JP2020041022A - 接着方法及び積層磁石 - Google Patents

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Abstract

【課題】寸法精度の高い接着方法および積層磁石を提供する。【解決手段】 接着剤組成物を準備する工程で、前記接着層の厚み(μm)をy、係数をa、フィラーの粒径(D50)(μm)をb、前記接着層に含まれる熱硬化性樹脂の厚み(μm)をc、フィラーと、前記接着層に含まれる熱硬化性樹脂との質量混合比をdとしたとき、(1)、(2)、(3)式を満たすように準備する接着方法。10≦y≦50 (1)0.95×a×b+c≦y≦1.05×a×b+c (2)a=1.94×d+0.68 (3)【選択図】図13

Description

本開示の実施形態は、接着方法及び積層磁石に関する。
昨今、次世代の自動車として、電気自動車(EV:Electric Vehicle)の実用化が進んでいる。EV用モータには、R−T−B系焼結磁石(Rは希土類元素のうち少なくとも一種でありNdおよびPrの一方を必ず含む、Tは遷移金属元素のうち少なくとも一種でありFeを必ず含む)に代表される希土類系永久磁石などの磁石をケイ素鋼板などで形成されたロータの中に埋め込んだ、いわゆるIPMモータ(Interior Permanent Magnet Motor)や、SynRM(Synchronous Reluctance Motor)と呼ばれるブラシレスモータなどがある。また、R−T−B系焼結磁石は、ハードディスクドライブのボイスコイルモータ(VCM)、産業機器用モータなどの各種モータや家電製品用モータなどにも使用されている。
磁石に交流磁界がかかると渦電流が発生して渦電流損失が起こる。従って、例えばIPMに用いる磁石は、磁石に発生する渦電流を低減する必要がある。そのため、磁石を複数の磁石片に分割し、それらを互いに電気的に絶縁した状態で積層し、積層磁石として用いる方法が提案されている。
例えば、特許文献1には、磁石片と磁石片の間に薄膜でも優れた絶縁性を有する被膜を形成し、絶縁被膜の膜厚と、一体化磁石体の積層方向の全長に対する絶縁被膜の膜厚の総和の割合を、特定の値に設定する方法が記載されている。
国際公開第01/95460号
ところで、IPMに用いる磁石は、ケイ素鋼板などで形成されたロータに設けられたスロットに挿入して組み込まれる場合が多いことから、高い寸法精度が必要とされる。しかしながら、これらの要求を満たす積層磁石を製造するためには、特許文献1に記載の方法では、例えば絶縁性被膜の厳密な膜厚管理が必要であり、膜厚ごとの寸法精度を高くすることが容易ではなかった。
本開示の様々な実施形態は、寸法精度の高い接着方法および積層磁石を提供する。
本開示の接着方法は、例示的な実施形態において、接着剤組成物を準備する工程と、第1の接着対象物上に前記接着剤組成物を塗布する工程と、前記接着剤組成物が塗布された前記第1の接着対象物上に第2の接着対象物を設けて接合し、接合体を形成する工程と、前記接合体の前記接着剤組成物を硬化させて接着層を形成するように加熱する工程と、を含み、前記接着剤組成物を準備する工程では、前記接着層の厚み(μm)をy、係数をa、フィラーの粒径(D50)(μm)をb、前記接着層に含まれる熱硬化性樹脂の厚み(μm)をc、フィラーと前記接着層に含まれる熱硬化性樹脂との質量混合比をdとしたとき、下記(1)、(2)、(3)式を満たすように準備する。
10≦y≦50 (1)
0.95×a×b+c≦y≦1.05×a×b+c (2)
a=1.94×d+0.68 (3)
ある実施形態において、前記フィラーの粒度分布は、前記フィラーの粒径(D50)が前記フィラーの最大粒径の1/2以下である。
ある実施形態において、前記第1の接着対象物上に塗布する前記接着剤組成物の粘度は、20Pa・s以上500Pa・s以下である。
ある実施形態において、前記塗布する工程では、前記接着剤組成物を前記第1の接着対象物上に複数個所に塗布し、前記第1の接着対象物上に第2の接着対象物を設けて接合することで塗布された少なくとも1箇所が加圧されて広がった時の長半径又は短半径を基準としたとき、前記第1の接着対象物と前記第2の接着対象物との間で押し広がった時の前記接着剤組成物同士の重なりが、塗布した時の中心から長半径又は短半径の1/2以下となるように塗布する。
ある実施形態において、前記塗布する工程では、前記接着剤組成物を前記第1の接着対象物上に複数個所に塗布し、前記第1の接着対象物上に第2の接着対象物を設けて接合することで塗布された少なくとも1箇所が加圧されて広がった時の半径を基準としたとき、前記第1の接着対象物と前記第2の接着対象物との間で押し広がった時の前記接着剤組成物同士の重なりが、塗布した時の中心から半径の1/2以下となるように塗布する。
ある実施形態において、前記接着層の厚みの変位は0.01mm以下である。
ある実施形態において、前記フィラーの最大粒径は、前記接着層の厚みから前記接着層に含まれる熱硬化性樹脂の厚みを差し引いた大きさ以下である。
ある実施形態において、前記第1の接着対象物と前記第2の接着対象物は磁石である。
本開示の積層磁石は、他の例示的な実施形態において、第1の磁石と、前記第1の磁石上に設けられる接着層と、前記接着層上に設けられる第2の磁石と、を有し、前記接着層は、前記接着層の厚み(μm)をy、係数をa、フィラーの粒径(D50)(μm)をb、前記接着層に含まれる熱硬化性樹脂の厚み(μm)をc、フィラーと前記接着層に含まれる熱硬化性樹脂との質量混合比をdとしたとき、下記(1)、(2)、(3)式を満たす。
10≦y≦50 (1)
0.95×a×b+c≦y≦1.05×a×b+c (2)
a=1.94×d+0.68 (3)
ある実施形態において、前記フィラーの粒度分布は、前記フィラーの粒径(D50)が前記フィラーの最大粒径の1/2以下である。
ある実施形態において、前記接着層の厚みの変位は0.01mm以下である。
ある実施形態において、前記フィラーの最大粒径は、前記接着層の厚みから前記接着層に含まれる熱硬化性樹脂の厚みを差し引いた大きさ以下である。
本開示によれば、寸法精度の高い接着方法および積層磁石を提供することができる。
第1の塗布方法に関する図であり、(a)は接着剤組成物を塗布した状態を示す上面図であり、(b)は第2の接着対象物を設けて接合した際の第1の接着対象物と接着剤組成物の状態を示す上面図である。 第2の塗布方法に関する図であり、(a)は接着剤組成物を塗布した状態を示す上面図であり、(b)は(a)で塗布された接着剤組成物の1箇所が加圧されて広がった時の状態を示す上面図であり、(c)は(a)で塗布された1箇所が、第2の接着対象物を設けて接合した際の第1の接着対象物と接着剤組成物の状態を示す上面図である。 第3の塗布方法に関する図であり、(a)は接着剤組成物を塗布した状態を示す上面図であり、(b)は第2の接着対象物を設けて接合した際の第1の接着対象物と接着剤組成物の状態を示す上面図である。 第4の塗布方法に関する図であり、(a)は接着剤組成物を塗布した状態を示す上面図であり、(b)は第2の接着対象物を設けて接合した際の第1の接着対象物と接着剤組成物の状態を示す上面図である。 第5の塗布方法に関する図であり、(a)は接着剤組成物を塗布した状態を示す上面図であり、(b)は第2の接着対象物を設けて接合した際の第1の接着対象物と接着剤組成物の状態を示す上面図である。 第6の塗布方法に関する図であり、(a)は接着剤組成物を塗布した状態を示す上面図であり、(b)は第2の接着対象物を設けて接合した際の第1の接着対象物と接着剤組成物の状態を示す上面図である。 第6の塗布方法にかかる他の塗布方法に関する図であり、(a)は接着剤組成物を塗布した状態を示す上面図であり、(b)は第2の接着対象物を設けて接合した際の第1の接着対象物と接着剤組成物の状態を示す上面図であり、(c)は(a)で塗布された1箇所が、第2の接着対象物を設けて接合した際の第1の接着対象物と接着剤組成物の状態を示す上面図である。 第7の塗布方法にかかる他の塗布方法に関する図であり、(a)は接着剤組成物を塗布した状態を示す上面図であり、(b)は第2の接着対象物を設けて接合した際の第1の接着対象物と接着剤組成物の状態を示す上面図である。 第1の冶具の実施形態に関する断面図であり、(a)は冶具を用いて接合体を固定した状態の断面図であり、(b)は保持部材の断面図である。 第1の冶具の実施形態に関する断面図であり、(a)は第1の押し込み部材の断面図であり、(b)は第2の押し込み部材の断面図である。 第2の冶具の実施形態に関する断面図であり、(a)は冶具を用いて接合体を固定した状態の断面図であり、(b)は保持部材の断面図である。 第2の冶具の実施形態に関する断面図であり、(a)は第1の押し込み部材の断面図であり、(b)は第2の押し込み部材の断面図である。 実施例1に関する、接着層厚みに対するフィラーの粒径(D50)と、フィラーと接着層に含まれる熱硬化性樹脂の質量混合比の関係を示すグラフである。 実施例1に関する、フィラーの粒径と質量混合比の関係を示すグラフである。 実施例2に関する積層磁石の斜視図であり、(a)は接着剤組成物を塗布した状態を示す斜視図であり、(b)は加熱硬化後の積層磁石の斜視図である。 実施例2に関する各サンプルの接着層厚みの変位を示すグラフである。
本発明者は検討の結果、接着層厚みは、フィラーの粒径(D50)と、フィラーと接着層に含まれる熱硬化性樹脂の質量混合比との間の一次関数の相関関係により決まることを知見した。また、更なる検討の結果、目的とする接着層厚みを得る際には、一次関数の相関関係を考慮した上で、フィラーの粒径(D50)と、接着層に含まれる熱硬化性樹脂の厚みと、フィラーと接着層に含まれる熱硬化性樹脂との質量混合比を管理することにより、寸法精度の高い接着が可能となることが分かった。
工程1:接着剤組成物を準備する工程
接着剤組成物を準備する工程では、熱硬化性樹脂とフィラーを準備する。熱硬化性樹脂にフィラーを添加することで、フィラーが第1の接着対象物と第2の接着対象物との間においてスペーサとして機能するため、接着層の絶縁性を高められる。
熱硬化性樹脂の材質は、絶縁性を有し加熱することで硬化するものであればよく、例えばエポキシ樹脂などを用いることができる。また、フィラーを添加した際に粘度が上がるため、フィラーを入れる前の粘度が100Pa・s以下のものを用いる。
フィラーの材質は、絶縁性、耐熱性を有し、熱硬化性樹脂中の成分と反応しないものであればよく、例えばアルミナやシリカガラスなどを用いることができる。
また、接着剤組成物を準備する工程では、加熱硬化後に形成される接着層の厚みの精度を高めるため、目標とする接着層厚みに対して、下記(1)〜(3)を満たすように熱硬化性樹脂とフィラーを準備する。後述する実施例1に示すように、接着層厚みは、フィラーの粒径(D50)と、フィラーと接着層に含まれる熱硬化性樹脂の質量混合比との間の一次関数の相関関係により決まる。一次関数の相関関係を考慮した上で、フィラーの粒径(D50)と、接着層に含まれる熱硬化性樹脂の厚みと、フィラーと接着層に含まれる熱硬化性樹脂の質量混合比とが下記(1)〜(3)を満たすように熱硬化性樹脂とフィラーを準備することにより、寸法精度の高い接着が可能となる。
接着層の厚み(μm)をy、係数をa、フィラーの粒径(D50)(μm)をb、接着層に含まれる熱硬化性樹脂の厚み(μm)をc、フィラーと、接着層に含まれる熱硬化性樹脂との質量混合比をdとしたとき、(1)、(2)、(3)式を満たす。
10≦y≦50 (1)
0.95×a×b+c≦y≦1.05×a×b+c (2)
a=1.94×d+0.68 (3)
接着層の厚みyは、(1)式に示すように10μm以上50μm以下の間で厚みを設定することが望ましい。10μm未満の厚みであると絶縁性能が低下する可能性があり、50μmより厚くなると、寸法精度が低下する可能性があるからである。接着組成物を準備する工程においては、任意の狙い厚みを設定すればよい。なお、設定した狙い厚み通りになっているかを確認するために硬化後の接着層の厚みを測定する場合は、断面を切断研磨して断面画像を撮り、画像解析ツールを使用して断面画像データから接着層の色(すなわち加熱硬化後の熱硬化性樹脂の色とフィラーの色)を識別し、接着層の面積から平均厚みを算出して求める。
フィラーの粒径(D50)bは、フィラーの最大粒径の半分程度となるものを用いることが望ましい。また、フィラーの最大粒径は、目標とする接着層の厚みから熱硬化性樹脂の厚みを差し引いた値となるものを用いることが望ましい。フィラーの最大粒径が目標とする接着層の厚みよりも大きい値であると、寸法精度が低下する可能性があり、また接着性も低下する可能性があるからである。
また、フィラーの粒径(D50)は、フィラーと接着層に含まれる熱硬化性樹脂の質量混合比と相関関係があるため、(1)式に加え、(2)、(3)式を満たすように準備する必要がある。なお、(3)式の質量混合比の値はアルミナを想定した場合の式であるため、アルミナ以外の材質を用いる場合はアルミナを用いた場合との差分を考慮した上で混合する必要があり、アルミナ以外の材質の質量混合比をd´、アルミナ質量をe、アルミナ比重をf、アルミナ以外の材質の比重をf´、接着層に含まれる熱硬化性樹脂の質量をgとしたとき、(4)式を満たすように準備するとよい。
d´=(e×f´/f)/g (4)
また、フィラーの粒径(D50)は、加熱硬化した状態の接着層に含まれているフィラーの粒径(D50)であるが、加熱によりフィラーの粒径(D50)が大きく変化することはないため、接着剤組成物を準備する工程においては、硬化前のフィラーの粒径(D50)、すなわち粉末状の状態のフィラーの粒径(D50)を適用してもよい。粉末状の状態のフィラーの粒径(D50)を測定する場合は、フランホーファ法(レーザー回折)により測定して求める。また、加熱硬化した状態の接着層に含まれているフィラーの粒径(D50)を測定する場合は、加熱硬化後の断面を切断研磨して断面画像を撮り、画像解析ツールを使用して断面画像データのフィラーの色を識別し、それぞれのフィラーの大きさを測定して算出する。
熱硬化性樹脂の厚みcは、加熱硬化した状態の接着層に含まれている熱硬化性樹脂の厚みである。接着組成物を準備する工程においては、使用する熱硬化性樹脂の組成などから硬化後の厚みを求めることにより熱硬化性樹脂の厚みを設定すればよい。熱硬化樹脂が設定した厚みどおりになっているかを確認するためには、加熱硬化後の断面を切断研磨して断面画像を撮り、画像解析ツールを使用して断面画像データから熱硬化性樹脂の色を識別し(フィラーは除く)、熱硬化性樹脂の面積から平均厚みを算出する。
フィラーと接着層に含まれる熱硬化性樹脂との質量混合比dは、後述する実施例1で得られた知見、すなわちフィラーの粒径(D50)と、フィラーと接着層に含まれる熱硬化性樹脂の質量混合比との間の一次関数の相関関係を考慮して設定する。加熱硬化後のフィラーと接着層に含まれる熱硬化性樹脂との質量混合比を求める場合は、断面を切断研磨して断面画像を撮り、画像解析ツールを使用して断面画像データから熱硬化性樹脂とフィラーの色を識別し、それぞれの面積を測定し、質量を考慮した上で算出する。
工程2:第1の接着対象物上に接着剤組成物を塗布する工程
第1の接着対象物上に接着剤組成物を塗布する工程では、工程1で準備した接着剤組成物を第1の接着対象物上に、例えばディスペンサーやスキージ等を用いて塗布する工程である。第1の接着対象物は、例えば磁石などがあげられるがこれに限られない。
接着剤組成物の粘度は、フィラーと、接着層に含まれる熱硬化性樹脂の質量混合比の値により変化する。フィラーと、接着層に含まれる熱硬化性樹脂の質量混合比の値が大きくなるほど粘度が高くなり、値が小さくなるほど粘度が小さくなる。粘度が高くなると、フィラーの密度が高くなるため接着層の厚みが安定し、寸法精度が高くなる。粘度が低くなると接着層の厚みが不安定になる。
しかし、接着剤組成物の粘度が高すぎてしまうと接着面のフィラーの専有面積が大きくなってしまうため、接着強度が低下してしまう可能性がある。また、ディスペンサーで塗布する場合、粘度が高すぎてしまうと詰まりが生じてしまうため、吐出量が不安定になりやすくなり、寸法精度が低下する可能性がある。そのため、20Pa・s以上〜500Pa・s以下となるような粘度であることが望ましい。よって、フィラーと、接着層に含まれる熱硬化性樹脂の質量混合比の値は、粘度が20Pa・s以上500Pa・s以下の範囲における一番大きな値に設定することが好ましい。より接着層の厚みが安定し、寸法精度を高くすることができる。
接着剤組成物の塗布方法としては、第1の接着対象物の全体に接着剤組成物を塗布する方法と、単数箇所や複数箇所に塗布する方法があげられる。いずれの方法で塗布しても良いが、例えば、第1の接着対象物の全体に塗布する場合には、第2の接着対象物を設けて接合体を形成する際に接着剤組成物が接着面からはみ出さないように塗布するとよい。接着剤がはみ出してしまうと、接着層を形成した後に除去加工を行う必要が出てくるためである。また、除去加工に伴い研磨粉が接着層の隙間に入り込み、絶縁不良を発生させる可能性があるからである。単数箇所や複数箇所に塗布する具体的な塗布方法については、図1乃至図8を用いて説明する。
(第1の塗布方法)
本塗布方法は、接着面が正方形の場合で、接着剤組成物を単数箇所に塗布する方法である。図1(a)は第1の接着対象物の接着面が正方形で、接着剤組成物を単数箇所塗布した状態を示す上面図であり、図1(b)は図1(a)のように塗布した後、第2の接着対象物を設けて接合した際の第1の接着対象物と接着剤組成物の状態を示す上面図である。なお、図1(b)は、第2の接着対象物を透過した図である。
図1(a)に示すように、例えば、接着剤組成物1を第1の接着対象物2aの2つの対角線T1の交点(中心)K1上に接着剤組成物1を点状に塗布する。また、接着剤組成物1を、接着剤組成物1が塗布された第1の接着対象物2a上に第2の接着対象物(不図示)を設けて加圧したとき、図1(b)に示すように接着面M1からはみ出さずに概略円状に押し広がるように塗布する。
本塗布方法のように塗布することで、全体に塗布する方法よりも容易に接着剤組成物の厚みの均一性を確保しながらはみ出さずに設けることができる。そして、接着層を形成した際の接着層の寸法精度を高くすることが可能となる。
(第2の塗布方法)
本塗布方法は、接着剤組成物を複数箇所に塗布する点で第1の塗布方法とは異なる。なお、第1の本塗布方法と同様の構成であるものについては同じ符号を付している。図2(a)は第1の接着対象物の接着面が正方形で、接着剤組成物を2箇所塗布した状態を示す上面図であり、図2(b)は図2(a)で塗布された接着剤組成物の少なくとも1箇所(図2(b)では2箇所)が加圧されて広がった時の状態を示す上面図である。また、図2(c)は、図2(a)で塗布された1箇所が、第2の接着対象物を設けて接合した際の第1の接着対象物と接着剤組成物の状態を示す上面図である。なお、図2(b)及び(c)は、第2の接着対象物を透過した図である。
図2(a)に示すように、例えば、接着剤組成物1を、第1の接着対象物2aの接着面M1における、一方に対向する一対の辺(図中左右の辺)の中心線(図中D1方向の中心線)X1に線対称となるように所定の間隔をあけ、かつ他方に対向する一対の辺(図中上下の辺)の中心線(図中D2方向の中心線)X2に線対称となるように中心線X2に交差して線状(帯状)に2箇所塗布する。
また、接着剤組成物1を第1の接着対象物2a上に複数個所に塗布し、第1の接着対象物2a上に第2の接着対象物(不図示)を設けて接合することで、図2(b)に示すように接着面M1からはみ出さないように概略楕円状に押し広がる。その時の接着剤組成物同士の重なりは、塗布された少なくとも1箇所が加圧されて広がった時の長半径又は短半径(図2(c)では短半径R1)を基準とし、塗布した時の中心K2から長半径又は短半径の1/2以下(図2(b)に示す短半径R1の1/2以下)となるように塗布する。なお、塗布した時の中心K2は、本塗布方法の場合は長方形状であるため接着剤組成物1の対角線T2の交点を中心K2としているが、その他多角形状の場合も同様に対角線の交点を中心とすることができる。また、多角形状以外の形状、例えば楕円形状等の場合は、長軸と短軸の交点を中心とする。
接着剤組成物1同士が重なる場合、重なった部分が局所的に厚くなってしまうため、あらかじめ図2(c)に示すように図2(a)で塗布された1箇所が加圧されて広がった時の短半径R1を測定しておき、塗布した時の中心K2から短半径R1の1/2以下で重なる位置を把握してから塗布するとよい。これにより、局所的に厚くなることを抑制できる。
本塗布方法のように塗布することで、単数箇所に塗布する場合よりも接着剤組成物1が設けられる面積を広くすることが可能となる。また、接着剤組成物の厚みの均一性を確保することが可能となり、接着層を形成した際の接着層の寸法精度を高くすることができる。
(第3の塗布方法)
本塗布方法は、接着面が長方形である点で第1の塗布方法とは異なる。なお、第1の塗布方法と同様の構成であるものについては同じ符号を付している。図3(a)は第1の接着対象物の接着面が長方形で、接着剤組成物を単数箇所塗布した状態を示す上面図であり、図3(b)は図3(a)のように塗布した後、第2の接着対象物を設けて接合した際の第1の接着対象物と接着剤組成物の状態を示す上面図である。なお、図3(b)は、第2の接着対象物を透過した図である。
図3(a)に示すように、例えば、接着剤組成物1を第1の接着対象物2bの2つの対角線T3の交点K3上に接着剤組成物1を点状に塗布する。また、接着剤組成物1を、接着剤組成物1が塗布された第1の接着対象物2b上に第2の接着対象物(不図示)を設けて、加圧したとき、図3(b)に示すように接着面M2からはみ出さずに概略円状に押し広がるように塗布する。
本塗布方法のように塗布することで、全体に塗布する方法よりも容易に接着剤組成物の厚みの均一性を確保しながらはみ出さずに設けることができる。そして、接着層を形成した際の接着層の寸法精度を高くすることが可能となる。
(第4の塗布方法)
本塗布方法は、接着剤組成物を複数箇所に塗布する点で第3の塗布方法とは異なる。なお、第3の塗布方法と同様の構成であるものについては同じ符号を付している。図4(a)は第1の接着対象物の接着面が長方形で、接着剤組成物を2箇所塗布した状態を示す上面図であり、図4(b)は図4(a)のように塗布した後、第2の接着対象物を設けて接合した際の第1の接着対象物と接着剤組成物の状態を示す上面図である。なお、図4(b)は、第2の接着対象物を透過した図である。
図4(a)に示すように、例えば、接着剤組成物1を、第1の接着対象物2aの接着面M1における長辺方向(図中D3方向)の中心線X3に線対称となるように所定の間隔をあけ、かつ短辺方向(図中D4方向)の中心線X4に線対称となるように中心線X4上に点状に2箇所塗布する。
また、接着剤組成物1を、接着剤組成物1が塗布された第1の接着対象物2b上に第2の接着対象物(不図示)を設けて加圧したとき、図4(b)に示すように接着面M2からはみ出さずに概略円状に押し広がるように塗布する。
なお、本塗布方法では、接着剤組成物1同士が重ならない位置に塗布されているが、重なるように塗布する場合は、あらかじめ塗布された1箇所が加圧されて広がった時の半径R2を測定しておき、塗布した時の中心K4から半径R2の1/2以下で重なる位置を把握してから塗布するとよい。
本塗布方法のように塗布することで、単数箇所に塗布した場合よりも接着剤組成物1が設けられる面積を広くすることが可能となる。また、接着剤組成物の厚みの均一性を確保することが可能となり、接着層を形成した際の接着層の寸法精度を高くすることができる。
(第5の塗布方法)
本塗布方法は、接着面が長方形の場合で、接着剤組成物を線状(帯状)に複数箇所塗布する点で第4の塗布方法とは異なる。なお、第4の塗布方法と同様の構成であるものについては同じ符号を付している。図5(a)は第1の接着対象物の接着面が長方形で、接着剤組成物を2箇所塗布した状態を示す上面図であり、図5(b)は図5(a)のように塗布した後、第2の接着対象物を設けて接合した際の第1の接着対象物と接着剤組成物の状態を示す上面図である。なお、図5(b)は、第2の接着対象物を透過した図である。
図5(a)に示すように、例えば、接着剤組成物1を、第1の接着対象物2aの接着面M1における長辺方向(図中D3方向)の中心線X3に線対称となるように所定の間隔をあけ、かつ短辺方向(図中D4方向)の中心線X4に線対称となるように中心線X4に直交して線状(帯状)に2箇所塗布する。
また、接着剤組成物1を、接着剤組成物1が塗布された第1の接着対象物2b上に第2の接着対象物(不図示)を設けて加圧したとき、図5(b)に示すように接着面M2からはみ出さずに概略楕円状に押し広がるように塗布する。
なお、本塗布方法では、接着剤組成物1同士が重ならない位置に塗布されているが、重なるように塗布する場合は第2の塗布方法と同様に、あらかじめ塗布された1箇所が加圧されて広がった時の短半径R3を測定しておき、塗布した時の中心K5から短半径R3の1/2以下で重なる位置を把握してから塗布するとよい。なお、塗布した時の中心K5は、本塗布方法の場合は長方形状であるため接着剤組成物1の対角線T4の交点を中心K5としているが、その他多角形状の場合も同様に対角線の交点を中心とすることができる。また、多角形状以外の形状、例えば楕円形状等の場合は、長軸と短軸の交点を中心とする。
本塗布方法では、接着剤組成物1を、第1の接着対象物2aの接着面M1における長辺方向(図中D3方向)の中心線X3に線対称となるように所定の間隔をあけ、かつ短辺方向(図中D4方向)の中心線X4に線対称となるように中心線X4に直交して線状(帯状)に2箇所塗布しているが、これに限られることはない。例えば短辺方向(図中D4方向)の中心線X4に線対称となるように所定の間隔をあけ、かつ長辺方向(図中D3方向)の中心線X3に線対称となるように中心線X3に直交して線状(帯状)に2箇所塗布してもよい。
本塗布方法のように塗布することで、単数箇所に塗布する場合よりも接着剤組成物1が設けられる面積を広くすることが可能となる。また、接着剤組成物の厚みの均一性を確保することが可能となり、接着層を形成した際の接着層の寸法精度を高くすることができる。
(第6の塗布方法)
本塗布方法は、第4の塗布方法よりも接着面の長辺方向の長さが長く、接着剤組成物を点状に更に多く塗布する点で第4の塗布方法とは異なる。図6(a)は第1の接着対象物の接着面が長方形で、接着剤組成物を5箇所塗布した状態を示す上面図であり、図6(b)は図6(a)のように塗布した後、第2の接着対象物を設けて接合した際の第1の接着対象物と接着剤組成物の状態を示す上面図である。なお、図6(b)は、第2の接着対象物を透過した図である。
図6(a)に示すように、例えば、接着剤組成物1を、第1の接着対象物2aの接着面M1における長辺方向(図中D5方向)の中心線X5に線対称となるように所定の間隔をあけ、かつ短辺方向(図中D6方向)の中心線X6に線対称となるように中心線X6上に所定の間隔をあけて点状に5箇所塗布する。
また、接着剤組成物1を、接着剤組成物1が塗布された第1の接着対象物2c上に第2の接着対象物(不図示)を設けて加圧したとき、図6(b)に示すように接着面M3からはみ出さずに概略円状に押し広がるように塗布する。
なお、本塗布方法では、接着剤組成物1同士が重ならない位置に塗布されているが、重なるように塗布する場合は、例えば図7に示すように塗布するとよい。図7(a)は第1の接着対象物の接着面が長方形で、接着剤組成物を7箇所塗布した状態を示す上面図であり、図7(b)は図7(a)のように塗布した後、第2の接着対象物を設けて接合した際の第1の接着対象物と接着剤組成物の状態を示す上面図である。また、図7(c)は、図7(a)で塗布された1箇所が、第2の接着対象物を設けて接合した際の第1の接着対象物と接着剤組成物の状態を示す上面図である。なお、図7(b)及び(c)は、第2の接着対象物を透過した図である。
図7(a)に示すように、接着剤組成物1を図6(a)と同じように、第1の接着対象物2aの接着面M1における長辺方向(図中D5方向)の中心線X5に線対称となるように所定の間隔をあけ、かつ短辺方向(図中D6方向)の中心線X6に線対称となるように中心線X6上に所定の間隔をあけて点状に7箇所塗布する。
また、接着剤組成物1を、接着剤組成物1が塗布された第1の接着対象物2c上に第2の接着対象物(不図示)を設けて、接着剤組成物1が第1の接着対象物2cと第2の接着対象物との間で目的とする接着層厚みが得られる程度に加圧したとき、図7(b)に示すように接着面M3からはみ出さずに概略円状に押し広がるように塗布する。
この場合、第2の塗布方法と同様に、あらかじめ塗布された少なくとも1箇所が第2の接着対象物により加圧されて広がった時の半径R4(図7(c)の半径R4)を測定しておき、塗布した時の中心K6から半径R4の1/2以下で重なる位置を把握してから塗布するとよい。すなわち、接着剤組成物1を第1の接着対象物2c上に複数個所に塗布し、第1の接着対象物2c上に第2の接着対象物(不図示)を設けて接合することで塗布された少なくとも1箇所が加圧されて広がった時の半径を基準としたとき、第1の接着対象物2cと第2の接着対象物との間で押し広がった時の接着剤組成物同士の重なりが、塗布した時の中心から半径の1/2(図7(b)では半径R4の1/2)以下となるように塗布する。
なお、本塗布方法では接着剤組成物を奇数箇所塗布しているが、偶数箇所であってもよく、接着剤組成物1同士が重なっても重ならなくてもどちらでもよい。
本塗布方法のように塗布することで、単数箇所に塗布する場合よりも接着剤組成物1が設けられる面積を広くすることが可能となる。また、接着剤組成物の厚みの均一性を確保することが可能となり、接着層を形成した際の接着層の寸法精度を高くすることができる。
(第7の塗布方法)
本塗布方法は、第6の塗布方法よりも接着面の短辺方向の長さが短く、接着剤組成物を線状(帯状)に複数塗布する点で第6の塗布方法とは異なる。図8(a)は第1の接着対象物の接着面が長方形で、接着剤組成物を4箇所塗布した状態を示す上面図であり、図8(b)は図8(a)のように塗布した後、第2の接着対象物を設けて接合した際の第1の接着対象物と接着剤組成物の状態を示す上面図である。なお、図8(b)は、第2の接着対象物を透過した図である。
図8(a)に示すように、例えば、接着剤組成物1を、第1の接着対象物2aの接着面M1における長辺方向(図中D7方向)の中心線X7に線対称となるように所定の間隔をあけ、かつ短辺方向(図中D8方向)の中心線X8に線対称となるように中心線X8に平行に所定の間隔をあけて線状(帯状)に4箇所塗布する。
また、接着剤組成物1を、接着剤組成物1が塗布された第1の接着対象物2d上に第2の接着対象物(不図示)を設けて加圧したとき、図8(b)に示すように接着面M4からはみ出さずに概略楕円状に押し広がるように塗布する。
なお、本塗布方法では、接着剤組成物1同士が重ならない位置に塗布しているが、重なるように設ける場合は、あらかじめ塗布された1箇所が加圧されて広がった時の長半径R5を測定しておき、塗布した時の中心K7から長半径R5の1/2以下で重なる位置を把握してから塗布するとよい。なお、塗布した時の中心K7は、本塗布方法の場合は長方形状であるため接着剤組成物1の対角線T5の交点を中心K7としているが、その他多角形状の場合も同様に対角線の交点を中心とすることができる。また、多角形状以外の形状、例えば楕円形状等の場合は、長軸と短軸の交点を中心とする。
更に、本塗布方法では接着剤組成物を偶数箇所塗布しているが、3箇所以上の奇数箇所であってもよく、接着剤組成物1同士が重なっても重ならなくてもどちらでもよい。
本塗布方法のように塗布することで、単数箇所に塗布する場合よりも接着剤組成物1が設けられる面積を広くすることが可能となる。また、接着剤組成物の厚みの均一性を確保することが可能となり、接着層を形成した際の接着層の寸法精度を高くすることができる。
工程3:接着剤組成物が塗布された第1の接着対象物上に第2の接着対象物を設けて接合し、接合体を形成する工程
工程3では、接着剤組成物が塗布された第1の接着対象物上に第2の接着対象物を設けて接着剤組成物を押し広げるように加圧し、接合体を形成する工程である。第2の接着対象物は、例えば磁石などがあげられるがこれに限られない。
また、接着剤組成物を押し広げるように加圧する時、冶具を用いて押し広げるとよい。冶具を用いることで接着剤組成物の厚みを均一にすることが可能になるためである。
冶具の実施形態については、図9乃至図12を用いて説明する。
(第1の冶具の実施形態)
図9(a)は、冶具10を用いて接合体11を固定した状態の断面図であり、図9(b)は保持部材12の断面図である。図9(a)に示すように、冶具10は接合体11を保持するための凹部C1が形成されている保持部材12と、保持部材12の凹部C1に配置される接合体11に接し、テーパ形状に形成された第1の押し込み部材13と、第1の押し込み部材13に対して嵌合可能なテーパ形状に形成され、第1の押し込み部材13と保持部材12との間に設けることで第1の押し込み部材13を介して接合体11を加圧するための第2の押し込み部材14とを有している。
また、冶具10は、保持部材12のY軸方向の少なくとも一方の端面に、X−Z平面と平行な面を持つ位置調整部材(図示せず)が接するように設けられている。そして、位置調整部材は凹部C1を覆うように設けられており、例えばネジ等で取り付けられている。なお、本実施形態では位置調整部材はネジ等で取り付けられているが、これに限られることはなく、保持部材12と一体となっていてもよい。
保持部材12及び位置調整部材は加熱温度に耐えられる素材で形成されており、例えば金属から形成されている。また、保持部材12に形成されている凹部C1は第1の凹部C1aと第2の凹部C1bを有している。
凹部C1は、図9(a)及び(b)に示す通り、横断面(X−Z断面)が略コ字型状を呈しており、縦断面(Y−Z断面)が略コ字型状(一方端面に位置調整部材を有する場合)又は略ロ字型状(両端面に位置調整部材を有する場合)を呈している。すなわち、開口面12a側に開口部を有し、開口面12aと略平行に設けられた第1の底面12bを有し、第1の底面12bに対して略垂直に設けられた一対の第1の側面12cを有している。
なお、第1の底面12bは開口面12aと略平行に設けられ、第1の側面12cが第1の底面12bと略垂直に設けられているが、これに限られない。接合体11に対して均一に圧力をかけることが可能であればどの様に設けられていてもよく、複数箇所で線接触や点接触可能な形状に設けてもよい。
第1の凹部C1aの開口幅W1は、接合体11を保持し、第1の押し込み部材13と第2の押し込み部材14により接合体11に対して均一に圧力をかけられるよう調整可能な幅に設けられている。そして、第1の底面12bの幅W2は第1の開口幅W1に対して狭くなるように設けられている。
また、第1の開口面12aから第1の底面12bまでの長さW3は、接合体11の長さ、すなわち接合体11に圧力が付与されるZ軸方向に対して垂直に交差するX軸方向の長さ以上であることが望ましい。接合体11の長さよりも短いと接合体11に対して均一に圧力をかけることが難しくなるためである。
第2の凹部C1bは、2箇所設けられており、第1の側面12cと第1の底面12bとに接する接合体11の角部11aと、第1の側面12cと第1の底面12bとに接する第2の押し込み部材14の角部14aが位置する場所に設けられている。すなわち、図9(a)及び(b)に示す通り、横断面(X−Z断面)が略コ字型状を呈する凹部C1の底面の角部に、略45度上向きと略45度下向きにそれぞれ開口を有する略コ字型状の第2の凹部C1bが2箇所設けられている。また、第2の凹部C1bはY軸方向に沿って連通して設けられている。なお、本実施形態では、第2の凹部C1bは2箇所設ける構成としたが、いずれか一方設ける構成であってもよい。
また、第2の凹部C1bは、開口方向Eに対して交差する方向に第2の底部12dが設けられており、第2の底部12dに対して略垂直に一対の第2の側面12eが設けられている。第2の開口幅W4は、接合体11の角部11aの一部と、第2の押し込み部材14の角部14aの一部が挿入可能となるような幅に設けられている。そして、第2の底面12dは、挿入された接合体11の角部11aと、第2の押し込み部材14の角部14aに接触しない位置にある。
図10(a)は第1の押し込み部材13の断面図、図10(b)は第2の押し込み部材14の断面図を示す。図9(a)、図10(a)、(b)に示すように、第1の押し込み部材13は、接合体11に接触する接合体接触面13aと、第1の底面12bに接触する底面接触面13bと、押し込み部材接触面13cと、底面接触面13bと対向する対向面13dとを有する。底面接触面13bと対向面13dとは接合体接触面13aに対して略垂直に設けられている。第2の押し込み部材14と接触する押し込み部材接触面13cは、接合体接触面13aに対して傾斜している。すなわち、底面接触面13bから対向面13dに向かって接合体接触面13aに近づくように傾斜している。
底面接触面13bと対向する対向面13dは底面接触面13bと略平行となるように設けられ、底面接触面13bと対向面13dとの長さW4は、接合体11の長さ、すなわち接合体に圧力が付与されるZ軸方向に対して垂直に交差するX軸方向の長さ以上であることが望ましい。接合体11の長さよりも短くなると、接合体11に対して均一に圧力をかけることが難しくなるためである。なお、対向面13dは底面接触面13bと必ずしも平行でなくともよい。
第2の押し込み部材14は、保持部材12に接触する保持部材接触面14bと、第1の底面12bに接触する底面接触面14cと、第1の押し込み部材13と接触する押し込み部材接触面14dと、底面接触面14cと対向する対向面14eとを有する。底面接触面14cと対向面14eとは保持部材接触面14bに対して略垂直に設けられている。第1の押し込み部材13と接触する押し込み部材接触面14dは、保持部材接触面14bに対して傾斜している。すなわち、底面接触面14cから対向面14eに向かって保持部材接触面14bから離間するように傾斜し、第1の押し込み部材13の押し込み部材接触面13cに沿うような角度で傾斜している。なお、本実施形態では第1の押し込み部材接触面13cに沿うような角度で傾斜しているが、加圧する圧力を調整するために必要に応じて異なる角度で傾斜させてもよい。
また、底面接触面14cと対向する対向面14eは底面接触面14cと略平行となるように設けられ、底面接触面14cと対向面14eとの長さW5は、接合体11の長さ以上であることが望ましい。そして、第1の押し込み部材13の底面接触面13bと対向面13dとの長さW4以上であることが望ましい。接合体11の長さあるいは第1の押し込み部材13の底面接触面13bと対向面13dとの長さW4よりも短くなると、接合体11に対して均一に圧力をかけることが難しくなるためである。なお、対向面14eは底面接触面14cと必ずしも平行でなくともよい。
この様な冶具10を用いて接合体11の接着剤組成物1を加熱硬化させるには、まず保持部材12に接合体11を第1の凹部C1aに配置する。この時、第1の底面12bと第1の側面12c、図示しない位置調整部材に接するように配置する。また、第1の側面12cに接合体11の第1の接着対象物2が接するように配置する。なお、第1の側面12cに第2の接着対象物3が接するように配置してもよい。
そして、第1の底面12bと位置調整部材、接合体11に接するように第1の押し込み部材13を配置する。この時、第1の押し込み部材13の底面接触面13bは第1の底面12bと接触し、第1の押し込み部材13の接合体接触面13aは接合体11の第2の接着対象物3と接するように配置する。なお、第1の接着対象物2が接するように配置してもよい。
その後、第1の底面12bと第1の側面12c、第1の押し込み部材13の押し込み部材接触面13c、そして位置調整部材に接するように第2の押し込み部材14を押し込む。この時、第2の押し込み部材14の底面接触面14cは第1の底面12bと接触し、第2の押し込み部材14の保持部材接触面14bは第1の側面12cと接触するように押し込む。
なお、第2の押し込み部材14の底面接触面14cは、加圧する程度に合わせて第1の底面12bと必ずしも接触しなくてもよい。加圧する力は、第2の押し込み部材14を第1の底面12bの方向へと押し込むにつれて高くなるが、第1の押し込み部材14を介して接合体11を加圧するため、接合体11に対して第1の押し込み部材13から均一な圧力を加えられるからである。
この様な冶具10を用いて接着剤組成物を押し広げるように加圧し、接合体11を形成することで、接着剤組成物の厚みの均一性を確保することが可能となり、接着層を形成した際の接着層の寸法精度を高くすることができる。
(第2の冶具の実施形態)
本実施形態では、保持部材が複数の部材から構成され、第1の押し込み部材と第2の押し込み部材の形状が異なる点で第1の冶具の実施形態とは異なる。図11(a)は、冶具を用いて接合体を固定した状態の断面図であり、図11(b)は保持部材の断面図である。図11(a)に示すように、冶具20は複数の部材から構成され、部材を組み合わせることで接合体11を保持するための凹部C2が形成されている保持部材21、保持部材21に配置される接合体11に接する第1の押し込み部材22と、第1の押し込み部材22と保持部材21との間に設けることで第1の押し込み部材22を介して接合体11を加圧するための第2の押し込み部材23とを有している。
また、冶具20は、保持部材21のY軸方向の少なくとも一方の端面に、X−Z平面と平行な面を持つ位置調整部材(図示せず)が接するように設けられている。そして、位置調整部材は凹部C2を覆うように設けられており、例えばネジ等で取り付けられている。なお、本実施形態では位置調整部材はネジ等で取り付けられているが、これに限られることはなく、保持部材12の部材の一部と一体となっていてもよい。
保持部材21及び位置調整部材は加熱温度に耐えられる素材で形成されており、例えば金属から形成されている。また、保持部材21は第1の部材21a、第2の部材21b、第3の部材21cの三つの部材から構成されている。
第1の部材21aは、柱状形状に形成されており、接触面21a−1上で接合体11と接する。また、第1の部材21aは接触面21a−1上で第2の部材21bと接し、例えばネジ等を用いて固定される。第2の部材21bが固定される位置は、接合体11を保持することが可能な位置であり、第1の部材21aの接触面21a−1の端部で固定される。なお、本実施形態では接触面21a−1の端部で固定されているが、接合体11を保持することが可能な位置であれば端部から離間した位置で固定されてもよい。
第2の部材21bは、段差を有する形状であり、厚みが厚い領域F1と厚みが薄い領域F2を有している。なお、厚みとは、接合体11を加圧するZ軸方向に対して垂直に交差するX軸方向の厚さである。厚みが厚い領域F1は接合体11を保持する領域であり、第2の部材21bの接合体接触面21b−1で接合体11と接する。厚みが薄い領域F2は第1の押し込み部材22と第2の押し込み部材23を保持する領域であり、押し込み部材接触面21b−2で第1の押し込み部材22と第2の押し込み部材23と接する。そして、接合体接触面21b−1と押し込み部材接触面21b−2は略平行となるように設けられており、接合体接触面21b−1と押し込み部材接触面21b−2との間にある段差面21b−3を介して接続している。
また、第2の部材21bの厚みが厚い領域F1は、接合体11を保持する際、接合体11が第1の部材21aから突出しない程度の厚さであり、かつ第2の部材21bの高さ(Z軸方向の長さ)が接合体11の高さ(Z軸方向の長さ)より高くならないよう設けられている。また、厚みが薄い領域F2は、第1の押し込み部材22と第2の押し込み部材23を保持する際、後述する第3の部材21cから突出しない程度の厚さとなるよう設けられている。なお、厚みが薄い領域F2は、第1の押し込み部材22と第2の押し込み部材23が突出するように設けてもよく、接合体11に対して第1の押し込み部材22から均一な圧力を加えられる厚みであればどの様な厚みであってもよい。
第3の部材21cは、X軸方向の長さが第1の部材21aと同じ程度の長さであり、柱状形状に形成されている。また、第3の部材21cの接触面21c−1上で第2の押し込み部材23と接する。
そして、第3の部材21cは接触面21c−1上で第2の部材21bと接し、例えばネジ等を用いて固定される。第2の部材21bが固定される位置は、第2の押し込み部材23を保持することが可能な位置であり、第3の部材21cの接触面21c−1の端部で固定される。また、第3の部材21cの接触面21c−1が第1の部材21aの接触面21a−1と略平行となるように固定される。なお、本実施形態では接触面21c−1の端部で固定されているが、第2の押し込み部材23を保持することが可能な位置であれば端部から離間した位置で固定されてもよい。
なお、本実施形態では保持部材21が三つの部材から構成されているが、接合体11と、第1の押し込み部材22、第2の押し込み部材23を配置することが可能であればこれに限られることはなく、第1の部材21aと第2の部材21b、または第2の部材21bと第3の部材21cが一体となり、二つの部材から構成されていても良い。また、第1の部材21aと第2の部材21bの一部と、第2の部材21bのその他の部分と第3の部材21cが一体となった二つの部材であってもよく、三つの部材が一体となっていてもよい。
図12(a)は第1の押し込み部材の断面図、図12(b)は第2の押し込み部材の断面図を示す。図11、図12(a)、(b)に示すように、第1の押し込み部材22は、柱状形状に形成されており、接合体11と、第2の部材21bの段差面21b−3とに接する接触面22aが設けられている。また、第2の部材21bの押し込み部材接触面21b−2と接する第2の部材接触面22bと、第2の押し込み部材23と接する接触面22cとが設けられている。
図11(a)、図12(a)、(b)に示すように、第2の押し込み部材23は、柱状形状に形成されており、接合体11を加圧する方向であるZ軸方向の厚みが、第1の押し込み部材22の厚みよりも厚くなるように形成されている。なお、第1の押し込み部材22と第2の押し込み部材23の厚みが同じであってもよく、第1の押し込み部材21の厚みの方が厚くなるように形成されていてもよい。
また、図11、図12(a)、(b)に示すように、第2の押し込み部材23は、第1の押し込み部材22と接する押し込み部材接触面23aと、第2の部材21bの押し込み部材接触面21b−2と接する第2の部材接触面23bと、第3の部材21cと接触する第3の部材接触面23cとを有している。
この様な冶具20を用いて接合体11の接着剤組成物1を加熱硬化させるには、まず第1の部材21a、第2の部材21b、第3の部材21cを用いて保持部材21を組み立て、接合体11を第1の部材21a上に配置する。この時、第1の部材21aの接触面21a−1と、第2の部材21bの接合体接触面21b−1、図示しない位置調整部材に接するように配置する。また、第1の部材21aの接触面21a−1に接合体11の第1の接着対象物2、または第2の接着対象物3のどちらか一方が接するように配置する。
そして、第1の押し込み部材22の接触面22aを、接合体11と、第2の部材21bの段差面21b−3と、位置調整部材に接するように第1の押し込み部材22を配置する。また、第1の押し込み部材22の第2の部材接触面22bが第2の部材21bの押し込み部材接触面21b−2と接するように配置する。なお、第1の押し込み部材22は、第2の部材21bの押し込み部材接触面21b−2と接触しなくてもよく、接合体11と、第2の部材21bの段差面21b−3とに接するように配置すればよい。
その後、第2の押し込み部材23を、第1の押し込み部材22の押し込み部材接触面22cと、第2の部材21bの押し込み部材接触面21b−2と、第3の部材21cの接触面21c−1と、位置調整部材に接するように配置する。なお、第2の押し込み部材23は、第2の部材21bの押し込み部材接触面21b−2と接触しなくてもよい。加圧する力は第1の押し込み部材22を介して接合体11を加圧するため、接合体11に対して第1の押し込み部材22から均一な圧力を加えられるからである。
この様な冶具20を用いて接着剤組成物を押し広げるように加圧し、接合体11を形成することで、接着剤組成物の厚みの均一性を確保することが可能となり、接着層を形成した際の接着層の寸法精度を高くすることができる。
工程4:接合体の接着剤組成物を硬化させて接着層を形成するように加熱する工程
工程4では、形成した接合体の接着剤組成物を加熱硬化させる工程である。この時、接合体が冶具で固定された状態で加熱硬化を行う。なお、加熱硬化する際に冶具で固定された状態で行わなくてもよく、他の冶具で固定し直してもよく、また冶具で固定せずに加熱硬化を行ってもよい。
加熱温度は、接着対象物の材質、接着組成物の材質、冶具の材質、加熱時間等により異なるが、接着剤組成物が硬化する温度、例えば100℃〜200℃である。
本開示の接着方法は、第1の接着対象物及び第2の接着対象物に磁石(例えば、R−T−B系焼結磁石)を用いることにより、積層磁石を得ることができる。
すなわち、第1の磁石と第1の磁石上に設けられる接着層と、接着層上に設けられる第2の磁石と、を有し、接着層は、接着層の厚み(μm)をy、係数をa、フィラーの粒径(D50)(μm)をb、接着層に含まれる熱硬化性樹脂の厚み(μm)をc、フィラーと、接着層に含まれる熱硬化性樹脂との質量混合比をdとしたとき、(1)、(2)、(3)式を満たすことにより、積層磁石を得ることができる。
10≦y≦50 (1)
0.95×a×b+c≦y≦1.05×a×b+c (2)
a=1.94×d+0.68 (3)
実施例1
本実施例では、第1の接着対象物及び第2の接着対象物として、縦8mm×横8mm×高さ8mmの寸法で、28wt%Nd−70wt%Fe−1wt%B−1wt%Co組成のR−T−B系焼結磁石を使用した。また、熱硬化性樹脂として粘度が100Pa・s以下の一液性エポキシ樹脂を使用した。フィラーはアルミナを使用した。
まず、接着剤組成物を準備した。具体的には、フィラーの粒径(D50)が3.4μm、8μm、10μmのものを準備し、接着層に含まれる熱硬化性樹脂の厚みが約10μmとなるように調整した熱硬化性樹脂を準備した上で、フィラーと、接着層に含まれる熱硬化性樹脂の質量混合比(フィラーの質量/接着層に含まれる熱硬化性樹脂の質量)が0、0.3、0.6、0.9、1.25となるようにそれぞれ混合した。なお、フィラーの粒径(D50)は(株)日本レーザー製 HELOS&RODESを使用し、フランホーファ法(レーザー回折)により測定を行った。
次に、第1の接着対象物(R−T−B系焼結磁石)上に図1のように接着剤組成物をそれぞれ塗布した。
そして、接着剤組成物が塗布された第1の接着対象物(R−T−B系焼結磁石)上に第2の接着対象物(R−T−B系焼結磁石)を設けて接合し、接合体を形成した。なお、接合は、第2の冶具の実施形態で記載した冶具を用いた。
その後、接着剤組成物が硬化するまで第2の冶具に固定された接合体を第2の冶具ごと加熱した。
加熱後に第2の冶具から接合体を取り出し、得られた積層磁石の接着層厚みを測定した。
なお、接着層厚みは、断面を切断研磨して断面画像を撮り、画像解析ツールを使用して断面画像データから接着層の色(すなわち加熱硬化後の熱硬化性樹脂の色とフィラーの色)を識別し、接着層の面積から平均厚みを算出して求めた。また、熱硬化性樹脂の厚みは、加熱硬化後の断面を切断研磨して断面画像を撮り、画像解析ツールを使用して断面画像データから熱硬化性樹脂の色を識別し、熱硬化性樹脂の面積から平均厚みを算出した。
図13は、接着層厚みに対するフィラーの粒径(D50)と、フィラーと接着層に含まれる熱硬化性樹脂の質量混合比の関係をプロットで示したものである。また、混合比ごとに接着層厚みとフィラーの粒径(D50)の相関関係を示すために、混合比ごとに近似値を求めて示した。
質量混合比が0の場合(フィラーを混合しない場合)、接着層に含まれる熱硬化性樹脂の厚みが約10μmであったため、接着層厚みは熱硬化性樹脂の厚みと同じ約10μmであった。
質量混合比が0.3の場合、接着層に含まれる熱硬化性樹脂に加えてフィラーが混合されるため、接着層厚みは熱硬化性樹脂の厚み(約10μm)よりも厚くなった。混合する粒径が大きくなればなるほど接着層厚みが厚くなり、一次関数の相関があることが分かった。
質量混合比が0.6の場合、接着層厚みは混合する粒径が大きくなればなるほど接着層厚みが厚くなり、質量混合比が0.3の場合よりも一次関数の傾きは大きくなった。なお、接着層に含まれる熱硬化性樹脂の厚みは約10μmである。
質量混合比が0.9の場合も質量混合比が0.3、0.6の場合と同様に、接着層厚みは混合する粒径が大きくなればなるほど接着層厚みが厚くなり、一次関数の傾きについては質量混合比が0.3、0.6より大きくなった。なお、接着層に含まれる熱硬化性樹脂の厚みは約10μmである。
質量混合比が1.25の場合も、接着層厚みは混合する粒径が大きくなればなるほど接着層厚みが厚くなり、一次関数の傾きが一番大きくなった。なお、接着層に含まれる熱硬化性樹脂の厚みは約10μmである。
これらの結果から、接着層厚みに対して、フィラーの粒径(D50)と、フィラーと接着層に含まれる熱硬化性樹脂の質量混合比との間に一次関数の相関関係が存在することが分かる。また、フィラーの混合状態等を考慮して±5%の変動があることを考慮すると、本開示の(2)式で示すことができる。
更に、フィラーの粒径(D50)と、フィラーと接着層に含まれる熱硬化性樹脂の質量混合比の一次関数の傾き(係数α)に関する相関関係の有無を検討するため、図14に示すように各質量混合比(0.3、0.6、0.9、1.25)の一次関数の傾き(係数α)をプロットしたところ、傾き(係数α)も相関関係があることがわかった。また、近似値をとると本開示の(3)式に示すように、一次関数の相関関係があることがわかった。
このことから、言い換えれば(1)式に示す範囲内で(2)及び(3)式の相関関係を満たすようにフィラーの粒径(D50)と、接着層に含まれる熱硬化性樹脂の厚みと、フィラーと接着層に含まれる熱硬化性樹脂の質量混合比を調整して接着剤組成物を準備することで、目標とする接着層厚みを得ることが可能である。
例えば、図13に示す通り、目標とする接着層厚みが20μmであったとすると、質量混合比が0.3の場合はフィラーの粒径(D50)が約8.5μmのものを準備すればよい。また、質量混合比が0.6の場合はフィラーの粒径(D50)が約5.5μmのものを準備すればよく、質量混合比が0.9の場合はフィラーの粒径(D50)が約4μmのものを準備し、質量混合比が1.25の場合はフィラーの粒径(D50)が約3μmのものを準備すればよい。
このように、(1)式に示す範囲内で目標とする接着層厚みを設定し、(3)式で求めた一次関数の傾き(係数α)を(2)式に適用してあらかじめ準備を行うことが可能になるため、寸法精度の高い接着を行うことが可能になる。
実施例2
R−T−B系焼結磁石の寸法が縦6mm×横43mm×高さ8mmである以外は実施例1と同様にして第1及び第2の接着対象物を準備した。また、実施例1と同様に、熱硬化性樹脂は粘度が100Pa・s以下の一液性エポキシ樹脂を使用し、フィラーはアルミナを使用した。
本実施例について、図15(a)、(b)、図16を用いて説明する。図15(a)は接着剤組成物を塗布した状態を示す斜視図であり、(b)は加熱硬化後の積層磁石の斜視図である。図16は各サンプルの接着層厚みの変位を示すグラフである。
本実施例では、第1の接着対象物及び第2の接着対象物に、接着面が長方形に形成されているR−T−B系焼結磁石を用いて積層磁石を作成し、その寸法精度を測定した。接着剤組成物の準備では、接着層の狙い厚みを20μmとし、接着層に含まれる熱硬化樹脂の厚みは10μmであり、用いたフィラーの粒径(D50)は3μmであり、フィラーと接着層に含まれる熱硬化性樹脂との質量混合比が1.25となるものを用いた。なお、これらは本開示の式(1)〜(3)を満足している。また、フィラーの粒径(D50)は(株)日本レーザー製 HELOS&RODESを使用し、フランホーファ法(レーザー回折)により測定を行った。
そして、図15(a)に示すように、接着剤組成物31を第1の接着対象物32の長辺方向(図中D9方向)の中心線X9に線対称となるように所定の間隔をあけ、かつ短辺方向(図中D10方向)の中心線X10に線対称となるように中心線X10上に所定の間隔をあけて点状に8箇所塗布した。この時、接着剤組成物31が塗布された第1の接着対象物32上に第2の接着対象物33を設けて加圧したとき、図15(b)に示すように接着面M5からはみ出さずに略円状に押し広がるように塗布した。また、接着剤組成物31同士が重ならないような位置に塗布した。
その後、接着剤組成物31が塗布された第1の接着対象物32上に第2の接着対象物33を設けて接着剤組成物31を押し広げるように加圧し、接合体を形成した。
そして、第1の冶具の実施形態で記載した冶具を用いて接合体に均一に圧力をかけて、狙いの接着層厚みに固定した後に接着剤組成物が硬化するまで冶具ごと加熱し、図15(b)に示すような積層磁石30を作成した。なお、この積層磁石30は接着層34の寸法精度を測定するため、サンプルとして30個作成した。
次に、図15(b)に示すように、積層磁石30の接着層34の寸法精度を調べるため、30サンプル分の積層磁石30の5か所(a点、b点、c点、d点、e点)の接着層34の厚みを測定し、5か所のうちの最大厚みと最小厚みの差を求め変位(mm)を求めた。なお、a点、b点、c点は、長辺方向D9の中心線X9上の位置であり、b点、d点、e点は、短辺方向D10の中心線X10上の位置である。また、各点は線対象となるように設定した。接着層厚みは、断面を切断研磨して断面画像を撮り、画像解析ツールを使用して断面画像データから接着層の色(すなわち加熱硬化後の熱硬化性樹脂の色とフィラーの色)を識別し、接着層の面積から平均厚みを算出して求めた。
その結果、図16に示すようにいずれのサンプルも変位が0.01mm以下となり、サンプル間での変位のばらつきが小さい結果となった。すなわち、寸法精度の高い積層磁石を作成することが出来た。
1、31…接着剤組成物
2、2a、2b、2c、2d、32…第1の接着対象物
3、33…第2の接着対象物
10、20…冶具
11…接合体
12、21…保持部材
13、22…第1の押し込み部材
14、23…第2の押し込み部材
21a…第1の部材
21b…第2の部材
21c…第3の部材
30…積層磁石
34…接着層

Claims (12)

  1. 接着剤組成物を準備する工程と、
    第1の接着対象物上に前記接着剤組成物を塗布する工程と、
    前記接着剤組成物が塗布された前記第1の接着対象物上に第2の接着対象物を設けて接合し、接合体を形成する工程と、
    前記接合体の前記接着剤組成物を硬化させて接着層を形成するように加熱する工程と、
    を含み、
    前記接着剤組成物を準備する工程では、前記接着層の厚み(μm)をy、係数をa、フィラーの粒径(D50)(μm)をb、前記接着層に含まれる熱硬化性樹脂の厚み(μm)をc、フィラーと、前記接着層に含まれる熱硬化性樹脂との質量混合比をdとしたとき、(1)、(2)、(3)式を満たすように準備する接着方法。
    10≦y≦50 (1)
    0.95×a×b+c≦y≦1.05×a×b+c (2)
    a=1.94×d+0.68 (3)
  2. 前記フィラーの粒度分布は、前記フィラーの粒径(D50)が前記フィラーの最大粒径の1/2以下である請求項1に記載の積層磁石。
  3. 前記第1の接着対象物上に塗布する前記接着剤組成物の粘度は、20Pa・s以上〜500Pa・s以下である請求項1または請求項2に記載の接着方法。
  4. 前記塗布する工程では、前記接着剤組成物を前記第1の接着対象物上に複数個所に塗布し、前記第1の接着対象物上に第2の接着対象物を設けて接合することで塗布された少なくとも1箇所が加圧されて広がった時の長半径又は短半径を基準としたとき、前記第1の接着対象物と前記第2の接着対象物との間で押し広がった時の前記接着剤組成物同士の重なりが、塗布した時の中心から長半径又は短半径の1/2以下となるように塗布する請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の接着方法。
  5. 前記塗布する工程では、前記接着剤組成物を前記第1の接着対象物上に複数個所に塗布し、前記第1の接着対象物上に第2の接着対象物を設けて接合することで塗布された少なくとも1箇所が加圧されて広がった時の半径を基準としたとき、前記第1の接着対象物と前記第2の接着対象物との間で押し広がった時の前記接着剤組成物同士の重なりが、塗布した時の中心から半径の1/2以下となるように塗布する請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の接着方法。
  6. 前記接着層の厚みの変位は0.01mm以下である請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の接着方法。
  7. 前記フィラーの最大粒径は、前記接着層の厚みから前記接着層に含まれる熱硬化性樹脂の厚みを差し引いた大きさ以下である請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の接着方法。
  8. 前記第1の接着対象物と前記第2の接着対象物は磁石である請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の接着方法。
  9. 第1の磁石と、
    前記第1の磁石上に設けられる接着層と、
    前記接着層上に設けられる第2の磁石と、を有し、
    前記接着層は、
    前記接着層の厚み(μm)をy、係数をa、フィラーの粒径(D50)(μm)をb、前記接着層に含まれる熱硬化性樹脂の厚み(μm)をc、フィラーと、前記接着層に含まれる熱硬化性樹脂との質量混合比をdとしたとき、(1)、(2)、(3)式を満たす積層磁石。
    10≦y≦50 (1)
    0.95×a×b+c≦y≦1.05×a×b+c (2)
    a=1.94×d+0.68 (3)
  10. 前記フィラーの粒度分布は、前記フィラーの粒径(D50)が前記フィラーの最大粒径の1/2以下である請求項9に記載の積層磁石。
  11. 前記接着層の厚みの変位は0.01mm以下である請求項9または請求項10に記載の積層磁石。
  12. 前記フィラーの最大粒径は、前記接着層の厚みから前記接着層に含まれる熱硬化性樹脂の厚みを差し引いた大きさ以下である請求項9乃至請求項11のいずれかに記載の積層磁石。
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