JP2004256647A

JP2004256647A - コイル封止用樹脂組成物及びコイル封止装置

Info

Publication number: JP2004256647A
Application number: JP2003048330A
Authority: JP
Inventors: Ryuzo Hara; 竜三原
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2003-02-25
Publication date: 2004-09-16

Abstract

【課題】耐衝撃性、耐熱性、密着性に優れるコイル封止用樹脂組成物を提供する。
【解決手段】エポキシ樹脂と充填剤とを配合して成るコイル封止用樹脂組成物に関する。充填材としてガラス繊維を充填材の全量に対して３０〜７０質量％配合する。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コイルを封止するために用いられるコイル封止用樹脂組成物及びこのコイル封止用樹脂組成物で封止されたコイルを備えた電磁弁等のコイル封止装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品は衝撃や湿気等の影響を小さくするために熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物で封止することが一般的に行われている（例えば、特許文献１参照）。このような樹脂組成物の熱硬化性樹脂としてはフェノール樹脂、ポリエステル樹脂などが汎用されているが、近年、電子部品の動作信頼性を向上させるための目的で、硬化後の樹脂強度が高くて電子部品への密着性が優れるエポキシ樹脂を含む樹脂組成物で電子部品を封止することが行われている。
【０００３】
このような傾向は、特に、電磁弁に用いられているコイルなどの耐衝撃性を強く要求されるところに多くなってきており、よって、コイルを封止するためのコイル封止用樹脂組成物としては、硬化後の線膨張係数が小さくなったり硬化後の曲げ弾性率が小さくなったりするように、低応力樹脂化する方策が採られていた（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６０−１１０７５５号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献２】
特開平２−５５７６７号公報（特許請求の範囲等）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、最近では電磁弁等のコイル封止装置で使用されているコイルが大型化しており、従って、一定容積内に占めるコイル封止用樹脂組成物の量が少なくなってコイルを封止する硬化後のコイル封止用樹脂組成物の厚みが薄くなるものであり、この結果、硬化後のコイル封止用樹脂組成物の耐衝撃性、耐熱性、密着性等が従来のものでは満足できなくなってきた。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、耐衝撃性、耐熱性、密着性に優れるコイル封止用樹脂組成物及びこれで封止されたコイルを備えたコイル封止装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るコイル封止用樹脂組成物は、エポキシ樹脂と充填剤とを配合して成るコイル封止用樹脂組成物において、充填材としてガラス繊維を充填材の全量に対して３０〜７０質量％配合して成ることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の請求項２に係るコイル封止用樹脂組成物は、請求項１に加えて、ガラス繊維の長さが６．０ｍｍ以下であることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の請求項３に係るコイル封止用樹脂組成物は、請求項１又は２に加えて、エポキシ樹脂として下記（１）（２）の少なくとも一方を用いて成ることを特徴とするものである。
【００１０】
【化２】

【００１１】
また、本発明の請求項４に係るコイル封止用樹脂組成物は、請求項３に加えて、上記（１）（２）のエポキシ樹脂をエポキシ樹脂の全量に対して２０質量％以上配合して成ることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項５に係るコイル封止用樹脂組成物は、請求項１乃至４のいずれかに加えて、低応力剤としてシリコーンを全量に対して１〜４質量％配合して成ることを特徴するものである。
【００１３】
本発明の請求項６に係るコイル封止装置は、請求項１乃至５のいずれかに記載のコイル封止用樹脂組成物で封止されたコイルを具備して成ることを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
エポキシ樹脂としては、上記（１）（２）の構造式を有するもの、オルソクレゾールノボラック型、ビフェニル型、ジシクロペンタジエン型、ナフタレン型、ビスフェノールＡ型などの各種多官能エポキシ化合物をそれぞれ単独で用いたり二種類以上を併用したりすることができる。また、エポキシ樹脂としては本発明のコイルに対する密着性を高くし且つ本発明の硬化後の吸湿性を低くする（吸湿特性の向上）ために、上記（１）（２）のエポキシ樹脂の少なくとも一方をエポキシ樹脂の全量に対して２０質量％以上配合するのが好ましい。従って、上記（１）（２）のエポキシ樹脂の配合量が２０質量％未満であると、密着性が低下して耐衝撃性試験中か後に本発明の硬化物にクラックが入ったりあるいは吸湿特性が低下したりする恐れがある。尚、本発明に配合するエポキシ樹脂の全量（１００質量％）を上記（１）（２）のエポキシ樹脂の少なくとも一方で構成しても良い。
【００１６】
充填材としてはガラス繊維、結晶シリカ、溶融シリカなどの無機充填材を用いることができる。また、本発明では充填材の全量（ガラス繊維と結晶シリカと溶融シリカなどの合計量）に対して３０〜７０質量％のガラス繊維を配合するようにする。ガラス繊維の配合量が充填材の全量に対して３０質量％未満であると、本発明の硬化物の耐衝撃性や耐熱性が低くなる恐れがあり、ガラス繊維の配合量が充填材の全量に対して７０質量％を超えると、本発明の流動性が悪くなって成形型への未充填部分が生じて成形性が低下したり、コイルへの密着性が低下したりする恐れがある。
【００１７】
本発明で用いる上記のガラス繊維はその長さ（カット長）が６．０ｍｍ以下であることが好ましい。ガラス繊維の長さが６．０ｍｍよりも長くなると、本発明の流動性が悪くなって成形型への未充填部分が生じ、例えば、成形品（パッケージ）の薄肉部が未充填となるなどの成形性の低下が発生する恐れがある。ガラス繊維の長さが３．０〜６．０ｍｍの場合は特に大きな問題はないが、成形品に極薄肉部（厚み０．５ｍｍ以下の部分）がある場合は充填性が低下する恐れがある。そこで、ガラス繊維の長さは３．０ｍｍ以下であるのがより好ましい。尚、ガラス繊維の長さの下限は特に設定されないが、５０μｍ以上のガラス繊維が入手可能であるので、これが実質的な下限となる。
【００１８】
尚、ガラス繊維の直径は１０〜１５μｍのものを用いることができ、また、結晶シリカや溶融シリカとしては平均粒径が５〜３０μｍのものを用いることができるが、これらに限定されるものではない。また、本発明で用いる上記のガラス繊維は、通常、数百本を束ねてストランドとして提供されるが、この時の接着主剤（集束剤あるいはサイジング剤）としてはエポキシ系及びウレタン系のものを使用するのが好ましい。さらに、本発明で用いる上記のガラス繊維は、カップリング剤処理がしてあるものが好ましいが、この時のカップリング剤としてはエポキシシラン系またはアミノシラン系のものなどを使用するのが好ましい。
【００１９】
本発明では上記のエポキシ樹脂と充填材の他に、エポキシ樹脂の硬化剤、硬化助剤、低応力剤、離型剤、カップリング剤、難燃剤を用いるのが好ましい。本発明では硬化剤として、フェノールノボラック、クレゾールノボラック、フェノールアラルキルなどの各種多価フェノール化合物をそれぞれ単独で用いたり二種類以上を併用したりすることができる。また、本発明では硬化助剤としてリン系、イミダゾール系、アミン系のものなどをそれぞれ単独で用いたり二種類以上を併用したりすることができる。また、本発明では低応力剤としてシリコーンを用いることができる。また、本発明では離型剤としてカルナバワックス、ステアリン酸、モンタン酸、カルボキシル基含有ポリオレフィン等をそれぞれ単独で用いたり二種類以上を併用したりすることができる。また、本発明ではカップリング剤としてはシラン系のカップリング剤などを用いることができる。また、本発明では難燃剤として三酸化アンチモンやブロム化エポキシ樹脂などをそれぞれ単独で用いたり併用したりすることができる。
【００２０】
本発明のコイル封止用樹脂組成物は上記のエポキシ樹脂と充填材及びその他の材料を配合し、ミキサーやブレンダー等で混合した後、均質になるまでニーダーやロールで９０〜１１０℃に加熱しながら混練することにより調製することができる。また、混練後に必要に応じて冷却固化し、これを粉砕して得た粉状又は粉末等をタブレット化にしてもよい。
【００２１】
本発明のコイル封止用樹脂組成物において、エポキシ樹脂と硬化剤との配合比率はエポキシ樹脂の１当量に対して硬化剤を０．８〜１．２当量にするのが好ましい。また、充填材は本発明のコイル封止用樹脂組成物の全量に対して６５〜８０質量％配合するのが好ましい。また、低応力剤であるシリコーンはコイル封止用樹脂組成物の全量に対して１〜４質量％配合するのが好ましい。低応力剤の配合量がコイル封止用樹脂組成物の全量に対して１質量％未満であれば、耐衝撃性が低下する恐れがあり、また、低応力剤の配合量がコイル封止用樹脂組成物の全量に対して４質量％を超えると、コイル封止用樹脂組成物の流動性が低くなって成形性が低下する恐れがある。さらに、硬化助剤は本発明のコイル封止用樹脂組成物の全量に対して５〜１０質量％配合するのが好ましい。また、離型剤は本発明のコイル封止用樹脂組成物の全量に対して０．１〜１．０質量％配合するのが好ましい。また、カップリング剤は本発明のコイル封止用樹脂組成物の全量に対して０．０５〜０．３質量％配合するのが好ましい。さらに、難燃剤は本発明のコイル封止用樹脂組成物の全量に対して１〜４質量％配合するのが好ましい。
【００２２】
本発明のコイル封止装置は上記のコイル封止用樹脂組成物で封止されたコイルを備えた電磁弁等の装置である。本発明のコイル封止用樹脂組成物でコイルを封止するにあたっては、例えば、トランスファ成形方法等を用いて型温１６０〜１８０℃、注入スピード１０〜３０秒、注入圧力２〜７ＭＰａ等の条件で成形することができる。
【００２３】
【実施例】
以下本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００２４】
（実施例１〜１８及び比較例１〜４）
表１、２に示す割合で各材料を配合し、ブレンダーで３分間混合した後、１００℃に加熱しながらロールで１０分間混練し、この後に冷却固化し、これを粉砕して得た粉状品をタブレット化にしてコイル封止用樹脂組成物を調製した。
【００２５】
尚、表に示す各材料は以下のものを用いた。
Ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂：住友化学製の「ＥＯＣＮ１９５ＸＬ−３」
ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂（式（１）でｎ＝０〜５のものの混合物）：日本化薬製の「ＸＤ１０００−２Ｌ」
ビフェニル型エポキシ樹脂（式（２）でｎ＝０〜６のものの混合物）：油化シェル（ジャパンエポキシレジン）製の「ＹＸ−４０００Ｈ」
フェノールノボラック型：明和化成製の「Ｈ−１Ｍ」
ブロム化エポキシ樹脂：住友化学製の「ＥＳＢ４００Ｔ」
三酸化アンチモン：昭和電工社製
カルナバＷＡＸ：野田ワックス社製
γーグリシドキシプロピルトリメトキシシラン：信越化学工業（株）製の「ＫＢＭ４０３」
シリコーン：東レ・ダウコーニング・シリコーン製の「Ｅ６０１」
カーボンブラック：三菱化学製の「ＭＡ−１００」
２ＰＺ（２−フェニルイミダゾール）：四国化成工業（株）
シリカ（Ａ）：電気化学工業製の「ＦＳ７６２」
ガラス繊維（Ｂ）：日本板硝子製の「ＲＥＳ０１５−ＴＰ７０」（カット長１．５ｍｍ）
ガラス繊維（Ｃ）：日本板硝子製の「ＲＥＳ０６−ＴＰ７０」（カット長６．０ｍｍ）
ガラス繊維（Ｄ）：日本板硝子製の「ＲＥＳ０３−ＴＰ７０」（カット長３．０ｍｍ）
そして、上記のコイル封止用樹脂組成物について、以下の性能を評価した。
【００２６】
スパイラルフローは、ＡＳＴＭＤ３１２３に準拠して行った。
【００２７】
ゲルタイムは、ＪＳＲキュラストメータにて測定した。
【００２８】
線膨張係数（α１）は、上記のコイル封止用樹脂組成物を用いてサンプルを作製した後、このサンプルの線膨張係数をキュラストメータにて測定した。サンプルはトランスファ成形で作製したものであって、成形温度１７５±５℃、注入スピード１５秒、注入圧力７ＭＰａ、キュアータイム１８０秒、アフターキュア１７５℃で６時間とした。
【００２９】
曲げ強度及び曲げ弾性率は、上記と同様のサンプルを作製した後、このサンプルの曲げ強度及び曲げ弾性率をＪＩＳＫ６９１１に準拠してオートグラフにて測定した。
【００３０】
プリン密着性は、上記のコイル封止用樹脂組成物を用いて図１に示すようなプリン成形品１をＣｕ−Ｎｉメッキ板２の表面に成形し、プリン成形品１とＣｕ−Ｎｉメッキ板２のせん断密着強度を測定した。プリン成形品１の大きさは直径ｒが１１．３ｍｍで高さｈが１０．０ｍｍであり、Ｃｕ−Ｎｉメッキ板２は２５ｍｍ角のものを用いた。また、プリン成形品１の成形条件は線膨張係数のサンプルの作製と同様にした。
【００３１】
耐衝撃性は、デュポン衝撃テストに準拠して行った。すなわち、上記のコイル封止用樹脂組成物を用いて図２に示すような試験片３を形成し、この試験片３の上面にビス４を押し当てた後、このビス４の上に０．３ｋｇのおもりを落下させて試験片３に衝撃を与えた。そして、試験片３に衝撃によりクラックが入ったときのおもりを落下させた高さとおもりの質量との積を算出した。試験片３は上記のサンプルと同条件で直径５０ｍｍ、厚み３ｍｍの円板に成形した。
【００３２】
ヒートショック評価は、１０個の成形品に対して、−２５℃（２時間）〜７０℃（２時間）の温度変化を５サイクル行った後、成形品のクラックの発生による不良数を測定した。ここで用いた成形品は、長さ２ｃｍで径８ｍｍのコイルの周囲を上記のコイル封止用樹脂組成物を用いて肉厚２．５ｍｍで封止成形したものを用いた。この成形品は上記のサンプルと同条件で成形した。
【００３３】
未充填評価は、１０個のＴＯ−３ＰＦを成形した後、その裏面の薄肉部（厚み０．４ｍｍ）の充填性を評価し、未充填発生による不良数を測定した。ここで用いた成形品も上記のサンプルと同条件で成形した。
【００３４】
結果を表１、２に示す。
【００３５】
【表１】

【００３６】
【表２】

【００３７】
表１、２から明らかなように、実施例１〜１８では比較例１〜４と同等以上の密着性を確保しながらデュポン衝撃性評価やヒートショック評価が高くなるものであり、本発明のコイル封止用樹脂組成物の硬化物（成形品）は耐衝撃性、耐熱性、密着性に優れたものとなる。一方、比較例１、２では充填材としてガラス繊維を用いていないので、デュポン衝撃性評価やヒートショック評価が低くなり、比較例３ではガラス繊維を少量用いているので、デュポン衝撃性評価がやや改善するもののヒートショック評価は改善しないものであり、また、比較例４はガラス繊維を多量に用いているので、デュポン衝撃性評価やヒートショック評価が改善するものの充填性評価が低くなるものであった。
【００３８】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１の発明は、エポキシ樹脂と充填剤とを配合して成るコイル封止用樹脂組成物において、充填材としてガラス繊維を充填材の全量に対して３０〜７０質量％配合するので、本発明のコイル封止用樹脂組成物でコイルを封止することによって、耐衝撃性、耐熱性、密着性に優れるコイルの封止材を形成することができるものである。
【００３９】
本発明の請求項２の発明はガラス繊維の長さが６．０ｍｍ以下であるので、本発明のコイル封止用樹脂組成物の流動性が低下しにくくなり、未充填などの成形性の低下が発生しにくくなるものである。
【００４０】
本発明の請求項３の発明は、エポキシ樹脂として上記（１）（２）の少なくとも一方を用いるので、本発明のコイル封止用樹脂組成物の硬化後における密着性や吸湿特性の低下を防止することができ、剥離や湿気による劣化等を少なくすることができるものである。
【００４１】
本発明の請求項４の発明は、上記（１）（２）のエポキシ樹脂をエポキシ樹脂の全量に対して２０質量％以上配合するので、剥離や湿気による劣化等をより少なくすることができるものである。
【００４２】
本発明の請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかに加えて、低応力剤としてシリコーンを全量に対して１〜４質量％配合するので、本発明のコイル封止用樹脂組成物の硬化後における曲げ弾性率を小さくすることができ、耐衝撃性をより高めることができるものである。
【００４３】
本発明の請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載のコイル封止用樹脂組成物で封止されたコイルを具備するので、耐衝撃性、耐熱性、密着性に優れる封止材でコイルを封止することができ、動作の信頼性を高くすることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】プリン密着性を評価するための試験を示す（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【図２】耐衝撃性を評価するための試験を示す概略の斜視図である。

Claims

エポキシ樹脂と充填剤とを配合して成るコイル封止用樹脂組成物において、充填材としてガラス繊維を充填材の全量に対して３０〜７０質量％配合して成ることを特徴とするコイル封止用樹脂組成物。
ガラス繊維の長さが６．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のコイル封止用樹脂組成物。
エポキシ樹脂として下記（１）（２）の少なくとも一方を用いて成ることを特徴とする請求項１又は２に記載のコイル封止用樹脂組成物。
上記（１）（２）のエポキシ樹脂をエポキシ樹脂の全量に対して２０質量％以上配合して成ることを特徴とする請求項３に記載のコイル封止用樹脂組成物。
低応力剤としてシリコーンを全量に対して１〜４質量％配合して成ることを特徴する請求項１乃至４のいずれかに記載のコイル封止用樹脂組成物。
請求項１乃至５のいずれかに記載のコイル封止用樹脂組成物で封止されたコイルを具備して成ることを特徴とするコイル封止装置。