JP2002249669A

JP2002249669A - 高機能電気・電子絶縁材料、絶縁システムおよび電子デバイス

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Publication number: JP2002249669A
Application number: JP2001102140A
Authority: JP
Inventors: Eiichi Sugimoto; 榮一杉本; Toru Otsuki; 亨大槻; Motoo Hidaka; 元雄日高
Original assignee: OTSUKI CORP; OTSUKI KOGYO KK; Ryoden Kasei Co Ltd
Current assignee: OTSUKI CORP; OTSUKI KOGYO KK; Ryoden Kasei Co Ltd
Priority date: 2001-02-22
Filing date: 2001-02-22
Publication date: 2002-09-06

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】電動機回転子の外周補強絶縁において効果的
な絶縁テープ（またはシート）の使用により電子機器の
長期信頼性の向上を図る。【解決手段】紫外線透過性および低誘電性にすぐれた微
粒子を配合した紫外線硬化型合成樹脂ｂをプリプレグ用
含浸剤または塗工剤として有機、無機系の基材ａ、プラ
スチックフィルムに含浸または塗工しセパレーターレス
の常温非粘着で短時間の紫外線照射で硬化する絶縁テー
プまたはシートを得て、電気・電子絶縁材料として使用
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は新しい時代の電気・電子
機器絶縁システムに関するものである。新しい時代の機
器絶縁の技術開発動向として１）ＩＴ技術開発とその実
用化２）エコロジー３）絶縁システムにおける省資源、
省エネルギー４）材料のリサイクル５）小型、軽量化
６）高性能化７）信頼性の向上８）安全性の確保などが
強く叫ばれている。上記の技術動向に着目し新規の紫外
線硬化、熱賦活型低誘電性絶縁材料を電気・電子機器絶
縁システムに応用することにより新しい時代のニーズに
対応する電気・電子機器を提供せんとするものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の電気・電子機器絶縁システムにお
ける絶縁テープやシートは電気絶縁と機械的強度保持の
面からマトリックスレジン（含浸ワニス、注型樹脂で溶
剤型、無溶剤型等）を耐熱性の各種基材（有機、無機系
の織布、不織布や耐熱フィルム類等）に含浸処理後長時
間の加熱硬化により実施されていた。

【０００３】上記のマトリックスレジンとしてはポリエ
ステル、エポキシ、シリコーン、ポリイミドその他耐
熱、耐湿性の優れた合成、変性樹脂組成物である。併用
する耐熱、耐湿性基材としては無機系ではガラス繊維の
織布、不織布、有機系としてはアラミド、ポリエステ
ル、ナイロン、アクリル繊維の織布、不織布が代表的で
ある。

【０００４】従来技術で各種基材に上記の耐熱性熱硬化
レジンを含浸、硬化して絶縁層を構成する方式は一般に
湿式絶縁法と呼ばれ、エコロジー（発生ガスでの公害問
題）、絶縁処理の複雑さ、材料ロス等多くの改善すべき
課題があった。

【０００５】上記の湿式絶縁方式はその後の絶縁方式の
技術開発によりプリプレグ絶縁方式（一般に乾式絶縁方
式と云われる。）が提案され広く実用化され多くの実績
が見られる。

【０００６】湿式絶縁方式→乾式絶縁方式を更に改善し
１段と絶縁処理の省力化、無公害、省資源、省エネルギ
ーを目指し開発、実用化されたのが所謂ＵＶ硬化方式
（紫外線硬化型絶縁方式）である。ＵＶ硬化による最新
のプリプレグ絶縁方式でも原材料面、加工技術面、絶縁
システムの総合特性においても解決すべきいくつかの課
題があった。

【０００７】具体的な解決すべき課題として従来のプリ
プレグテープでもあるいはＵＶ硬化型プリプレグテープ
でも図１に示す如くプリプレグテープ間に粘着性やブロ
ッキング防止のために両面を離型処理したセパレーター
材料が挿入されるのが一般的である。

【０００８】更に最近のＩＴ（パソコンや携帯電話な
ど）の本格的な普及と拡大により情報量が爆発的に増大
している。これらの情報量の伝送処理に対しては無線伝
送による電子機器の高周波化が必要である。これらの電
子機器に搭載する電子デバイスの高周波化に対応するた
めには、デバイスを構成するプリント配線板はもとよ
り、部品を搭載し電波が透過する筐体（ハウジング）材
料に対しても、全面的な見直しが必要となっている。ま
たモバイル機器の可搬性を向上させるため全ての構成部
品に小型・薄肉・軽量化が要求されている。これらの技
術動向に対応し絶縁、接着等の精密化や高周波化、更に
は各デバイス構成時の絶縁接着処理の省資源、省エネル
ギー化が一段と要請される。これらの課題に対して本発
明品はより有効に材料と絶縁処理技術を提供するもので
ある。

【０００９】上記の課題解決の手段として電子材料の開
発動向においては高周波対応の文献や特許の出願等が多
数発表されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題を電気機器の絶縁システムと電子デバイスに分
類して説明する。・電気機器の絶縁システムのうち各種コイルの導体外周
絶縁がＵＶ硬化プリプレグテープ（以下テープと略す）
で実施されている。その概要を図７に示す。本絶縁方式
の場合は使用するテープは耐熱性基材（ガラス、織布な
ど）に所定量のＵＶ硬化型樹脂配合体を半硬化状に含浸
・乾燥処理したプリプレグテープでありテープ同士間の
ブロッキング防止のため適切なセパレーター（両面シリ
コーン処理の離型フィルム等）を介在させている。図１
コイルに本テープを巻回処理時セパレーターの連続的
除去の煩雑さや巻回処理後廃棄するセパレーターは省資
源上課題である。ＵＶ硬化の絶縁処理の省力化とセパレ
ーターの除去による経済性（コストパフォーマンス）を
目的として本発明者等は新規なホットメルト（熱賦活
性）タイプＵＶ硬化プリプレグテープを提供せんとする
ものである。・電子機器の電子デバイス分野においては接着、固定、
絶縁などを目的として各種の粘接着シートやテープ類が
多用されている。更にモバイル電子機器（パソコンや携
帯電話等の機器）の生産、供給量は増大の一途を辿って
いる。これらの機器に搭載する電子デバイスの製造工程
でＵＶ硬化型プリプレグテープが自動化ラインで大量に
使用されている。本テープについてもいくつかの課題が
ある。即ち前述のセパレーターの除去と高周波対応技術
としての電子デバイスの低誘電性化（低ε、低ｔａｎ
δ）である。本課題解決を目標として本発明者等は新規
な熱賦活・ＵＶ硬化型プリプレグテープの開発を行い実
用化に成功した。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、電気機器の各
種コイルの外装補強絶縁と電子機器用電子デバイスを接
着・固定・絶縁の機能を高度に維持する目的で使用する
絶縁シートあるいはテープを提供するものである。更に
本発明は新しい時代の電子機器に対応する高周波対策用
低誘電特性を付加した電子絶縁材料をも提供するもので
ある。

【００１２】本発明の電気機器絶縁用テープは耐熱性・
耐湿性等のすぐれた熱賦活性ＵＶ硬化性マトリックスレ
ジンを各種耐熱性繊維織布あるいは不織布基材の片面乃
至は両面に均一に含浸処理したプリプレグ状（半硬化
状）製品である。本発明のテープを電気導体の外周に所
定の厚さに巻回後、硬化に必要量の紫外線を照射するこ
とにより高性能な絶縁層を形成することを特徴とするも
のである。

【００１３】００１２に記載の熱賦活性ＵＶ硬化マトリ
ックスレジンはＵＶ硬化型樹脂に適合性のある有機系の
微粒子を所定量均一に配合することにより得ることがで
きる。以下本発明に使用する熱賦活性ＵＶ硬化型レジン
は本レジンと略す。

【００１４】紫外線硬化材料はその重合型により、ラジ
カル重合型とカチオン重合の２種類に大きく分別され
る。おのおのの特徴を表１に示す。

【表１】本発明のレジンはラジカル重合型である。・エポキシアクリル系を主成分とするラジカル重合型の
紫外線硬化型マトリックスレジンＶ５４３−４５（菱電
化成（株）商品名）をベースレジンとし本レジンにポリ
スチレン系及びポリメタクリル酸エステル系を中心とす
る球状微粒子をベースレジンの固形分１００重量部に対
し２〜２０重量部添加混合し本発明の樹脂組成物とす
る。本発明の紫外線硬化系熱賦活樹脂組成物をＶ５４３
−４５Ｈとする。・前記した（ポリスチレン系及びポリメタクリル酸エス
テル系を中心とする）球状微粒子は低比重で、透明性が
高く、各種レジンへの適合性と分散性に優れている。本
発明品に添加する球状微粒子はガンツ化成（株）製商品
名ＧＡＮＺＰＥＡＲＬＧＭシリーズ（架橋ＰＭＭＡ）
グレードＧＭ−０４０１Ｓ（平均粒径４μｍ、嵩密度
０．４９ｇ／ｍｌ）乃至はＧＢシリーズ（架橋ＰＢＭ
Ａ）グレードＧＢ−０５Ｓ（平均粒径５μｍ、嵩密度
０．４５ｇ／ｍｌ）が好ましい。

【００１５】電子機器の高周波化の技術対応として低誘
電性（低誘電率、低誘電正接）絶縁材料が強く要望され
ている。本用途に対しては本レジンの低誘電性化が課題
であったが、本レジンへ有機乃至は無機系の低誘電性微
粒子・中空（マイクロバルーン等）を配合することによ
り解決した。更に基材（プラスチックフィルム）の組合
わせ（複合化技術）で目標を達成することができた。

【００１６】前記した紫外線硬化型ワニス（菱電化成
（株）商品名Ｖ５４３−４５）に微小中空球体（マイク
ロバルーン）を所定量添加することにより本発明（請求
項２に記載）の紫外線硬化系熱賦活低誘電樹脂組成物）
を提供するものである。本レジンをＶ５４３−４５Ｌと
する。

【００１７】本発明のＶ５４３−４５Ｌに用いた微小中
空球体（マイクロバルーン）の物理的特性と化学的成分
を表２に示す。本発明品には表２に示したシリカ、アル
ミナ系を主としているが、その他の微小中空球体である
ガラスバルーン等も使用が可能である。

【００１８】

【表２】

【００１９】本発明の低誘電率絶縁材料において絶縁材
料の基本特性を維持しながらマイクロバルーンの配合に
より低誘電率化を達成するためには、マイクロバルーン
の粒子を篩別により限定する必要があり、本発明では５
〜２０μｍが好適である。さらに、マイクロバルーンに
混在している絶縁性に有害であるアルカリイオンは完全
に除去しなければならない。

【００２０】本発明の低誘電率絶縁材料のマトリックス
レジン等の熱硬化性樹脂１００重量部に対しマイクロバ
ルーン５重量部以下の配合によりバルクの誘電率が２．
０〜３．０に対し１．５〜１．７と低誘電率化が可能で
ある。

【００２１】本発明品に使用するマイクロバルーンは無
機質であり融点が１２００℃〜１３５０℃と高いため各
種絶縁材料の耐熱性はバルクのレジンの耐熱特性に対応
してＩＥＣ規格、ＪＥＣ６１４７規格の１００℃〜２５
０℃に対応することが可能である。

【００２２】

【作用】１）本発明によれば電気機器の各種導体コイル
の外周絶縁において熱賦活性ＵＶ硬化型レジン（Ｖ５４
３−４５Ｈ）含浸ガラス布基材のプリプレグテープを巻
回し紫外線照射処理によって秒単位の極短時間で硬化し
すぐれた絶縁層を形成するとともに生産性が著しく向上
し、エネルギー効率も向上し、省エネルギーに著しく貢
献する。２）本発明によれば、電子機器特に携帯電話やパソコン
等のモバイル機器用各種電子デバイス用の接着・固定・
絶縁用途の粘接着シート類が多用されている。モバイル
機器の筐体も含め高周波対応として低誘電性化が求めら
れている。更にデバイスの効率的生産性向上には高機能
の粘接着シートやテープ類の開発と実用化が課題であっ
た。本発明の紫外線硬化・熱賦活・低誘電性樹脂組成物
（Ｖ５４３−４５Ｌ）と低誘電性・耐熱耐湿電気絶縁用
プラスチック基材で構成する本発明の絶縁シートあるい
はテープ類はこれらの（前記した）課題を解決するもの
である。

【００２３】

【実施例】以下図面を参考にして本発明の実施例を詳細
に説明する。図１に現在使用されているセパレーターフ
ィルムを介在して構成するＵＶ硬化レジン含浸ガラス布
基材プリプレグテープの断面構造を示す。図２と図３は
本発明のノンセパレータータイプのディレートタック
（ホットメルト型）ＵＶ硬化プリプレグの断面構成図で
ある。図２はガラス布基材の両面を均等にプリプレグ化
したものであり図３は片面をプリプレグ化したものであ
る。・ガラス布基材：電気絶縁用ヒートクリーニング・アミ
ノシラン処理の使用糸（たてＲ２２５１／０よこＲ
２２５１／０）密度（たて５９本／２５ｍｍ、よこ５
７本／ｍｍ）厚さ０．０９ｍｍ、重さ１０４．５ｇ／ｍ
^２のユニチカグラスファイバー（株）品番Ｅ１０Ｒある
いは（株）有沢製作所製のガラス布基材品名１０３１Ｎ
ＳＶ６７（使用糸たてＥＣＥ２２５１／０、よ
こＥＣＥ２２５１／０、平織密度たて６２本／２
５ｍｍ、よこ５８本／２５ｍｍ、厚さ０．１０ｍｍ、重
さ１０９．５ｇ／ｍ^２の何れでもよい。・含浸処理のマトリックスレジンは前記の実施例に記載
の紫外線硬化系熱賦活樹脂組成物（Ｖ５４３−４５Ｈ）
を使用する。上記ガラス布の両面（図２）乃至は片面
（図３）にＶ５４３−４５Ｈ（固形分約４５％重量比）
を適切な方法（ドクターコーティングなど）でプリプレ
グ状での樹脂量が８０〜８５ｇ／ｍ^２になるように含
浸、塗工、乾燥し本発明の製品を得た。プリプレグ化時
の乾燥条件は８０〜１００℃で５〜１０分間である。塗
工設備は汎用のタテ型あるいはヨコ型塗工設備の何れで
も良いが加熱、乾燥工程でガイドロールへの粘着防止の
為にシリコーン処理ポリエステルフィルムなどを離型支
持フィルムとして併用することが望ましい。本発明のプ
リプレグ品の特性例を表３に示す。・本発明のテープを厚さ０．１３ｍｍ幅２５ｍｍのテー
プ状で外径２５０ｍｍφ、長さ４００ｍｍの電動機回転
子の外周にハーフラップ２層巻回後紫外線５０ｍＷ／
ｃｍ^２積算光量が１０００ｍＪ／ｃｍ^２となる条件で回
転子を均一に回転させながら絶縁層を完全に硬化させて
目的の絶縁回転子を得た。

【表３】

【００２４】

【実施例２】本実施例では、前記Ｖ５４３−４５Ｈレジ
ンを電気絶縁用透明プラスチックフィルムの片面乃至は
両面に塗工してなる絶縁シートについて詳述する。図４
は透明プラスチックフィルムの片面にＶ５４３−４５Ｈ
レジンをプリプレグ状に配置したものであり図５は両面
に配置した断面構造図を示す。絶縁フィルム：汎用の電気絶縁用ポリエステルフィルム
（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレートフィルム（ＰＥ
Ｎ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリイ
ミドフィルム（ＰＩ）等の何れでも良い。なお、フィル
ムの厚さは１２μｍ〜５０μｍが好ましい。

【表４】＊硬化試料をメタノール／トルオール混合溶剤に浸漬・
洗浄前後の基材を除いた樹脂量のみの重量変化率。硬化条件：１８Ｊ／ｃｍ^２以上である。（３５０ｎｍメ
タルハライドランプ使用）ｅｘ．６０ｍＷ／ｃｍ^２（照射強度）×３００秒間（時
間）＝１８Ｊ／ｃｍ^２積算照射強度）

【００２５】

【実施例３】電気絶縁用ポリエステルフィルム（ＪＥＣ
６１４７規格の耐熱クラスＥ、温度１２０）に対応する
東レ（株）ポリエステルフィルム（商品名東レルミラ
ーＨ−１０）厚さ０．０１２５ｍｍ重量１７．５ｇ／
ｍ^２を基材として使用した。本フィルムの片面に前述の
Ｖ５４３−４５Ｈレジンを均一に脱溶剤、乾燥後厚さが
０．０５ｍｍ、樹脂量が５０ｇ／ｍ^２となるように塗工
する。塗工の方法は片面ドクター方式や一般のリバース
コーター方式の何れでも良い。塗工後、熱風式乾燥ゾー
ンあるいは遠赤外線加熱方式で８０〜１００度の温度で
５〜１０分間の熱処理で本発明品を得た。本発明品につ
いて紫外線照射処理で硬化シートを作製し諸特性を測定
した結果を表４に示す。

【００２６】

【００２５】の片面塗工品に対し東レ（株）ポリエステ
ルフィルム（商品名：東レルミラーフィルムＨ−１０）
厚さ０．０５ｍｍ、重量３５．０ｇ／ｍ^２の両面に前述
の塗工条件にて膜厚０．０５ｍｍ、樹脂量１００ｇ／ｍ
^２の仕上り厚さ０．１２５ｍｍ、重量１３５ｇ／ｍ^２の
発明品（両面塗工）を得た。

【００２７】

【実施例４】図６に本発明の低誘電ノンセパレーター熱
賦活ＵＶ硬化プリプレグシート乃至はテープの断面図を
示す、図６においては低誘電（低ε、低ｔａｎδ）フ
ィルムであり、プライマー処理層を介して前記したマ
イクロバルーン配合の低誘電・熱賦活・紫外線硬化型樹
脂組成物である菱電化成（株）商品名Ｖ５４３−４５Ｌ
層を配置して本発明品を提供する。の低誘電プラス
チックフィルムは２５℃、５０Ｈｚにおいて誘電率
（ε）が２．５以下、誘電正接（ｔａｎδ）が０．００
１５以下であることが好ましい。具体的には東洋紡
（株）製品ＬＤＰＥＴフィルムや東レ（株）製品である
ＭＸ０１をあげることが出来る。空洞含有ＰＥＴフィル
ムＬＤＰＥＴと汎用透明ＰＥＴフィルムについて同一厚
さ５０μｍ品の一般特性比較値を表５に示す。（表中の
値は代表値である。）

【表５】プライマー処理層は本発明品の場合汎用的な電気的処
理法による＋コロナ処理である。実施例としての低誘
電フィルムは表５に記載の特性値を有する０．０５ｍｍ
厚さの“ＬＤＰＥＴ”フィルムの片面をコロナ処理す
る。このコロナ処理面に低誘電、熱賦活紫外線硬化樹脂
組成物Ｖ５４３−４５Ｌを脱溶剤後の樹脂量が５０ｇ／
ｍ^２、塗膜厚さが０．０５ｍｍとなる様に半硬化状（プ
リプレグ状）に塗工する。塗工方法は汎用のドクターロ
ール方式やリバースコーター方式が好ましい。乾燥条件
は８０〜１００℃で８〜１５分間である。本発明品（仕
上り厚さ０．１０ｍｍ、重量１００ｇ／ｍ^２）を各種プ
リント基板に圧着後、積算照射強度１８Ｊ／ｃｍ^２で紫
外線硬化後の本絶縁フィルム層は２５℃、５０Ｈｚにお
いて誘電率（ε）が２．０、誘電正接（ｔａｎδ）が
０．０００８のすぐれた低誘電性を得た。

【００２８】

【発明の効果】・本発明によれば各種電動機乃至は回転
機器のコイル（回転子）等の外周補強絶縁にノンセパレ
ータータイプの紫外線硬化型熱賦活性プリプレグシート
あるいはテープを巻回・紫外線照射硬化処理することに
より高性能、無公害（エコロジー）省資源、省エネルギ
ー、高信頼性の絶縁システムを提供することができる。・新しい時代の電気機器・電子デバイス等の高周波化の
技術動向に対応する低誘電性化の技術動向に対して本発
明の低誘電・熱賦活・紫外線硬化型絶縁シートあるいは
テープを電子デバイスの接着・固定・絶縁の機能用途に
使用することにより高性能、小型軽量化、エコロジー、
省資源、省エネルギー、長寿命、信頼性の向上やコスト
パフォーマンス等を有効に達成することを可能とする。

【００２９】

【図面の簡単な説明】

【図１】電動機の回転子外周絶縁補強用セパレーター入
り紫外線硬化型プリプレグシート（あるいはテープ）の
断面構造図である。

【図２】本発明の電動機の回転子外周補強絶縁用ノンセ
パレーター熱賦活・紫外線硬化型プリプレグシート（あ
るいはテープ）の断面構成図である。

【図３】本発明の片面処理ノンセパレーター熱賦活紫外
線硬化型プリプレグシート（あるいはテープ）の断面構
成図である。

【図４】本発明のプラスチックフィルム基材片面処理絶
縁シートあるいはテープの断面構成図である。

【図５】本発明のプラスチックフィルム基材両面処理絶
縁シートあるいはテープの断面構成図である。

【図６】本発明の低誘電性ノンセパレーター熱賦活紫外
線硬化型プリプレグあるいはテープ（片面処理品）の断
面構成図である。

【図７】本発明品（図２に記載の絶縁テープ）で外周補
強絶縁処理した電動機の回転子の見取り図である。

【符号の説明】

１電動機回転子２本発明での絶縁処理層ａ耐熱基材（ガラス織布）ｂ紫外線硬化型樹脂（Ｖ５４３−４５）ｃ離型性プラスチックフィルムｂ’ディレートタック系紫外線硬化型樹脂（Ｖ５４３−
４５Ｈ）ｄプラスチックフィルムｅプライマー処理層ｄ’低誘電性プラスチックフィルムｆディレートタック系紫外線硬化型低誘電樹脂層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０９Ｄ 201/02 Ｃ０９Ｄ 201/02 (72)発明者日高元雄兵庫県三田市三輪２丁目６番１号菱電化成株式会社内Ｆターム(参考） 4J002 BC022 BG052 BG071 CD191 CD201 DE146 DJ016 DL006 FA092 GQ01 4J038 CC032 CG142 CH032 CJ132 DB371 FA251 GA01 HA216 HA446 KA21 MA02 NA14 NA17 NA21 NA27 PA17 PB09 PC03 PC08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】紫外線硬化型樹脂組成物に有機系乃至は無
機系の紫外線透過性充填材を配合したことを特徴とする
紫外線硬化系熱賦活（ホットメルト）性樹脂組成物。
【請求項２】請求項１に記載の有機系乃至は無機系の紫
外線透過性充填剤が中空体（一般にマイクロバルーンと
言う）微粒子であることを特徴とする紫外線硬化系熱賦
活低誘電樹脂組成物。
【請求項３】請求項１に記載の樹脂組成物を含浸剤ある
いは塗工膜として耐熱性、耐湿性の優れた有機、無機系
の繊維、織布、不織布、フィルム、紙等基材の片面乃至
は両面に配置してなることを特徴とした常温非粘着性、
紫外線硬化・熱賦活・電気絶縁性シートまたはテープ。
【請求項４】請求項２に記載の紫外線硬化・熱賦活・低
誘電性樹脂組成物と耐熱・耐湿・低誘電性基材とで構成
したことを特徴とする低誘電・紫外線硬化・熱賦活性電
気・電子絶縁シートまたはテープ。
【請求項５】請求項３あるいは請求項４に記載の絶縁シ
ートあるいはテープで電気機器絶縁システムおよび電子
デバイスを構成することを特徴とする電気機器、絶縁シ
ステムおよび高周波対応電子デバイス。