JP2007002025A - 樹脂組成物、樹脂組成物の製造方法およびコイル部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 よって本発明は、フェライトなどの無機粉末を含む樹脂組成物であって、多量の有機溶剤を用いることなく高粘度化を防止できる樹脂組成物、およびその製造方法を提供することを目的とする。また、この樹脂組成物を用いたコイル部品の製造方法を提供する。
【解決手段】 樹脂硬化物３は、無機粉末と、親水性官能基を有する分散剤と、疎水性のバインダと、有機溶剤と、水とを含み、前記有機溶剤の溶解度パラメータは１０以下であり、前記水は前記有機溶剤１００重量部に対して０．１２重量部以上含まれている樹脂組成物を硬化してなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、フェライトなどの無機粉末を含んでなる樹脂組成物およびその製造方法に関する。また、フェライトなどの無機粉末を含んでなる樹脂硬化物によって周囲をモールドされているコイル部品に関する。

電子部品の耐湿性や耐衝撃性、電気的特性を向上させるために、電子部品の外周面の一部または全部を樹脂組成物によってモールドすることがしばしば行われる。そのとき、樹脂組成物に所望の機械的、電磁気的などの特性を与えるため、シリカ、タルク、フェライト、カーボンなどの無機粉末を含有させることがある。

例えば特許文献１には、コアと、コアの周囲に巻回されたコイルと、コアおよびコイルの周囲にモールドされており、フェライト粉末を７５〜９０重量％含有する樹脂材とを供えるチップ型コイル部品が記載されている。

また、特許文献２には、エポキシ樹脂、硬化剤、磁性体粉末および硬化促進剤を必須成分とし、磁性体粉末が３０〜９０ｖｏｌ％で含まれるエポキシ樹脂組成物によって電子部品を封止することが記載されている。
特開昭６３−１２２２０５号公報 特開２００３−１２８８８０号公報

かかる樹脂組成物を製造するには、バインダや無機粉末などの材料をミルやミキサなどに投入して所定時間の混練を行うが、特許文献１，２に記載されているように無機粉末の含有量が９０重量％や９０ｖｏｌ％といった高い割合になると、樹脂組成物の粘度が高くなり、混練に長時間を必要とするようになったり、樹脂組成物を構成する各材料が十分に混合されず、樹脂組成物の成分にムラが発生することもあった。また、粘度が高いと電子部品に塗布する際に、所望の位置および形状に塗布することが困難になることがある。

樹脂組成物中の有機溶剤の投入量を増加させれば粘度は低下するが、有機溶剤を増量した分だけ材料費が上昇するとともに、有機溶剤を増量すると乾燥時に樹脂の体積が大きく減少することとなる。乾燥時の体積減少量が大きいと、電子部品に大きな応力を与えて電子部品の特性に悪影響を及ぼす可能性があるとともに、樹脂硬化物を所望の形状とするためには体積減少を見越して樹脂組成物を塗布する必要があり、塗布の難易度が高くなる。

よって本発明は、フェライトなどの無機粉末を含む樹脂組成物であって、多量の有機溶剤を用いることなく高粘度化を防止できる樹脂組成物、およびその製造方法を提供することを目的とする。また、この樹脂組成物を用いたコイル部品の製造方法を提供することを目的とする。

上記問題点を解決するために本発明に係る樹脂組成物は、無機粉末と、親水性官能基を有する分散剤と、疎水性のバインダと、有機溶剤と、水とを含み、前記有機溶剤の溶解度パラメータは１０以下であり、前記水は前記有機溶剤１００重量部に対して０．１２重量部以上含まれていることを特徴とする。

これにより、多量の有機溶剤を投入することなく、樹脂組成物が高粘度化することを防止できる。そのメカニズムを説明する。

樹脂組成物中での無機粉末の分散性を向上させるために投入されている分散剤は、すべてが無機粉末に吸着するものではなく、一定量の分散剤は無機粉末の表面に吸着せずに残存している。この残存した吸着剤の親水基同士が水素結合によって互いに結合することが、樹脂組成物の高粘度化の一因であることがわかった。そこで本発明では、樹脂組成物中に有機溶剤１００重量部に対して０．１２重量部以上の水を含有することにより、分散剤の親水基と有機溶剤中に存在する水分がミセルを生成し、分散剤の疎水基が有機溶剤やバインダ側に向き、樹脂組成物の高粘度化が抑制される。

水は有機溶剤より安価であるから、有機溶剤を増量して低粘度化するよりも原材料費を低減することができる。また、有機溶剤１００重量部に対して０．１２重量部以上というわずかの水で高粘度化を防止できるので、樹脂組成物を乾燥させたときの体積の減少も抑制することができる。

なお、本発明でいう水の量は、水として意図的に添加するものに限らず、有機溶剤中に不可避的不純物として含まれる水分や、無機粉末の表面に吸着している物理吸着水を含む量である。

前記分散剤は、親水性官能基としてカルボキシル基を有することが好ましい。無機分散剤がカルボキシル基を有することにより、水とミセルを形成しやすくなり、高粘度化の抑制効果がよりいっそう顕著となる。

前記疎水性バインダは、エポキシ樹脂もしくはフェノール樹脂の少なくともいずれかを含むことが好ましい。

これにより、樹脂組成物を低温で硬化させることができる。

前記無機粉末としては例えばフェライトなどを用いることができる。

また、本発明に係る樹脂組成物の製造方法は、無機粉末と、親水性官能基を有する分散剤と、疎水性のバインダと、溶解度パラメータが１０以下である有機溶剤と、前記有機溶剤１００重量部に対して０．１２重量部以上の水と、を混練することを特徴とする。

これにより、分散剤の親水基と有機溶剤中に存在する水分がミセルを生成し、分散剤の疎水基が有機溶剤やバインダ側に向き、樹脂組成物の高粘度化が抑制される。

さらにまた、本発明に係るコイル部品の製造方法は、コアの周囲に巻線を巻回する工程と、少なくとも前記巻線の一部を覆うように、請求項１ないし請求項４のうちいずれか一項に記載された樹脂組成物を塗布する工程と、前記樹脂組成物を硬化させる工程と、を含むことを特徴とする。

これにより、コイル部品を安価に製造できるとともに、樹脂組成物を硬化させる際の体積減少が抑えられるので、樹脂組成物を硬化させる際にコイル部品にダメージを与えることがない。

以上のように本発明によれば、有機溶剤１００重量部に対して０．１２重量部以上の水を含むことにより、分散剤の親水基と有機溶剤中に存在する水分がミセルを生成し、分散剤の疎水基が有機溶剤やバインダ側に向き、樹脂組成物の高粘度化が抑制される。

以下において本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は本発明に係るコイル部品を示す断面図である。

コイル部品１０は、上下に鍔を有する柱状のコア１と、コア１の周囲に巻回されている巻線２と、巻線の周囲を被覆している樹脂硬化物３と、外部電極４ａ，４ｂを備えている。

コア１は、例えばＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトなどの磁性体からなり、磁性体粉末を所定形状に成形したものを焼成してなる。そして、コア１の周囲にＣｕ，Ａｇなどの高い導電率を有する材料からなる巻線２を巻回する。巻線２の一端はコア１の鍔部に設けられた外部電極４ａに電気的に接続し、他端は同じくコア１の鍔部に設けられた外部電極４ｂに電気的に接続される。

その後、巻線２の少なくとも一部を覆うように、フェライト粉末を含む樹脂組成物を塗布し、これを熱硬化させて樹脂硬化物３としてコイル部品１０が完成する。

ここで使用される樹脂組成物は以下のようにして調製されたものである。まず、フェライト粉末、カルボキシル基などの親水性官能基を有する分散剤、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂などの疎水性バインダ、溶解度パラメータ（ＳＰ値）が１０以下の有機溶剤、純水を準備し、プラネタリミキサなどに投入して数十分から数時間程度混練して作製する。これらの材料を一度に投入して混練しても、何度かに分けて投入して混練してもよい。

ここで、樹脂組成物に含まれる固形分中でフェライト粉末は３０〜７５ｖｏｌ％とし、疎水性バインダは２５〜７０ｖｏｌ％することが好ましい。フェライト粉末の含有量がこれより少ないと樹脂組成物の透磁率が大きくならず、フェライト粉末の含有量がこれより多いと（すなわち疎水性バインダの含有量がこれより少ないと）密着力や強度が低下して好ましくない。

有機溶剤は、樹脂組成物中で１０〜７０ｖｏｌ％の含有量とすることが好ましい。有機溶剤の含有量が少なすぎると樹脂組成物の塗布時のレベリング性が悪化し、多すぎると樹脂組成物の塗布時に「たれ」が生じるためである。また、有機溶剤の溶解度パラメータ（ＳＰ値）は１０以下とすることが好ましい。溶解度パラメータが１０より大きい場合、疎水性のバインダを溶解するために多量の有機溶剤が必要となり、また場合によってはバインダが溶解しないことがあるためである。

純水は、有機溶剤中に不可避的不純物として含まれる水分やフェライトの物理吸着水と合わせて、水分量が有機溶剤１００重量部に対して０．１２重量部以上となるように添加する。水分量がこれを下回ると粘度の上昇を抑制できなくなるためである。また、水分量が有機溶剤１００重量部に対して１．０７重量部未満となるようにすることが好ましい。水分量が１．０７重量部以上となった場合、比較的早期に樹脂組成物のゲル化が起こるので、保存安定性を求められる場合には好ましくないからである。樹脂組成物を調製してすぐに使用する場合など、保存安定性を要求されない場合にはこの限りではない。

本発明によれば、上記のように樹脂組成物を作製することによって、分散剤同士の水素結合による粘度の上昇を抑制することができる。これについて説明すると、樹脂組成物中に水分量が少ない場合、無機粉末の表面に吸着しなかった分散剤の親水基同士が、水素結合によって強い相互作用を示して樹脂組成物の粘度を上昇させてしまう。これに対して、樹脂組成物中に、有機溶剤１００重量部に対して０．１２重量部以上の水を含有させることにより、図２に模式的に示すように、水分子（あるいは水分子の会合体）２０に分散剤３０の親水基３１が結合してミセルを生成する。このとき、図２に示しているように、親水基３１が水分子２０側に向き、疎水基３２がミセルの外側を向くため、分散剤３０同士の水素結合による粘度の上昇を抑制することができ、樹脂組成物の粘度が低下する。

なお、本発明において有機溶剤は溶解度パラメータが１０以下のものを用いるが、具体的には以下の有機溶剤を好適に使用できる。

トルエン、キシレン、ベンゼンなどの芳香族炭化水素。

メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類、酢酸ブチル、酢酸メチルなどのエステル類。

エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、エチレングリコールモノ−ｎ−ヘキシルエーテル、エチレングリコールモノアリルエーテル、エチレングリコールドデシルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、およびそのアセテート。

ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソブチルエーテル、ジエチレングリコールドデシルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、およびそのアセテート。

ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールドデシルエーテル、トリエチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、およびそのアセテート。

プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジブチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールドデシルエーテル、トリプロピレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、およびそのアセテート。

上記の物質から選択される少なくとも一種、あるいはこれらから選択される少なくとも一種を含む混合物であることが好ましい。

一方、メタノール（ＳＰ値１２．９）、エタノール（ＳＰ値１１．２）、２−プロパノール（ＳＰ値１１．５）、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール（ＳＰ値１０．５）、１，２−エタンジオール（ＳＰ値１４．７）などは好ましくない。

また、分散剤としては、マレイン酸／スチレンスルホン酸塩の共重合物、無水マレイン酸／オレフィン共重合物あるいはその加水分解物、ポリオキシアルキレンモノアルケニルエーテル／マレイン酸共重合物、ポリオキシエチレンアルキレンモノアルキルモノアルケニルエーテル／無水マレイン酸共重合物およびその加水分解物などを用いることができる。

なお、本発明に係る樹脂組成物の塗布対象物は上記のようなコイル部品に限定されるものではなく、半導体素子などの他の電子部品であってもよく、さらには、電子部品以外のものであってもかまわない。また、上記実施形態では樹脂組成物の塗布対象物がコイル部品であるため、樹脂組成物の透磁率を上昇させるために無機粉末としてフェライト粉末を用いたが、無機粉末はフェライトに限定されるものではなく、シリカ、タルク、カーボンなどであってもよい。

実験例

以下において本発明の具体的な実験例について説明する。親水性官能基を有する分散剤としてマレイン酸とオレフィンの共重合物、疎水性バインダとしてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とノボラック型フェノール樹脂、有機溶剤としてプロピレングリコールメチルエーテルアセテート（ＳＰ値９．２）、純水、硬化剤として２−エチル−４−メチルイミダゾール、無機粉末として粒径約２〜５μｍのＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト粉末を用意した。そして、カールフィッシャー法によってフェライト粉末の物理吸着水と、溶剤中に不純物として含まれる水分量を測定した。

これらの素原料のうち、表１に示したＡ〜Ｅをプラネタリミキサに投入して１０分間の混合を行い、これにＦ，Ｇを加えてさらに４０分間混合して樹脂組成物を作製した。作製から１６時間後に、試料を２５±０．３℃にしてＢＨ型粘度計（７号ロータ、毎分４回転で６分間）を用いて各試料の粘度を測定した。

表１において、＊を付した試料１は本発明の範囲外の比較例である。

表１から明らかなように、樹脂組成物中の水分量が有機溶剤１００重量部に対して０．１２重量部以上とすることによって樹脂組成物の粘度が大きく低下した。また、試料６は粘度が低下したものの、高温で加速したライフ試験において他の試料より早くゲル化が起こったことから、保存安定性に劣ることがわかった。よて、保存安定性を要求される場合には、水分量が有機溶剤１００重量部に対して１．０７重量部未満となるようにすることが好ましい。

さらに、試料１に試料６と同等の粘度になるまで有機溶剤であるプロピレングリコールメチルエーテルを追加したところ、およそ４０ｇの有機溶剤が必要であった。試料６では試料１に対して４．０ｇの純水を追加したのみであるから、有機溶剤を増量して粘度を低下させるよりも、本発明のように純水を追加したほうがわずかの追加量で粘度を低下させることができることがわかった。

また、比較例としてＳＰ値が１１．５である２−プロパノールを有機溶剤として用いた以外は表１と同様の組成の各試料を作製したところ、疎水性バインダが有機溶剤に溶解せず、さらに有機溶剤を増量したがそれでも溶解しなかった。

本発明のコイル部品を示す断面図である。 水分子と分散剤によって形成されたミセルを示す模式図である。

符号の説明

１ コア
２ 巻線
３ 樹脂硬化物
４ａ，４ｂ 外部電極
１０ コイル部品
２０ 水分子
３０ 分散剤
３１ 親水基
３２ 疎水基

Claims (6)

1. 無機粉末と、親水性官能基を有する分散剤と、疎水性のバインダと、有機溶剤と、水とを含み、前記有機溶剤の溶解度パラメータは１０以下であり、前記水は前記有機溶剤１００重量部に対して０．１２重量部以上含まれていることを特徴とする樹脂組成物。
2. 前記分散剤は、親水性官能基として、カルボキシル基を有することを特徴とする請求項１に記載の樹脂組成物。
3. 前記疎水性バインダは、エポキシ樹脂もしくはフェノール樹脂の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載の樹脂組成物。
4. 前記無機粉末はフェライトであることを特徴とする請求項１に記載の樹脂組成物。
5. 無機粉末と、親水性官能基を有する分散剤と、疎水性のバインダと、溶解度パラメータが１０以下である有機溶剤と、前記有機溶剤１００重量部に対して０．１２重量部以上の水と、を混練することを特徴とする樹脂組成物の製造方法。
6. コアの周囲に巻線を巻回する工程と、
   少なくとも前記巻線の一部を覆うように、請求項１ないし請求項４のうちいずれか一項に記載された樹脂組成物を塗布する工程と、
   前記樹脂組成物を硬化させる工程と、を含むコイル部品の製造方法。

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