JP2020088349A - フィルムコンデンサ用封止樹脂組成物、及びフィルムコンデンサ - Google Patents

フィルムコンデンサ用封止樹脂組成物、及びフィルムコンデンサ Download PDF

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Abstract

【課題】透湿性が低く、成形性、耐クラック性、難燃性、及び熱伝導性に優れた硬化物を得ることができるフィルムコンデンサ用封止樹脂組成物、並びに当該フィルムコンデンサ用封止樹脂組成物を用いたフィルムコンデンサを提供する。【解決手段】フィルムコンデンサ用封止樹脂組成物は、熱硬化性樹脂、無機充填材(ただし、水酸化アルミニウムを除く)及び水酸化アルミニウムを含み、前記水酸化アルミニウムの付着水分量が0.2〜0.6質量%である。【選択図】なし

Description

本発明は、フィルムコンデンサ用封止樹脂組成物、及びフィルムコンデンサに関する。
コンデンサの一種として、可撓性のある樹脂フィルムを誘電体として用いたフィルムコンデンサがある。フィルムコンデンサとして、例えば、特許文献1にはコンデンサ素子と、当該コンデンサ素子の一対の引出電極に接続された一対の外部引き出し端子と、前記コンデンサ素子を収容するケースと、当該ケース内に充填され、前記コンデンサ素子及び外部引き出し端子の少なくとも一部を被覆する充填樹脂とを備えたフィルムコンデンサが開示されている。また、特許文献2には、両端面に一対の電極引き出し用の金属電極が形成されてなるフィルムコンデンサ素子と、前記一対の金属電極のそれぞれに電気的に接続された外部引き出し端子と、前記外部引き出し端子の一部及び前記フィルムコンデンサ素子の全体を外装する外装樹脂とを有するケースレスフィルムコンデンサが開示されている。
フィルムコンデンサ内に外部から水分が浸入すると、フィルムコンデンサ素子内でアルミニウムや亜鉛などからなる金属薄膜電極(蒸着金属)が電流によって水分と反応し、水酸化アルミニウムなどの不導体を生成(陽極酸化)してフィルムコンデンサの静電容量を減少させてしまう。そのため、透湿性の低いフィルムコンデンサが求められている。
特開2017−183752号公報 特開2018−160498号公報
上述の特許文献1及び特許文献2に記載のフィルムコンデンサにおいても耐湿性の向上が図られているが、十分なものではない。
また、フィルムコンデンサは様々な使用環境でも耐えられる必要があり、外装樹脂は冷熱サイクル時にクラックが入らないようにする必要がある。さらに、家電用、車両用のフィルムコンデンサの外装樹脂には難燃性が求められ、車載用のフィルムコンデンサの外装樹脂には熱伝導性が求められる。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、透湿性が低く、成形性、耐クラック性、難燃性、及び熱伝導性に優れた硬化物を得ることができるフィルムコンデンサ用封止樹脂組成物、並びに当該フィルムコンデンサ用封止樹脂組成物を用いたフィルムコンデンサを提供することを目的とする。
本発明者は、上記の課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、付着水分量が特定の範囲内の水酸化アルミニウムを含有したフィルムコンデンサ用封止樹脂組成物が上記課題を解決することを見出した。
本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち、本発明は、以下の[1]〜[7]を提供する。
[1](A)熱硬化性樹脂、(B)無機充填材(ただし、(C)水酸化アルミニウムを除く)、及び(C)水酸化アルミニウムを含み、前記(C)水酸化アルミニウムの付着水分量が0.2〜0.6質量%であることを特徴とするフィルムコンデンサ用封止樹脂組成物。
[2]前記(C)水酸化アルミニウムの平均粒子径が0.1〜5μmであることを特徴とする上記[1]に記載のフィルムコンデンサ用封止樹脂組成物。
[3]前記樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度未満での線膨張係数α1が15〜35ppm/℃であり、当該硬化物のガラス転移温度以上での線膨張係数α2が45〜105ppm/℃であることを特徴とする上記[1]又は[2]に記載のフィルムコンデンサ用封止樹脂組成物。
[4]前記(B)無機充填材の平均粒子径が5〜40μmであることを特徴とする上記[1]〜[3]のいずれかに記載のフィルムコンデンサ用封止樹脂組成物。
[5]前記(B)無機充填材がシリカを含有しており、当該(B)無機充填材中のシリカ含有量が50〜90質量%であることを特徴とする上記[1]〜[4]のいずれかに記載のフィルムコンデンサ用封止樹脂組成物。
[6]前記(A)熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂及びポリエステル樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする上記[1]〜[5]のいずれかに記載のフィルムコンデンサ用封止樹脂組成物。
[7]フィルムコンデンサ素子が上記[1]〜[6]のいずれかに記載のフィルムコンデンサ用封止樹脂組成物の硬化物で外装されてなるフィルムコンデンサ。
本発明によれば、透湿性が低く、成形性、耐クラック性、難燃性、及び熱伝導性に優れた硬化物を得ることができるフィルムコンデンサ用封止樹脂組成物、並びに当該フィルムコンデンサ用封止樹脂組成物を用いたフィルムコンデンサを提供することができる。
本発明のフィルムコンデンサの一例を概略的に示す断面図である。
以下、本発明について詳細に説明する。
[フィルムコンデンサ用封止樹脂組成物]
本実施形態のフィルムコンデンサ用封止樹脂組成物(以下、単に樹脂組成物ともいう)は、(A)熱硬化性樹脂、(B)無機充填材(ただし、(C)水酸化アルミニウムを除く)、及び(C)水酸化アルミニウムを含み、
上記(C)水酸化アルミニウムの付着水分量が0.2〜0.6質量%であることを特徴とする。
本発明者は、水酸化アルミニウムの付着水分量を上げると樹脂組成物の粘度が上昇するが、樹脂組成物中に無機充填材を多量に含有させることができず、一方、水酸化アルミニウムの付着水分量を下げると樹脂組成物中に無機充填材を多量に含有させることができるが、樹脂組成物の粘度が低下することを見出した。このような両者の相反する性質から、(C)成分の水酸化アルミニウムの付着水分量について最適範囲を見出した。
本実施形態で用いる(A)成分の熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。中でも、硬化温度とフィルムコンデンサの耐熱の観点から、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂及びポリエステル樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、エポキシ樹脂がより好ましい。
上記エポキシ樹脂としては、1分子中に2個以上のエポキシ基を有するものであれば、分子構造、分子量などは特に制限されるものではなく、一般に用いられているものを用いることができる。例えば、ビスフェノール型、ノボラック型、ビフェニル型等の芳香族系エポキシ樹脂、ポリカルボン酸のグリシジルエーテル型、シクロヘキサン誘導体等のエポキシ化によって得られる脂環族系エポキシ樹脂等が挙げられる。これらは、単独で、または2種以上を混合して使用することができる。
上記エポキシ樹脂のエポキシ当量は、硬化性の観点から、150〜230の範囲が好ましく、160〜200の範囲がより好ましい。また、エポキシ樹脂は、常温(25℃)で液状であることが好ましい。
樹脂組成物中に含まれる(A)成分の含有量は、好ましくは5〜30質量%、より好ましくは6〜25質量%、更に好ましくは6〜20質量%である。(A)成分の含有量を5質量%以上とすることで、成形性が良好になり、30質量%以下とすることで、硬化物の機械的強度の低下を防ぐことができる。
本実施形態で用いる(B)成分の無機充填材(ただし、(C)水酸化アルミニウムを除く)としては、例えば、シリカ、アルミナ、マグネシア、窒化硼素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、タルク、炭酸カルシウム、チタンホワイト、水酸化アルミニウム等を用いることができる。中でもシリカが好ましく、シリカとしては、球状溶融シリカ、結晶シリカ等を使用することができる。シリカを用いることによりフィルムコンデンサ用封止樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度未満での線膨張係数α1及び当該硬化物のガラス転移温度以上での線膨張係数α2を後述の範囲内とすることができる。
上記(B)成分は、単独で、または2種以上を混合して使用することができる。
(B)成分の無機充填材の平均粒子径は、機械強度、樹脂粘度、流動性の観点から、好ましくは5〜40μm、より好ましくは10〜35μm、更に好ましくは15〜35μmである。
なお、上記平均粒子径は、JIS Z8825(2013)に準拠した方法でレーザー法粒子測定器によって求められる体積加積曲線上の50質量%値で示される粒径(体積平均粒子径d50)である。
(B)成分の無機充填材中に含まれるシリカの含有量は、好ましくは50〜90質量%、より好ましくは60〜90質量%である。シリカの含有量が上記範囲内であると、樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度未満での線膨張係数α1、及び当該硬化物のガラス転移温度以上での線膨張係数α2を後述の範囲内とすることができる。また、シリカの含有量が90質量%以下であると、樹脂組成物の硬化物の難燃性を向上させることができる。
(B)成分の無機充填材として、シリカとアルミナを併用することが熱伝導性の観点から好ましい。シリカとアルミナを併用する場合、(B)成分の無機充填材中に含まれるアルミナの含有量は、好ましくは10〜50質量%、より好ましくは10〜40質量%、更に好ましくは12〜30質量%、より更に好ましくは12〜20質量%である。
また、(B)成分の無機充填材として、シリカと水酸化アルミニウム(ただし、(C)成分の水酸化アルミニウムを除く)を併用することが難燃性の観点から好ましい。シリカと水酸化アルミニウムを併用する場合、(B)成分の無機充填材中に含まれる水酸化アルミニウムの含有量は、好ましくは5〜50質量%、より好ましくは10〜45質量%である。
樹脂組成物中に含まれる(B)成分の含有量は、好ましくは50〜80質量%、より好ましくは55〜75質量%、更に好ましくは60〜70質量%である。(B)成分の含有量が50質量%以上であると、樹脂組成物の絶縁信頼性が良好になり、80質量%以下であると、樹脂組成物の成形性が良好になる。
本実施形態で用いる(C)成分の水酸化アルミニウムは、付着水分量が0.2〜0.6質量%である。付着水分量が0.2質量%未満であると樹脂組成物の硬化物の透湿性が高くなり過ぎるおそれがあり、0.6質量%を超えると樹脂組成物中の(B)成分の無機充填材の含有量が低下するおそれがある。このような観点から、(C)成分の水酸化アルミニウムの付着水分量は、好ましくは0.3〜0.6質量%である。
なお、上記(C)成分の水酸化アルミニウムの付着水分量は、JIS K 0067(1992)に準じて測定することができ、具体的には実施例に記載の方法により測定することができる。
また、(C)成分の水酸化アルミニウムの付着水分量は、(C)成分の水酸化アルミニウムを加熱乾燥、又は吸湿させることにより上記範囲内に調製することができる。
(C)成分の水酸化アルミニウムの平均粒子径は、樹脂組成物への分散性の観点から、好ましくは0.1〜5μm、より好ましくは0.5〜2.5μmである。平均粒子径が0.1μm以上であれば適度なチキソ性を与えることができ、5μm以下であれば、(C)成分の水酸化アルミニウム自身の粒子径による沈降速度低減効果が得られる。
なお、上記平均粒子径は、JIS Z8825(2013)に準拠した方法でレーザー法粒子測定器によって求められる体積加積曲線上の50質量%値で示される粒径(体積平均粒子径d50)である。
樹脂組成物中に含まれる(C)成分の含有量は、好ましくは2〜20質量%、より好ましくは4〜18質量%、更に好ましくは6〜15質量%である。(C)成分の含有量が2質量%以上であると適正な粘度になり、沈降防止効果が得られ、また、透湿性を抑制することができ、20質量%以下であると成形性が良好になる。
樹脂組成物中に含まれる(C)成分の水酸化アルミニウムと(B)成分の無機充填材との含有量比[(C)/(B)]は、質量比で好ましくは1/10〜1/2、より好ましくは1/8〜1/4である。含有量比[(C)/(B)]が上記範囲内であると、樹脂組成物の硬化物の難燃性を向上させることができる。
(A)成分の熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用いる場合、樹脂組成物中に酸無水物を含有させることが好ましい。
酸無水物としては、通常、エポキシ樹脂の硬化剤として用いられる分子中に酸無水物基を有するものであれば特に制限なく用いることができ、例えば、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸(Me−HHPA)、メチルテトラヒドロ無水フタル酸(Me−THPA)、テトラヒドロ無水フタル酸(THPA)等の脂環式酸無水物、無水フタル酸等の芳香族酸無水物、脂肪族二塩基酸無水物(PAPA)等の脂肪族酸無水物等が挙げられる。中でも、脂環式酸無水物を好ましく用いることができる。
樹脂組成物中に含まれる酸無水物の含有量は、好ましくは5〜30質量%、より好ましくは6〜25質量%、更に好ましくは8〜20質量%である。酸無水物の含有量を5質量%以上とすることで、樹脂の硬化が十分に進み、30質量%以下とすることで、耐熱性の低下を抑制することができる。
(A)成分の熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用いる場合、樹脂組成物中にさらに硬化促進剤を含有させることが好ましい。
硬化促進剤としては、一般にエポキシ樹脂の硬化に使用されている硬化促進剤を使用することができる。硬化促進剤としては、特に制限されないが、アミン系硬化促進剤が好ましい。アミン系硬化促進剤の市販品としては、U−CAT2030(サンアプロ(株)製)等を使用することができる。
硬化促進剤の含有量は、酸無水物100質量部に対して、好ましくは0.1〜5質量部、より好ましくは0.2〜3質量部、更に好ましくは0.5〜2質量部である。硬化促進剤の含有量を0.1質量部以上とすることで、エポキシ樹脂組成物の硬化性がより良好になり、5質量部以下とすることで、エポキシ樹脂組成物のポットライフを長くすることができる。
さらに、本実施形態のフィルムコンデンサ用封止樹脂組成物は、カップリング剤を含有することが好ましい。カップリング剤を含有することにより、(B)成分の無機充填材の表面改質が行われて、さらに樹脂組成物の絶縁信頼性が良好になる。
カップリング剤としては、シランカップリング剤、チタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等が挙げられる。耐湿性、強度向上の観点から、シランカップリング剤が好ましく、特にエポキシシランカップリング剤が好ましい。
エポキシシランカップリング剤としては、例えば、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業(株)製、商品名:KBE−402)、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン((株)NUC製、商品名:A−187)、(エボニックジャパン社製、商品名:Dynasylan(登録商標)GLYMO)、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン((株)NUC製、商品名:A−186)等が挙げられる。これらは、単独で、または2種以上を混合して使用することができる。
カップリング剤を使用する場合その含有量は、樹脂組成物中、好ましくは0.01〜3質量%、より好ましくは0.05〜2質量%である。カップリング剤の含有量が上記範囲内であると(B)成分の無機充填材の表面改質がより効果的に行われる。
本実施形態のフィルムコンデンサ用封止樹脂組成物においては、上記成分に加えて、必要に応じて、かつ本発明の趣旨に反しない限度において、この種の樹脂組成物に一般に含有される成分を含有することができる。このような成分としては、消泡剤、酸化防止剤、着色剤等が挙げられる。
本実施形態のフィルムコンデンサ用封止樹脂組成物中に含まれる上記(A)成分〜(C)成分の合計含有量は、好ましくは70〜100質量%、より好ましくは75〜98質量%、更に好ましくは80〜95質量%である。
本実施形態のフィルムコンデンサ用封止樹脂組成物は、(A)熱硬化性樹脂、(B)無機充填材(ただし、(C)水酸化アルミニウムを除く)、及び(C)水酸化アルミニウム、並びに必要に応じて含有される任意成分を混合することにより製造することができる。
ここで、(A)熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用いる場合、本実施形態のフィルムコンデンサ用封止樹脂組成物は、主剤と硬化剤とからなる2液性のエポキシ樹脂組成物とすることができる。2液性のエポキシ樹脂組成物とした場合、その使用時に主剤と硬化剤とが混合される。
2液性のエポキシ樹脂組成物としては、例えば、(A)熱硬化性樹脂としてのエポキシ樹脂、(B)無機充填材(ただし、(C)水酸化アルミニウムを除く)、及び(C)水酸化アルミニウムを含有する主剤と、酸無水物及び硬化促進剤を含有する硬化剤とからなるものが挙げられる。
なお、(B)成分の無機充填材を主剤、及び硬化剤に配分してもよく、その場合には、主剤、及び硬化剤を混合した後の無機充填材の含有量が、上記で説明した無機充填材の含有量となるように調製すればよい。また、(C)成分の水酸化アルミニウムを主剤、及び硬化剤に配分してもよく、その場合には、主剤、及び硬化剤を混合した後の無機充填材の含有量が、上記で説明した水酸化アルミニウムの含有量となるように調製すればよい。
本実施形態のフィルムコンデンサ用封止樹脂組成物の60℃における粘度は、好ましくは20〜300dPa・s、より好ましくは30〜250dPa・sである。また、上記主剤の70℃における粘度は、好ましくは50〜800dPa・s、より好ましくは60〜600dPa・sである。また、上記硬化剤の70℃における粘度は、好ましくは5〜60dPa・s、より好ましくは5〜50dPa・sである。
なお、上記樹脂組成物の粘度、主剤及び硬化剤の粘度は、いずれもB型粘度計を用いて回転速度1.5rpmの条件で測定した値である。
本実施形態のフィルムコンデンサ用封止樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度未満での線膨張係数α1は、好ましくは15〜35ppm/℃、より好ましくは18〜32ppm/℃、更に好ましくは20〜30ppm/℃である。線膨張係数α1が15〜35ppm/℃の範囲にあるとフィルムコンデンサ構成部材と樹脂組成物の線膨張係数が近くなり、線膨張係数差に起因するクラック発生を抑制できる。
また、本実施形態のフィルムコンデンサ用封止樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度以上での線膨張係数α2は、好ましくは45〜105ppm/℃、より好ましくは50〜100ppm/℃、更に好ましくは55〜95ppm/℃である。線膨張係数α2が45〜105ppm/℃の範囲にあるとフィルムコンデンサ構成部材と樹脂との熱応力によるクラック発生を抑制できる。
なお、上記線膨張係数α1及びα2は、実施例に記載の方法により測定することができる。
本実施形態のフィルムコンデンサ用封止樹脂組成物の硬化物の透湿性は、好ましくは13g/m×24h以下、より好ましくは10g/m×24h以下、更に好ましくは8g/m×24h以下である。
なお、上記透湿性は、JIS Z0208(1976)に準拠して測定することができる。具体的には実施例に記載の方法により測定することができる。
[フィルムコンデンサ]
本実施形態のフィルムコンデンサは、フィルムコンデンサ素子が上記フィルムコンデンサ用封止樹脂組成物の硬化物で外装されてなる。したがって、透湿性が低く、静電容量を高めることができ、信頼性に優れたフィルムコンデンサとすることができる。
図1は、ケースモールド型のフィルムコンデンサを模式的に示す断面図である。ケースモールド型フィルムコンデンサ10では、フィルムコンデンサ素子1の両端面に設けられた電極2にバスバー3を接続し、フィルムコンデンサ素子1及びバスバー3を上面開口型のケース4の収容部に収容した状態となっている。ケース4の収容部には、モールド樹脂として本発明のフィルムコンデンサ用封止樹脂組成物5が充填されており、フィルムコンデンサ素子1を外部環境から保護している。なお、ケース4は必須ではなく、フィルムコンデンサ用封止樹脂組成物5自体をフィルムコンデンサ素子1の外装としてもよい。
フィルムコンデンサ素子1は、例えば、ポリプロピレンなどからなる誘電体フィルムの少なくとも片面にアルミニウムを蒸着して金属層(蒸着電極)を形成した金属化フィルムを一対とし、これら一対の金属化フィルムが重ね合わせられ、巻回して形成される。
バスバー3は、例えば銅などの金属材料からなり、正極バスバーと負極バスバーの2つから構成される。本実施形態において、正極バスバー及び負極バスバーは同形状を有しており、一方の極性のバスバーを他方のバスバーとして兼用することができる。
次に実施例により、本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
〔水酸化アルミニウムの付着水分量の調製〕
(調製例1:水酸化アルミニウム(c−1)(付着水分量:0.3質量%)の調製)
水酸化アルミニウム〔昭和電工製、商品名:H42M、平均粒子径:1μm〕300gを採取し、温度40℃、湿度90%雰囲気下で水分量が0.3質量%となるまで吸湿させ水酸化アルミニウム(c−1)〔付着水分量:0.3質量%〕を得た。
(調製例2:水酸化アルミニウム(c−2)(付着水分量:0.6質量%)の調製)
温度40℃、湿度90%雰囲気下で水分量が0.6質量%となるまで吸湿させたこと以外は調製例1と同様にして、水酸化アルミニウム(c−2)〔付着水分量:0.6質量%〕を得た。
(調製例3:水酸化アルミニウム(x−1)(付着水分量:0.1質量%)の調製)
水酸化アルミニウム〔昭和電工製、商品名:H42M、平均粒子径:1μm〕300gを採取し、温度120℃で水分量が0.1質量%となるまで加熱乾燥し、水酸化アルミニウム(x−1)〔付着水分量:0.1質量%〕を得た。
(調製例4:水酸化アルミニウム(x−2)(付着水分量:0.1質量%)の調製)
水酸化アルミニウム〔昭和電工製、商品名:H31、平均粒子径:18μm〕300gを採取し、温度120℃で水分量が0.1質量%となるまで加熱乾燥し、水酸化アルミニウム(x−2)〔付着水分量:0.1質量%〕を得た。
なお、得られた水酸化アルミニウム(c−1)、(c−2)、(x−1)、(x−2)の付着水分量は、JIS K 0067(1992)に準じて、温度150℃の条件で測定し確認した。
(実施例1)
以下に示すようにして、主剤及び硬化剤からなる2液性の樹脂組成物を製造し、使用時に主剤と硬化剤を混合した。
主剤は、(A)成分の熱硬化性樹脂としてビスフェノールA型エポキシ樹脂〔三井化学(株)製、商品名:エポミック(登録商標)R−140P、エポキシ当量:188〕13.21質量部、(B)成分の無機充填材として溶融シリカ〔デンカ社製、商品名:FB−20D、平均粒子径:22μm〕22.91質量部、調製例4で調製した水酸化アルミニウム(x−2)〔付着水分量:0.1質量%、平均粒子径:18μm〕9.77質量部、(C)成分の水酸化アルミニウムとして、調製例1で調製した水酸化アルミニウム(c−1)〔付着水分量:0.3質量%、平均粒子径:1μm〕3.91質量部、カップリング剤〔エボニックジャパン社製、商品名:Dynasylan(登録商標)GLYMO〕0.13質量部、消泡剤〔モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ(株)製、商品名:TSA720〕0.02質量部、着色剤〔三菱ケミカル(株)製、商品名:MA600〕0.05質量部を、120℃に加熱した万能混合機に投入し、2時間、真空下で混合して製造した。
硬化剤は、酸無水物としてテトラヒドロ無水フタル酸〔日立化成(株)製、商品名:HN2000〕11.33質量部、硬化促進剤としてアミン系硬化促進剤〔サンアプロ(株)製、商品名:U−CAT2030〕0.10質量部、消泡剤〔モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ(株)製、商品名:TSA720〕0.04質量部、(B)成分の無機充填材として溶融シリカ〔デンカ社製、商品名:FB−20D、平均粒子径:22μm〕30.07質量部、(C)成分の水酸化アルミニウムとして、調製例1で調製した水酸化アルミニウム(c−1)〔付着水分量:0.3質量%、平均粒子径:1μm〕8.46質量部を、60℃に加熱した万能混合機に投入し、0.5時間、常圧で混合して製造した。
上記主剤50質量部に対して、上記硬化剤50質量部を、万能混合機を用いて混合して評価用の樹脂組成物を製造した。
(実施例2〜7、及び比較例1〜3)
表1に示す成分の各質量部を配合することにより実施例1と同様にして評価用の樹脂組成物を得た。なお、表1中、空欄は配合なしを表す。
実施例2〜7及び比較例1〜3の評価用の樹脂組成物の製造に使用した上記以外の成分の詳細を以下に示す。
<無機充填材>
〔(B)成分〕
・アエロジル(登録商標)#200(微細シリカ):日本アエロジル(株)製、商品名、平均粒子径:15nm
・LA800(アルミナ):太平洋ランダム(株)製、商品名、平均粒子径:18μm
〔付着水分量0.2〜0.6質量%を満たさない水酸化アルミニウム〕
・水酸化アルミニウム(x−1):調製例3で調製した水酸化アルミニウム、付着水分量:0.1質量%、平均粒子径:1μm
・水酸化アルミニウム(x−2):調製例4で調製した水酸化アルミニウム、付着水分量:0.1質量%、平均粒子径:18μm
<水酸化アルミニウム>
〔(C)成分〕
・水酸化アルミニウム(c−2):調製例2で調製した水酸化アルミニウム、付着水分量:0.6質量%、平均粒子径:1μm
次に、実施例及び比較例の評価用の樹脂組成物について、以下の評価を行った。結果を表1に示す。
<評価項目>
〔樹脂組成物の評価〕
(1)粘度
主剤及び硬化剤の粘度を、それぞれB型粘度計を用いて、温度70℃、回転速度1.5rpmの条件で測定した。また、主剤と硬化剤とを混合し得られた樹脂組成物の粘度を、B型粘度計を用いて、温度60℃、回転速度1.5rpmの条件で測定した。
(4)ゲルタイム
樹脂組成物10gを注入した試験管を140℃のオイルバスに入れ、樹脂組成物が硬化した時間を測定した。
〔硬化物の評価〕
(1)ガラス転移点及び線膨張係数α1、α2
樹脂組成物を80℃で3時間、次いで110℃で3時間加熱硬化させ、4mm×4mm×10mmの試験片を作製した。当該試験片を用い、TMA法により、昇温速度15℃/分として室温(25℃)から185℃まで昇温させて測定した。この測定結果から、ガラス転移温度(Tg)、ガラス転移温度未満における線膨張係数α1、及びガラス転移温度以上における線膨張係数α2を算出した。
(2)難燃性
樹脂組成物を80℃で3時間、次いで110℃で3時間加熱硬化させ、125mm×13mm×6mmの試験片を作製した。当該試験片を用い、UL規格94に準拠して垂直燃焼試験を行った。試験の結果に基づいてV−0、V−1、又はV−2の等級で評価した。なお、比較例2の燃焼は、2回目の着火後、火が消えず、長さ125mmまで炎が上がった状態を示す。
(3)体積抵抗率
樹脂組成物を80℃で3時間、次いで110℃で3時間加熱硬化させて得られた硬化物について、JIS C2110−1(2010)に準じて、DC500Vを印加して、温度25℃にて測定した。測定には、横河・ヒューレット・パッカード(株)製の4329Aハイレジスタンスメータ(製品名)を用いた。
(4)比誘電率、誘電正接
樹脂組成物を80℃で3時間、次いで110℃で3時間加熱硬化させて得られた硬化物について、総研電機(株)製の電気絶縁材料誘電率・誘電正接測定器を用い、JIS C2138(2007)に準じて、50Hz条件下、温度25℃にて測定した。
(5)絶縁破壊電圧
樹脂組成物を80℃で3時間、次いで110℃で3時間加熱硬化させ、100mm×100mm×1mmの試験片を作製し、東京精電(株)製の絶縁破壊試験機を用いて、当該試験片の絶縁破壊電圧をJIS C 2105(2006)に準拠し、絶縁破壊電圧を10回測定し、温度25℃において測定した。
(6)透湿性
樹脂組成物を80℃で3時間、次いで110℃で3時間加熱硬化させ、直径70mm、厚さ1mmの試験片を作製した。当該試験片を用い、JIS Z0208(1976)のカップ法に基づき、透湿性試験を行った。
温湿度条件は85℃/85%RHとした。測定は、直径60mmの透湿カップに吸湿剤/塩化カルシウム(無水)を封入し、当該透湿カップの開口部にシリコンゴムシート及び試験片をこの順に載せ、300時間後に秤量し、透湿カップの質量変化量を算出した。その値に基づき、24時間の1m当たりの質量増加分を透湿性の評価特性として算出した。なお、透湿量が少ないほど透湿性は高い。
(7)熱伝導
樹脂組成物を80℃で3時間、次いで110℃で3時間加熱硬化させ、150mm×50mm×10mmの試験片を作製し、京都電子工業(株)製の熱伝導計を用いて、当該試験片の熱伝導率をJIS R2616(2001)に準拠し、温度25℃において測定した。
〔コンデンサの評価〕
ポリプロピレンフィルムにアルミ蒸着した金属化フィルムを巻回してなるフィルムコンデンサ素子を作成し、フィルムコンデンサ素子の両端面に半田を用い外部電極であるメタリコン電極を作成した。外部電極から銅製のバスパーを半田接合し、金属ケース内にフィルムコンデンサを収納し樹脂組成物を注形し、100℃で3時間、次いで140℃で3時間加熱硬化し、フィルムコンデンサを得た。
(1)成形性
成型後のフィルムコンデンサの表面を目視で確認、および任意の箇所を切断し、切断面におけるボイドの有無を目視で確認し、以下の基準で評価した。
○:表面が平滑であり、切断面にボイドなし
△:表面に凹凸があり、切断面にボイドなし
×:切断面にボイドあり
(2)信頼性(耐クラック性)
成型後のフィルムコンデンサにおいて気相で、−40℃と115℃との温度による冷熱サイクル試験を各1時間で行い、1000サイクル前後のクラックの発生の有無を目視で確認し、以下の基準で評価した。
〇:クラック発生なし
×:クラック発生あり
(3)静電容量
成形後のフィルムコンデンサの初期の静電容量と、温度85℃、湿度85%RHの高温高湿槽内にて直流(DC)電圧を所定の時間印加した後の静電容量とを測定し、初期の静電容量に対して5%低下した時間を耐湿寿命とし、以下の基準で評価した。静電容量は、キーサイト・テクノロジー製のLCRメーターを用いて測定した。
〇:1000時間以上
△:500時間以上1000時間未満
×:500時間未満
付着水分量が0.2〜0.6質量%である(C)成分の水酸化アルミニウムを含むフィルムコンデンサ用封止樹脂組成物を用いた実施例1〜7は、いずれも透湿性が低く、成形性、耐クラック性、難燃性、及び熱伝導性に優れ、信頼性に優れるフィルムコンデンサを得ることができる。
10 ケースモールド型フィルムコンデンサ
1 フィルムコンデンサ素子
2 電極
3 バスバー
4 ケース
5 フィルムコンデンサ用封止樹脂組成物

Claims (7)

  1. (A)熱硬化性樹脂、(B)無機充填材(ただし、(C)水酸化アルミニウムを除く)、及び(C)水酸化アルミニウムを含み、
    前記(C)水酸化アルミニウムの付着水分量が0.2〜0.6質量%であることを特徴とするフィルムコンデンサ用封止樹脂組成物。
  2. 前記(C)水酸化アルミニウムの平均粒子径が0.1〜5μmであることを特徴とする請求項1に記載のフィルムコンデンサ用封止樹脂組成物。
  3. 前記樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度未満での線膨張係数α1が15〜35ppm/℃であり、当該硬化物のガラス転移温度以上での線膨張係数α2が45〜105ppm/℃であることを特徴とする請求項1又は2に記載のフィルムコンデンサ用封止樹脂組成物。
  4. 前記(B)無機充填材の平均粒子径が5〜40μmであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のフィルムコンデンサ用封止樹脂組成物。
  5. 前記(B)無機充填材がシリカを含有しており、当該(B)無機充填材中のシリカ含有量が50〜90質量%であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のフィルムコンデンサ用封止樹脂組成物。
  6. 前記(A)熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂及びポリエステル樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のフィルムコンデンサ用封止樹脂組成物。
  7. フィルムコンデンサ素子が請求項1〜6のいずれか1項に記載のフィルムコンデンサ用封止樹脂組成物の硬化物で外装されてなるフィルムコンデンサ。
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