ1₀[mol/m³]＝Ta[MPa]÷F_C-0[N/mol]÷t[nm]×1×10¹⁵

在将粘接强度目标Ta设为15MPa时，ρ1₀由以下的式子成为4.34×10^-1mol/m³。

<利用O…H键的氢键的情况>

首先每个位移量dL的形成于粘接界面中的每1个O…H键的键合力F_{B_O…H}(L)如图14那样求出，形成于粘接界面中的每1个O…H键的键合力F_{B_O…H}成为1.32×10¹⁴N/mol，由数学式7将粘接强度目标Ta设为15MPa时的ρ1₀成为1.14×10¹mol/m³。

然后，对于像这样算出的ρ1₀，若分散成分密度ρ1(换而言之为分散-凝聚的平衡常数α)满足上述的数学式2，则成为下述结构：合成树脂构件20中的基础聚合物20a和与具有官能团的嵌入部件10粘接的粘接成分20b形成连续相(海结构)和凝聚相(岛结构)，为了得到作为目标的与嵌入部件10的粘接强度，分散有必要个数的粘接成分分子。因此，通过具有这样的结构，能够得到所期望的粘接强度。

例如，在作为分子模拟中使用的力场使用GAFF(General AMBER Force Field)并通过上述的步骤160进行计算的情况下，由于在平衡常数α的计算结果为3.5时，作为计算条件设定的ρ为2.0×10²mol/m³，所以成为ρ1＝{α/(1+α)}×ρ＝3.5/4.5×2.0×10²＝1.56×10²。因此，由于ρ1＝1.56×10²比形成于粘接界面中的化学键为利用C-O键的共价键的情况所需要的C-O键的数密度ρ1_{0_C-O}(4.34×10^-1mol/m³)大，进而比形成于粘接界面中的化学键为利用O…H键的氢键的情况所需要的O…H键的数密度ρ1_{0_O…H}(1.14×10¹mol/m³)大，所以能够得到所期望的粘接强度。

此外，在使用TEAM_LS通过上述的步骤160进行计算的情况下，由于平衡常数α的计算结果为1483.5，作为计算条件设定的ρ为2.0×10²mol/m³，所以成为ρ1＝{α/(1+α)}×ρ＝1483.5/1484.5×2.0×10²＝2.0×10²。因此，由于ρ1＝2.0×10²比形成于粘接界面中的化学键为利用C-O键的共价键的情况所必要的C-O键的数密度ρ1_{0_C-O}(4.34×10^-1mol/m³)大，进而比形成于粘接界面中的化学键为利用O…H键的氢键的情况也必要的O…H键的数密度ρ1_{0_O…H}(1.14×10¹mol/m³)大，所以能够得到所期望的粘接强度。

如以上说明的那样，在树脂成形体中，在成为将嵌入部件10进行密封的合成树脂构件20的基础聚合物20a的热塑性树脂中添加有由热固化性树脂等构成的粘接成分20b。此外，成为下述结构：基础聚合物20a和粘接成分20b形成连续相(海结构)和凝聚相(岛结构)，为了得到作为目标的与嵌入部件10的粘接强度，分散有必要个数的粘接成分分子。由此，添加到合成树脂构件20中的粘接成分20b的官能团与嵌入部件10的表面存在的官能团发生化学反应，能够得到更高的粘接强度。

此外，按照满足这样的条件的方式，进行二次成形时的各种条件设定后，使用分子模拟模型算出溶质浓度为x％时和100％时的溶剂化自由能Δμ1、Δμ2，由其计算平衡常数α。并且，能够确认若利用溶质浓度ρ和平衡常数α计算的分散成分密度ρ1比如上述那样得到的界面中所需要的C-O键的密度ρ1₀大，则能够利用合成树脂构件20得到所期望的粘接强度。

像这样，变更二次成形时的各种条件并使用分子模拟，确认取得合成树脂构件20形成连续相(海结构)和凝聚相(岛结构)，为了得到作为目标的与嵌入部件10的粘接强度在连续相内分散有必要个数的粘接成分分子的结构，利用得到在连续相内分散有必要个数的粘接成分分子的结构的条件来形成合成树脂构件20。由此，在通过将嵌入部件10以合成树脂构件20进行密封而构成的树脂成形体中，可以得到更高的粘接强度。

(其他的实施方式)

本公开内容并不限定于上述的实施方式，在权利要求书中记载的范围内可以适当变更。

例如，作为嵌入部件10的一例列举出热固化性树脂的一次成形物，作为热固化性树脂的一例列举出环氧树脂等。此外，作为合成树脂构件20的一例列举出以PPS或PBT作为基础聚合物20a、以环氧树脂等作为粘接成分20b的例子。然而，它们不过是列举出一例，也可以是其他的材料。例如，作为嵌入部件10，并不限于热固化性树脂的一次成形物，也可以是金属部件等。此外，关于树脂成形体的形状等，上述实施方式中说明的例子也为一例，也可以为其他的形状。

此外，作为分子模拟中使用的力场的一例列举出General Amber或TEAM_LS为例，但当然也可以使用其他的力场。

此外，在上述实施方式中，作为合成树脂构件20中包含的粘接成分20b中分散的成分20ba与嵌入部件10的官能团的键合形态，列举出共价键或氢键为例进行了说明。然而，它们不过是示出键合形态的一例，关于其他的键合形态、例如嵌入部件10的官能团与分散的成分20ba被配位键合或离子键合的情况，也可以说与上述实施方式同样。关于这些配位键或离子键，也可以与共价键或氢键的情况同样地进行算出每1个化学键的键合力F_B(L)等的分子模拟，可以得到与上述同样的效果。

Claims

1.一种树脂成形体，其具有：

嵌入部件(10)，其通过热固化性树脂的一次成形品或金属部件而构成，并且具有官能团；

合成树脂构件(20)，其将所述嵌入部件利用合成树脂进行密封，所述合成树脂为相对于热塑性树脂的基础聚合物(20a)添加有与所述嵌入部件所具有的官能团粘接的粘接成分(20b)的合成树脂，

所述合成树脂构件具有由包含所述基础聚合物的连续相构成的海结构，并且在该海结构内所述粘接成分的至少一部分作为分散的成分(20ba)存在，所述分散的成分与所述嵌入部件所具有的官能团粘接。

2.根据权利要求1所述的树脂成形体，其中，所述合成树脂构件具有由所述基础聚合物构成的所述连续相、和利用所述粘接成分的一部分凝聚而成的凝聚相构成的岛结构，

所述粘接成分中的与所述岛结构不同的所述分散的成分与所述嵌入部件所具有的官能团粘接。

3.根据权利要求2所述的树脂成形体，其中，将所述合成树脂构件中的所述粘接成分的分子的个数除以所述基础聚合物的体积而得到的值即溶质浓度设为ρ，将所述粘接成分中的分散的成分的密度即分散成分密度设为ρ1，将所述粘接成分中的凝聚的成分的密度即凝聚成分密度设为ρ2，将满足为了在所述嵌入构件与所述合成树脂构件的界面中得到作为目标的粘接强度所需要的键合能的包含共价键、配位键、离子键、氢键中的任一者的化学键的密度设为ρ1₀，进而，将所述基础聚合物中的所述粘接成分的分散与凝聚的平衡常数设为α，

所述平衡常数α以数学式1表示，

[数学式1]

<mrow> <mi>&alpha;</mi> <mo>=</mo> <msub> <mi>&rho;</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>/</mo> <msub> <mi>&rho;</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>=</mo> <mi>e</mi> <mi>x</mi> <mi>p</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>&Delta;&mu;</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>&Delta;&mu;</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> <mrow> <mi>R</mi> <mi>T</mi> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

所述分散成分密度ρ1及所述平衡常数α满足数学式2，

[数学式2]

<mrow> <mi>&rho;</mi> <mn>1</mn> <mo>=</mo> <mo>{</mo> <mfrac> <mi>&alpha;</mi> <mrow> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <mi>&alpha;</mi> </mrow> </mfrac> <mo>}</mo> <mo>&times;</mo> <mi>&rho;</mi> <mo>></mo> <mi>&rho;</mi> <msub> <mn>1</mn> <mn>0</mn> </msub> <mo>.</mo> </mrow>

4.一种树脂成形体的制造方法，其是具有嵌入部件(10)和合成树脂构件(20)的树脂成形体的制造方法，所述嵌入部件(10)通过热固化性树脂的一次成形品或金属部件而构成，并且具有官能团，

所述合成树脂构件(20)将所述嵌入部件利用相对于热塑性树脂的基础聚合物(20a)添加有与所述嵌入部件所具有的官能团粘接的粘接成分(20b)的合成树脂进行密封，

所述合成树脂构件具有由包含所述基础聚合物的连续相构成的海结构，并且在该海结构内所述粘接成分的至少一部分作为分散的成分(20ba)存在，所述分散的成分与所述嵌入部件所具有的官能团粘接，

通过进行分子模拟来设定下述成形的条件，所述分子模拟包括以下步骤：

设定所述合成树脂构件的成形的条件，所述条件包括：所述合成树脂构件的成形时的温度、压力、所述粘接成分的分子的个数除以所述基础聚合物的体积而得到的值即溶质浓度ρ、成为溶质种的所述粘接成分的构成材料、及成为溶剂种的所述基础聚合物的构成材料(S100)；

设定构成所述基础聚合物的原子与构成所述粘接成分的原子之间的相互作用即原子间相互作用(S110)；

计算将所述溶质浓度设为x％时的第1溶剂化自由能(Δμ1)(S120、S130)；

计算将所述溶质浓度设为100％时的第2溶剂化自由能(Δμ2)(S140、S150)；

基于所述第1、第2溶剂化自由能，计算所述基础聚合物中的所述粘接成分的分散与凝聚的平衡常数α，并且由该平衡常数α和所述溶质浓度ρ算出所述粘接成分中的分散的成分的密度即分散成分密度ρ1，

将满足为了在所述嵌入构件与所述合成树脂构件的界面中得到作为目标的粘接强度所需要的键合能的包含共价键、配位键、离子键、氢键中的任一者的化学键的密度设为ρ1₀，所述平衡常数α以数学式1表示，

[数学式1]

确认所述分散成分密度ρ1及所述平衡常数α满足数学式2(S160)，

[数学式2]

5.根据权利要求4所述的树脂成形体的制造方法，其中，在计算所述第1溶剂化自由能中，作成所述溶质浓度ρ为x％时的分子模拟模型，由该分子模拟模型计算所述第1溶剂化自由能，

在计算所述第2溶剂化自由能中，作成所述溶质浓度ρ为100％时的分子模拟模型，由该分子模拟模型计算所述第2溶剂化自由能。