JP2004059796A

JP2004059796A - Epoxy adhesive

Info

Publication number: JP2004059796A
Application number: JP2002221599A
Authority: JP
Inventors: Minoru Ikegami; 池上　稔
Original assignee: Koa Corp
Current assignee: Koa Corp
Priority date: 2002-07-30
Filing date: 2002-07-30
Publication date: 2004-02-26

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an epoxy adhesive which has a long pot life, can minimize the gap of an adhesive layer, can be cured at a temperature of 150°C or lower and can provide high reliability. <P>SOLUTION: The adhesive comprises a thermosetting epoxy resin compound having a bisphenol intermediate and high glass transition temperature, a compound having one or more functional groups that react with the epoxy group in the thermosetting epoxy resin compound and at least one or more reactive groups that react with inorganic materials, and a curing agent for curing the thermosetting compound. The adhesive is cured at a temperature of 100°C to 150°C. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、接着剤に係り、特に高温、高圧、高湿の状況下で使用可能な、回路部品を製造するのに好適に用いることができる接着剤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、回路部品の製造プロセスの中で部材と部材を接着するとき、また構成要素を部材に接合するときに接着剤が広く使用されている。例えば、図１に示すようなインダクタ等の磁気回路部品の製造において、コア部材の接着に用いられる。この部品では、磁性体２に巻線５を巻き付け、巻線５の両端部に端子６，６を有していて、さらに、磁気的効果を高める目的から閉磁回路を形成するために、接着剤４を用いて磁性体２に磁性体３を接着している。接着剤４は、熱硬化型の接着剤が用いられることが多く、接着剤４を磁性体２，３の界面に塗布して接合した後に、熱硬化させて接着を行っている。
【０００３】
この様な回路部品の製造に用いられる接着剤は、信頼性が高いことが求められる。例えば、高温、高圧、高湿の環境下にあって、接着界面が剥離したり、また、接着剤中の樹脂が吸湿して回路部品の特性値が大きく変化してしまうことがあってはならないからである。
【０００４】
このような問題を回避するため、無機質熱硬化型の接着剤を使用することが考えられる。無機質熱硬化型の接着剤とは、加熱することによって、ガラスとなる無機バインダーとセラミックスの充填剤と水が主な組成成分であり、空気中で乾燥させ、１００℃〜４００℃程度の温度で焼成するものである。このような、無機質熱硬化型の接着剤では、有機接着剤では不可能な、高温の耐熱性を有し、セラミックスや金属の接着に用いることが可能である。
【０００５】
しかしながら、無機質熱硬化型の接着剤は、可使時間が短く管理も難しいという問題がある。即ち、接着剤を磁性体２，３にディスペンサなどを用いて塗布する場合を想定すると、接着剤の可使時間としてある程度の時間が必要であり、可使時間が短いものは使用が困難である。無機質熱硬化型接着剤の中に含まれるフィラーのコンテンツが多く、また、粒径１００μｍ程度の大きいものも含まれているため、磁性体２と磁性体３の間のギャップが大きくなり、閉磁回路効果が減じてしまうという問題もある。
【０００６】
このような場合には、耐熱性が高く高信頼性のイミド系熱硬化型接着剤がよく使用される。しかしながら、イミド系熱硬化型接着剤の硬化条件は２００℃以上で加温・乾燥のプロセスを必要とする。このような比較的高温のプロセスは、巻線５などに大きな損傷を与えてしまう可能性があるため、採用が困難である場合もある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した事情に鑑みて為されたもので、可使時間が長く、接着層のギャップを最小限に小さくでき、温度が１５０℃以下で硬化させることができ、且つ高信頼性が得られるエポキシ接着剤を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、本発明のエポキシ接着剤は、ビスフェノール中間体を有し、高ガラス転移温度を有する熱硬化型エポキシ樹脂化合物と、該熱硬化型エポキシ樹脂化合物のエポキシ基と反応する官能基１種以上と無機質材料と反応する反応基を少なくとも１種以上を有する化合物と、前記化合物を硬化させる硬化剤とを有する接着剤であって、１００℃〜１５０℃の温度で前記接着剤を硬化させることを特徴とする。
そして、熱硬化型エポキシ樹脂化合物と、エポキシ基と反応する官能基１種以上と無機質材料と反応する反応基を少なくとも１種以上を有する化合物とを、配合重量比９５対５〜７０対３０の範囲で攪拌して生成したことを特徴とする。
【０００９】
本発明のエポキシ接着剤によれば、約１００℃〜１５０℃の温度で数十分間加熱することにより硬化させることができる。また、２４時間以上使用可能である。また、この接着剤を用いて接着すると、無機質と有機質とをシロキサン結合するので、被接着物と接着剤の界面に強力な化学結合が形成される。従って、高温・高圧・高湿の環境下でも、強い接着力により界面に入り込む水分を阻止して、電蝕や短絡の障害を回避できる。また、回路部品の特性に変化をきたすことを抑えることが出来る。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るエポキシ接着剤の実施形態について説明する。
【００１１】
本発明のエポキシ接着剤に係る熱硬化型エポキシ樹脂化合物は、ビスフェノール中間体に、エポキシ硬化剤、有機物や無機物に対して反応する反応基を有する化合物、シリカをブレンドした熱硬化型一液エポキシ樹脂で、熱硬化後の特性としてガラス転移点（Ｔｇ）が１００℃以上の特性を有するエポキシ樹脂である。ビスフェノールは、代表例としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、特にビスフェノールジクリシジルエーテルである。しかし、ビスフェノールＦ型などの他のビスフェノール型エポキシ樹脂も使用することが出来る。
【００１２】
最近、鉛フリー化に伴い、回路部品に加える熱ストレスが大きくなってきている。そのために樹脂自体の耐熱性の改善を図る必要があり、ガラス転移点（Ｔｇ）が１００℃以上の樹脂を用いることが必要である。
【００１３】
上記熱硬化型エポキシ樹脂化合物は、エポキシ樹脂とビスフェノールＦ型エポキシ樹脂中間体を含有量比２：１〜３：１の割合で配合し、硬化促進剤としてイミダゾール、フィラーとしてシリカを１〜１０重量％配合し攪拌したものにより構成される。上記化合物は、シロキサン結合を導くものとして、エポキシ基と反応する官能基として、ビニル基、エポキシ基、アミノ基のいずれかと、無機質と反応する官能基としてメトキシ基やエトキシ基を１個以上有しているアルコキシシリル基により構成される。
【００１４】
また、上記有機物や無機物に対して反応する反応基を有する化合物は、分子内末端または側鎖に有機物に対して反応可能な官能基を一個以上有する必要がある。その官能基は、例えば、ビニル基、エポキシ基、アミノ基などである。無機物に対して反応可能な官能基は、メトキシ基やエトキシ基を一個以上有しているアルコキシシリル基などである。
【００１５】
アルコキシシリル基は湿気により加水分解し、シラノール基を生成し、シラノール基と無機質表面とが縮合反応を起こし、Ｓｉ−Ｏ−Ｍ（無機質）結合をする。また、官能基は有機質と結合あるいは相溶化し、結果、無機質と有機質をシロキサン結合によって結合し、強力な化学結合と高い耐水性能を実現する。
【００１６】
好ましい熱硬化剤は、室温ではエポキシ基と反応しないかまたは反応速度が遅いもので、熱を加えることによりエポキシ基と速やかに反応するものである。このような硬化剤としてアミン系などがある。アミン系の熱硬化剤として、メタフェニレンジアミンなどの芳香族ポリアミンとイソホロンジアミンなどの脂環式ポリアミンが挙げられる。硬化促進剤としてイミダゾール類から選んだ化合物を少量配合する。
【００１７】
さらに、フィラーとしてシリカなどを配合する。平均粒径１μｍ以下の小さい微粒子状シリカを使用する。配合量は、エポキシ樹脂の１〜１０重量％程度で十分である。例えば図１に示す回路部品への接着剤の使用に際して、磁性体２と磁性体３の間のギャップをなるべく小さくして、閉磁回路効果を高めたいので、そのギャップを生じさせてしまうフィラーはなるべく平均粒径の小さいものを用い、且つ少量にする。
【００１８】
次に、この接着剤の製造プロセスについて簡単に説明する。エポキシ樹脂とビスフェノールＦ型エポキシ樹脂中間体を含有量比２：１〜３：１の割合で配合して攪拌し、シロキサン結合物としてアミノプロピルトリエトキシシランを重量％で５〜３０％配合し、シリカを１〜１０重量％配合後に、硬化促進剤としてイミダゾール誘導体を配合し、均一になるまで攪拌し、接着剤とした。
【００１９】
本発明のエポキシ接着剤を使用して図１に示すトロイダルの誘導素子を製作した。ここで、エポキシ接着剤４は、磁性体２，３間の接着に用いられている。この誘導素子を１２１℃、２気圧、相対湿度＝１００％の高温、高圧、高湿環境下に２５時間放置した。放置後の特性値を測定し初期値と比較して変化率を得た。また、剥離強度の変化を測定した。その測定結果を表１に示す。
特性値としては、コイルのインピーダンスの変化率を、インピーダンスアナライザなどの測定器を用いて測定している。また、剥離強度は磁性体２と磁性体３に引張力を加え、剥離する時の力の大きさを測定している。
表１の比較例は、熱硬化型エポキシ樹脂に何も配合しない接着剤を使用して製作したトロイダルの誘導素子である。
【００２０】
【表１】

【００２１】
この測定結果から、本発明のエポキシ接着剤によれば、高温、高圧、高湿の環境下で、特性値変化率が極めて小さく、また、剥離強度が殆ど変化していないことが判る。
【００２２】
尚、上記実施形態は本発明の実施例の一態様を述べたもので、本発明の趣旨を逸脱することなく種々の変形実施例が可能なことは勿論である。
【００２３】
【発明の効果】
上述したように、本発明のエポキシ樹脂は、熱硬化型エポキシ樹脂化合物にエポキシ基と反応する官能基１種以上と無機質材料と反応する反応基を少なくとも１種以上を有する化合物と硬化剤を配合し攪拌して得られた接着剤である。該接着剤を電子デバイス、モジュール製品、その他の複合部品に使用すると、その製品を劣悪な環境、即ち、高温・高圧・高湿の環境下でも接着界面に化学結合が生じているので、強い接着力により界面に入り込む水分を阻止して、電蝕や短絡の障害を回避できる。また、１５０℃以下の数十分の加温により強固な接着が得られるので、回路部品の特性に変化をきたすことを抑えることが出来て、且つ簡便に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のエポキシ接着剤を使用した回路部品の全体構成を示す図である。
【符号の説明】
２，３　　　　　　　　磁性体
４　　　　　　　　　　接着剤
５　　　　　　　　　　巻線
６　　　　　　　　　　端子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an adhesive, and more particularly to an adhesive that can be used under high-temperature, high-pressure, and high-humidity conditions and that can be suitably used for manufacturing circuit components.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, adhesives have been widely used when bonding members to each other and when joining components to members in a circuit component manufacturing process. For example, it is used for bonding core members in the manufacture of magnetic circuit components such as inductors as shown in FIG. In this part, the winding 5 is wound around the magnetic body 2, and terminals 6 are provided at both ends of the winding 5. Further, in order to form a closed magnetic circuit for the purpose of enhancing the magnetic effect, an adhesive is used. 4, the magnetic body 3 is bonded to the magnetic body 2. As the adhesive 4, a thermosetting adhesive is often used. The adhesive 4 is applied to the interface between the magnetic bodies 2 and 3 and joined, and then the adhesive is thermally cured to perform the bonding.
[0003]
Adhesives used for manufacturing such circuit components are required to have high reliability. For example, in an environment of high temperature, high pressure, and high humidity, the adhesive interface should not peel off, or the resin in the adhesive should not absorb moisture and the characteristic value of the circuit component should change significantly. Because.
[0004]
In order to avoid such a problem, it is conceivable to use an inorganic thermosetting adhesive. Inorganic thermosetting adhesive, by heating, the main component of the inorganic binder and ceramic filler and water to become glass, dried in air, at a temperature of about 100 ℃ ~ 400 ℃ It is to be fired. Such an inorganic thermosetting adhesive has high-temperature heat resistance, which is impossible with an organic adhesive, and can be used for bonding ceramics and metals.
[0005]
However, the inorganic thermosetting adhesive has a problem that the pot life is short and the management is difficult. That is, assuming that the adhesive is applied to the magnetic bodies 2 and 3 using a dispenser or the like, a certain amount of time is required as the pot life of the adhesive, and those with a short pot life are difficult to use. . Since the content of the filler contained in the inorganic thermosetting adhesive is large, and a large content having a particle size of about 100 μm is also included, the gap between the magnetic body 2 and the magnetic body 3 becomes large, and the closed magnetic circuit is formed. There is also a problem that the effect is reduced.
[0006]
In such a case, an imide-based thermosetting adhesive having high heat resistance and high reliability is often used. However, the curing condition of the imide-based thermosetting adhesive requires a heating and drying process at 200 ° C. or higher. Such a relatively high-temperature process may cause serious damage to the winding 5 and the like, and thus may be difficult to employ.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a long pot life, a minimum gap of an adhesive layer, a temperature of 150 ° C. or lower, and a high reliability. It is an object to provide an epoxy adhesive which can be used.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the epoxy adhesive of the present invention has a bisphenol intermediate, a thermosetting epoxy resin compound having a high glass transition temperature, and reacts with an epoxy group of the thermosetting epoxy resin compound. An adhesive having at least one compound having at least one kind of functional group that reacts with an inorganic material, and a curing agent that cures the compound. It is characterized by curing the agent.
Then, a thermosetting epoxy resin compound and a compound having at least one or more functional groups that react with an epoxy group and at least one reactive group that reacts with an inorganic material are mixed at a blending weight ratio of 95: 5 to 70:30. It is characterized by being produced by stirring within a range.
[0009]
The epoxy adhesive of the present invention can be cured by heating at a temperature of about 100 ° C. to 150 ° C. for several tens minutes. It can be used for 24 hours or more. Further, when bonding is performed using this adhesive, an inorganic substance and an organic substance are siloxane-bonded, so that a strong chemical bond is formed at the interface between the adherend and the adhesive. Therefore, even in an environment of high temperature, high pressure, and high humidity, it is possible to prevent moisture from entering the interface by a strong adhesive force, thereby avoiding a problem of electrolytic corrosion and a short circuit. Further, it is possible to suppress a change in the characteristics of the circuit component.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the epoxy adhesive according to the present invention will be described.
[0011]
The thermosetting epoxy resin compound according to the epoxy adhesive of the present invention is a thermosetting one-part epoxy resin obtained by blending a bisphenol intermediate, an epoxy curing agent, a compound having a reactive group that reacts with an organic substance or an inorganic substance, and silica. It is an epoxy resin having a glass transition point (Tg) of 100 ° C. or higher as a property after thermosetting. Bisphenol is a typical example of a bisphenol A type epoxy resin, particularly bisphenol dicricidyl ether. However, other bisphenol type epoxy resins such as bisphenol F type can also be used.
[0012]
Recently, the thermal stress applied to circuit components has been increasing with the lead-free. Therefore, it is necessary to improve the heat resistance of the resin itself, and it is necessary to use a resin having a glass transition point (Tg) of 100 ° C. or higher.
[0013]
The thermosetting epoxy resin compound contains an epoxy resin and a bisphenol F-type epoxy resin intermediate in a content ratio of 2: 1 to 3: 1, and contains imidazole as a curing accelerator and silica as a filler in an amount of 1 to 10% by weight. % And agitated. The compound has one or more of a vinyl group, an epoxy group, or an amino group as a functional group that reacts with an epoxy group, and one or more methoxy or ethoxy group as a functional group that reacts with an inorganic substance, as a substance that induces a siloxane bond. Is constituted by the above alkoxysilyl group.
[0014]
Further, the compound having a reactive group that reacts with an organic substance or an inorganic substance needs to have at least one functional group that can react with an organic substance at a terminal or a side chain in the molecule. The functional group is, for example, a vinyl group, an epoxy group, an amino group, or the like. Functional groups that can react with inorganic substances include methoxy groups and alkoxysilyl groups having at least one ethoxy group.
[0015]
The alkoxysilyl group is hydrolyzed by moisture to generate a silanol group, and a condensation reaction occurs between the silanol group and the inorganic surface to form a Si-OM (inorganic) bond. In addition, the functional group bonds or compatibilizes with the organic matter, and as a result, bonds the inorganic matter and the organic matter through a siloxane bond, thereby realizing a strong chemical bond and high water resistance.
[0016]
Preferred thermosetting agents are those which do not react with or have a slow reaction rate with epoxy groups at room temperature, and which react quickly with epoxy groups upon application of heat. Examples of such a curing agent include amine-based curing agents. Examples of the amine-based thermosetting agent include an aromatic polyamine such as metaphenylenediamine and an alicyclic polyamine such as isophoronediamine. A small amount of a compound selected from imidazoles is blended as a curing accelerator.
[0017]
Further, silica or the like is blended as a filler. Small particulate silica having an average particle size of 1 μm or less is used. About 1 to 10% by weight of the epoxy resin is sufficient. For example, when an adhesive is used for the circuit component shown in FIG. 1, the gap between the magnetic body 2 and the magnetic body 3 is to be reduced as much as possible to enhance the closed magnetic circuit effect. Use a material with a small average particle size and make it small.
[0018]
Next, a brief description will be given of a manufacturing process of the adhesive. An epoxy resin and a bisphenol F type epoxy resin intermediate are blended at a content ratio of 2: 1 to 3: 1 and stirred, and aminopropyltriethoxysilane is blended as a siloxane bond in an amount of 5 to 30% by weight, After blending 1 to 10% by weight of silica, an imidazole derivative was blended as a curing accelerator, and the mixture was stirred until it became uniform to obtain an adhesive.
[0019]
A toroidal inductive element shown in FIG. 1 was manufactured using the epoxy adhesive of the present invention. Here, the epoxy adhesive 4 is used for bonding between the magnetic bodies 2 and 3. The inductive element was left for 25 hours in a high-temperature, high-pressure, high-humidity environment of 121 ° C., 2 atm, and relative humidity = 100%. The characteristic value after standing was measured and compared with the initial value to obtain a rate of change. The change in peel strength was measured. Table 1 shows the measurement results.
As the characteristic value, the rate of change of the coil impedance is measured using a measuring instrument such as an impedance analyzer. The peel strength is obtained by applying a tensile force to the magnetic body 2 and the magnetic body 3 and measuring the magnitude of the force at the time of peeling.
The comparative example in Table 1 is a toroidal inductive element manufactured using an adhesive in which nothing is mixed with a thermosetting epoxy resin.
[0020]
[Table 1]

[0021]
From the measurement results, it can be seen that, according to the epoxy adhesive of the present invention, the rate of change of the characteristic value is extremely small and the peel strength hardly changes under the environment of high temperature, high pressure and high humidity.
[0022]
It should be noted that the above-described embodiment describes one mode of the embodiment of the present invention, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
[0023]
【The invention's effect】
As described above, the epoxy resin of the present invention comprises a thermosetting epoxy resin compound containing a compound having at least one functional group that reacts with an epoxy group and at least one reactive group that reacts with an inorganic material, and a curing agent. This is an adhesive obtained by stirring. When the adhesive is used for electronic devices, module products, and other composite parts, the product is chemically bonded to the bonding interface even in a poor environment, that is, in a high-temperature, high-pressure, high-humidity environment. Moisture is prevented from entering the interface by force, thereby avoiding problems such as electrolytic corrosion and short circuits. In addition, since strong adhesion can be obtained by heating for several tens of minutes at 150 ° C. or less, a change in the characteristics of the circuit component can be suppressed, and the circuit component can be used easily.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a circuit component using an epoxy adhesive of the present invention.
[Explanation of symbols]
2,3 Magnetic material 4 Adhesive 5 Winding 6 Terminal

Claims

A thermosetting epoxy resin compound having a bisphenol intermediate and having a high glass transition temperature; and at least one functional group reacting with an epoxy group of the thermosetting epoxy resin compound and a reactive group reacting with an inorganic material. An epoxy adhesive comprising a compound having at least one species and a curing agent for curing the compound, wherein the adhesive is cured at a temperature of 100C to 150C.

The epoxy adhesive according to claim 1, wherein the adhesive has a pot life of 24 hours or more.

A blending ratio of the thermosetting epoxy resin compound and a compound having at least one kind of functional group that reacts with an epoxy group and at least one kind of reactive group that reacts with an inorganic material is in a range of 95: 5 to 70:30 by weight. 2. The epoxy adhesive according to claim 1, wherein the epoxy adhesive is formed by stirring.