JP2023018448A - 樹脂成形材料、成形体、コイルおよび成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金型内への充填性に優れ、成形性に優れるとともに、熱時の曲げ強度等の機械強度に優れた成形体が得られる樹脂成形材料を提供する。【解決手段】本発明の樹脂成形材料は、（Ａ）軟磁性粒子と、（Ｂ）エポキシ樹脂と、（Ｃ）フェノール硬化剤と、（Ｄ）イミダゾール系硬化促進剤と、を含み、エポキシ樹脂（Ｂ）およびフェノール硬化剤（Ｃ）の少なくとも一方がビフェニルアラルキル骨格を有し、フェノール硬化剤（Ｃ）のフェノール性水酸基当量ｃに対するエポキシ樹脂（Ｂ）のエポキシ当量ｂの当量比（ｂ／ｃ）が１．４以上６．５以下である。【選択図】なし

Description

本発明は、樹脂成形材料、成形体、コイルおよび成形体の製造方法に関する。

近年の電子機器の小型・軽量化に伴い、成形性が高い、磁性粒子を含む樹脂成形材料が求められている。磁性粒子は軟磁性粒子と硬磁性粒子の２種類に分類される。各種の電気・電子製品の部品として、磁性コア／外装部材を備えるコイル（応用分野によっては「リアクトル」「インダクタ」などとも呼ばれる）が盛んに検討されている。また、そのようなコイルの磁性コアや外装部材を作製するための、成形性のある磁性材料も盛んに検討されている。

例えば、特許文献１には、金属元素含有粉と、エポキシ樹脂と、シロキサン結合を有する化合物とを含むコンパウンドが開示されている。シロキサン結合を有する化合物を用いることで成形収縮率を小さくすることができ、さらに流動性に優れると記載されている。
特許文献２には、金属元素含有粉と、樹脂組成物と、を備え、硬化物の所定のストレス指数ＳＩを満たすコンパウンドが開示されている。当該文献には、コンパウンドから得られた成形体においてクラックを抑制することができると記載されている。

国際公開第２０１９／２２９９６０号 国際公開第２０１９／２２９９６１号

しかしながら、特許文献１～２に記載の従来の技術においては、溶融させた樹脂成形材料を金型内に充填する際に、当該金型内の細部に当該材料が充填されない場合があり成形性に改善の余地があった。さらに、当該樹脂成形材料から得られた成形体は、曲げ強度等の機械強度に改善の余地があった。

本発明者らは、フェノール硬化剤のフェノール性水酸基当量に対するエポキシ樹脂のエポキシ当量の当量比が所定の範囲にあれば、上述の課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、以下に示すことができる。

本発明によれば、
（Ａ）軟磁性粒子と、
（Ｂ）エポキシ樹脂と、
（Ｃ）フェノール硬化剤と、
（Ｄ）イミダゾール系硬化促進剤と、
を含み、
エポキシ樹脂（Ｂ）およびフェノール硬化剤（Ｃ）の少なくとも一方がビフェニルアラルキル骨格を有し、
フェノール硬化剤（Ｃ）のフェノール性水酸基当量ｃに対するエポキシ樹脂（Ｂ）のエポキシ当量ｂの当量比（ｂ／ｃ）が１．４以上６．５以下である、樹脂成形材料を提供することができる。

本発明によれば、
前記樹脂成形材料を硬化してなる成形体を提供することができる。

本発明によれば、
磁性コアと、
前記磁性コアに巻回された銅線と、
前記磁性コアおよび銅線を封止する外装部材と、
を備え、
前記磁性コアおよび前記外装部材の少なくとも一方が前記成形体からなる、コイルを提供することができる。

本発明によれば、
トランスファー成形装置を用いて、前記樹脂成形材料の溶融物を金型に注入する工程と、
前記溶融物を硬化する工程と、
を含む、成形品の製造方法を提供することができる。

本発明によれば、
前記樹脂成形材料を圧縮成形する工程を含む、成形体の製造方法を提供することができる。

本発明によれば、金型内への充填性に優れ、成形性に優れるとともに、熱時の曲げ強度等の機械強度に優れた成形体が得られる樹脂成形材料を提供することができる。言い換えれば、本発明の樹脂成形材料は、成形性および機械強度のバランスに優れる。

本実施形態に係る樹脂成形材料の濡れ広がり性試験の測定方法を示す概略図である。 本実施形態に係る構造体の構成を示す断面図である。 実施例１で得られた樹脂成形材料の濡れ広がり性試験後の拡展性を示す写真である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。また、「～」は特に断りがなければ「以上」から「以下」を表す。

本実施形態の樹脂成形材料は、（Ａ）軟磁性粒子と、（Ｂ）エポキシ樹脂と、（Ｃ）フェノール硬化剤と、（Ｄ）イミダゾール系硬化促進剤と、を含む。

［軟磁性粒子（Ａ）］
軟磁性とは、保磁力が小さい強磁性のことを指し、一般的には、保磁力が８００Ａ／ｍ以下である強磁性のことを軟磁性という。

軟磁性粒子（Ａ）の構成材料としては、構成元素としての鉄の含有率が８５質量％以上である金属含有材料が挙げられる。このように構成元素としての鉄の含有率が高い金属材料は、透磁率や磁束密度等の磁気特性が比較的良好な軟磁性を示す。このため、例えば磁性コア等に成形されたとき、良好な磁気特性を示し得る樹脂成形材料が得られる。

上記の金属含有材料の形態としては、例えば、単体の他、固溶体、共晶、金属間化合物のような合金等が挙げられる。このような金属材料で構成された粒子を用いることにより、鉄に由来する優れた磁気特性、すなわち、高透磁率や高磁束密度等の磁気特性を有する樹脂成形材料を得ることができる。

また、上記の金属含有材料は、構成元素として鉄以外の元素を含んでいてもよい。鉄以外の元素としては、例えば、Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いられる。本実施形態においては、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｓｉ及びＣｏから選ばれる１種類以上の元素を主要元素として含むことができる。

上記の金属含有材料の具体例としては、例えば、純鉄、ケイ素鋼、鉄－コバルト合金、鉄－ニッケル合金、鉄－クロム合金、鉄－アルミニウム合金、カルボニル鉄、ステンレス鋼、またはこれらのうちの１種もしくは２種以上を含む複合材料等が挙げられる。入手性などの観点からケイ素鋼やカルボニル鉄を好ましく用いることができる。
軟磁性粒子（Ｆｅ基軟磁性粒子）はそれ以外の粒子であってもよい。例えば、Ｎｉ基軟磁性粒子、Ｃｏ基軟磁性粒子等を含む磁性体粒子であってもよい。

軟磁性粒子（Ａ）の、体積基準におけるメジアン径Ｄ_５０は、好ましくは０．５～７５μｍ、より好ましくは０．７５～６５μｍ、さらに好ましくは１～６０μｍである。粒径（メジアン径）を適切に調整することで、成形時の流動性を更に良好にしたり、磁性性能を向上させたりすることができる。

なお、Ｄ_５０は、例えば、レーザ回折／散乱式粒子径分布測定装置により得ることができる。具体的には、ＨＯＲＩＢＡ社製の粒子径分布測定装置「ＬＡ－９５０」により、軟磁性粒子（Ａ）を乾式で測定することで粒子径分布曲線を得、この分布曲線を解析することでＤ_５０を求めることができる。

本実施形態の樹脂成形材料は、軟磁性粒子（Ａ）を好ましくは７０体積％以上８５体積％以下、より好ましくは７５体積％以上８０体積％以下含むことができる。これにより高透磁率の磁性材料を得ることができる。
また、本実施形態の樹脂成形材料（１００質量％）は、軟磁性粒子（Ａ）を好ましくは９０質量％以上９８質量％以下、より好ましくは９２質量％以上９８質量％以下含むことができる。

［エポキシ樹脂（Ｂ）］
エポキシ樹脂（Ｂ）としては、本発明の効果を奏する範囲で、公知のエポキシ樹脂を用いることができる。

エポキシ樹脂（Ｂ）として、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、テトラメチルビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＥ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＭ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＰ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＺ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂；フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂；ビフェニル型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、アリールアルキレン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、フェノキシ型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ノルボルネン型エポキシ樹脂、アダマンタン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂、トリスフェニルメタン型エポキシ樹脂、ザイロック型エポキシ樹脂等を挙げることができる。

本実施形態の樹脂成形材料は、エポキシ樹脂を１種のみ含んでもよいし、２種類以上含んでもよい。また、同種のエポキシ樹脂であっても異なる分子量のものを併用してもよい。

本実施形態のエポキシ樹脂（Ｂ）は、本発明の効果の観点から、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、トリスフェニルメタン型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ザイロック型エポキシ樹脂、およびビフェニル型エポキシ樹脂から選択される少なくとも１種であることが好ましい。

トリフェニルメタン型エポキシ樹脂とは、具体的には、メタン（ＣＨ_４）の４つの水素原子のうちの３つがベンゼン環で置換された部分構造を含むエポキシ樹脂である。ベンゼン環は、無置換であっても置換基で置換されていてもよい。置換基としては、ヒドロキシ基やグリシジルオキシ基などを挙げることができる。

具体的には、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂は、以下一般式（ａ１）で表される構造単位を含む。この構造単位が２つ以上連なることで、トリフェニルメタン骨格が構成される。

一般式（ａ１）において、
Ｒ^１１は、複数ある場合はそれぞれ独立に、１価の有機基、ハロゲン原子、ヒドロキシ基またはシアノ基であり、
Ｒ^１２は、複数ある場合はそれぞれ独立に、１価の有機基、ハロゲン原子、ヒドロキシ基またはシアノ基であり、
ｉは、０～３の整数であり、
ｊは、０～４の整数である。

Ｒ^１１およびＲ^１２の１価の有機基の例としては、後述の一般式（ＢＰ）におけるＲ^ａおよびＲ^ｂの１価の有機基として列挙されているものを挙げることができる。
ｉおよびｊは、それぞれ独立に、好ましくは０～２であり、より好ましくは０～１である。

一態様として、ｉおよびｊはともに０である。つまり、一態様として、一般式（ａ１）中のベンゼン環の全ては、１価の置換基としては、明示されたグリシジルオキシ基以外の置換基を有しない。

ビフェニル構造を含むエポキシ樹脂とは、具体的には、２つのベンゼン環が単結合で連結している構造を含むエポキシ樹脂のことである。ここでのベンゼン環は、置換基を有していてもいなくてもよい。
具体的には、ビフェニル構造を含むエポキシ樹脂は、以下一般式（ＢＰ）で表される部分構造を有する。

一般式（ＢＰ）において、
Ｒ^ａおよびＲ^ｂは、複数ある場合はそれぞれ独立に、１価の有機基、ヒドロキシル基またはハロゲン原子であり、
ｒおよびｓは、それぞれ独立に、０～４であり、
＊は、他の原子団と連結していることを表す。

Ｒ^ａおよびＲ^ｂの１価の有機基の具体例としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルキリデン基、アリール基、アラルキル基、アルカリル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、ヘテロ環基、カルボキシル基などを挙げることができる。

アルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、イソプロピル基、ｎ－ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ－ブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基などが挙げられる。
アルケニル基としては、例えばアリル基、ペンテニル基、ビニル基などが挙げられる。
アルキニル基としては、例えばエチニル基などが挙げられる。
アルキリデン基としては、例えばメチリデン基、エチリデン基などが挙げられる。
アリール基としては、例えばトリル基、キシリル基、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基が挙げられる。
アラルキル基としては、例えばベンジル基、フェネチル基などが挙げられる。
アルカリル基としては、例えばトリル基、キシリル基などが挙げられる。
シクロアルキル基としては、例えばアダマンチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基などが挙げられる。

アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、ｎ－プロポキシ基、イソプロポキシ基、ｎ－ブトキシ基、ｓ－ブトキシ基、イソブトキシ基、ｔ－ブトキシ基、ｎ－ペンチルオキシ基、ネオペンチルオキシ基、ｎ－ヘキシルオキシ基などが挙げられる。
ヘテロ環基としては、例えばエポキシ基、オキセタニル基などが挙げられる。

Ｒ^ａおよびＲ^ｂの１価の有機基の総炭素数は、それぞれ、例えば１～３０、好ましくは１～２０、より好ましくは１～１０、特に好ましくは１～６である。
ｒおよびｓは、それぞれ独立に、好ましくは０～２であり、より好ましくは０～１である。一態様として、ｒおよびｓはともに０である。

より具体的には、ビフェニル構造を含むエポキシ樹脂は、以下一般式（ＢＰ１）で表される構造単位を有するビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂であることが好ましい。

一般式（ＢＰ１）において、
Ｒ^ａおよびＲ^ｂの定義および具体的態様は、一般式（ＢＰ）と同様であり、
ｒおよびｓの定義および好ましい範囲は、一般式（ＢＰ）と同様であり、
Ｒ^ｃは、複数ある場合はそれぞれ独立に、１価の有機基、ヒドロキシル基またはハロゲン原子であり、
ｔは、０～３の整数である。
Ｒ^ｃの１価の有機基の具体例としては、Ｒ^ａおよびＲ^ｂの具体例として挙げたものと同様のものを挙げることができる。
ｔは、好ましくは０～２であり、より好ましくは０～１である。

本実施形態の樹脂成形材料中のエポキシ樹脂（Ｂ）の量は、例えば０．１～２０質量％、好ましくは０．５～１０質量％である。
本実施形態の樹脂成形材料中のエポキシ樹脂（Ｂ）の量は、例えば０．５～６０体積％、好ましくは３～４０体積％である。

［フェノール硬化剤（Ｃ）]
フェノール硬化剤（Ｃ）としては、本発明の効果を奏する範囲で、公知のフェノール硬化剤を用いることができる。フェノール硬化剤（Ｃ）を含むことにより、得られる成形体の耐久性の一層の向上などが期待できる。フェノール硬化剤（Ｃ）は、典型的には、１分子あたり２以上のヒドロキシ基を有する。

フェノール硬化剤（Ｃ）は、好ましくは、ノボラック骨格、ビフェニル骨格およびフェニルアラルキル骨格からなる群より選ばれるいずれかの骨格を含む。フェノール硬化剤（Ｃ）がこれらの骨格のいずれかを含むことで、特に成形体の耐久性を高めることができる。
「ビフェニル骨格」とは、具体的には、前述のエポキシ樹脂の説明における一般式（ＢＰ）のように、２つのベンゼン環が単結合で連結している構造である。

ビフェニル骨格を有するフェノール硬化剤として具体的には、前述のエポキシ樹脂の説明における一般式（ＢＰ１）において、グリシジル基を水素原子に置き換えた構造のものなどを挙げることができる。

ノボラック骨格を有するフェノール硬化剤として、具体的には以下一般式（Ｎ）で表される構造単位を有するものを挙げることができる。

一般式（Ｎ）において、
Ｒ^４は、１価の置換基を表し、
ｕは、０～３の整数である。
Ｒ^４の１価の置換基の具体例としては、一般式（ＢＰ）におけるＲ^ａおよびＲ^ｂの１価の置換基として説明したものと同様のものを挙げることができる。
ｕは、好ましくは０～２であり、より好ましくは０～１であり、更に好ましくは０である。

本実施形態においては、フェノール硬化剤（Ｃ）は、ノボラック型フェノール樹脂、ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂およびザイロック型エポキシ樹脂から選択される少なくとも１種であることが好ましい。

フェノール硬化剤（Ｃ）が高分子またはオリゴマーである場合、フェノール硬化剤（Ｃ）の数平均分子量（ＧＰＣ測定による標準ポリスチレン換算値）は、例えば２００～８００程度である。

樹脂成形材料中のフェノール硬化剤（Ｃ）の含有量は、例えば０．１～２０質量％、好ましくは０．５～１０質量％である。
また、樹脂成形材料中のフェノール硬化剤（Ｃ）の含有量は、例えば０．５～６０体積％、好ましくは３～４０体積％である。

フェノール硬化剤（Ｃ）の量を適切に調整することにより、流動性を一層向上させることができ、得られる硬化物の機械特性や磁気特性を向上させることができる。

本実施形態においては、本発明の効果の観点、特に金型内への充填性の観点から、エポキシ樹脂（Ｂ）およびフェノール硬化剤（Ｃ）の少なくとも一方がビフェニルアラルキル骨格を有し、好ましくは何れもビフェニルアラルキル骨格を有する。

フェノール硬化剤（Ｃ）のフェノール性水酸基当量ｃに対するエポキシ樹脂（Ｂ）のエポキシ当量ｂの当量比（ｂ／ｃ）が、本発明の効果のバランスの観点から、１．４以上６．５以下、好ましくは１．５以上６．０以下、より好ましくは２．０以上６．０以下、さらに好ましくは２．０以上４．０以下とすることができる。

［イミダゾール系硬化促進剤（Ｄ）］
本実施形態の樹脂成形材料は、イミダゾール系硬化促進剤（Ｄ）を含む。イミダゾール系硬化促進剤（Ｄ）は、エポキシ樹脂の硬化反応を早めるものである限り特に限定されず、公知の化合物を用いることができる。

イミダゾール系硬化促進剤（Ｄ）としては、本発明の効果を奏する範囲で公知の化合物を用いることができ、例えば、イミダゾール、２－メチルイミダゾール、２－ウンデシルイミダゾール、２－ヘプタデシルイミダゾール、１，２－ジメチルイミダゾール、２－エチル－４－メチルイミダゾール、２－フェニルイミダゾール、２－フェニル－４－メチルイミダゾール、１－ベンジル－２－フェニルイミダゾール、１－ベンジル－２－メチルイミダゾール、１－シアノエチル－２－メチルイミダゾール、１－シアノエチル－２－エチル－４－メチルイミダゾール、１－シアノエチル－２－ウンデシルイミダゾール、１－シアノエチル－２－フェニルイミダゾール、１－シアノエチル－２－ウンデシルイミダゾリウムトリメリテイト、１－シアノエチル－２－フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、２，４－ジアミノ－６－［２'－メチルイミダゾリル（１'）］－エチル－ｓ－トリアジン、２，４－ジアミノ－６－［２'－ウンデシルイミダゾリル（１'）］－エチル－ｓ－トリアジン、２，４－ジアミノ－６－［２'－エチル－４－メチルイミダゾリル（１'）］－エチル－ｓ－トリアジン、２，４－ジアミノ－６－［２'－メチルイミダゾリル（１'）］－エチル－ｓ－トリアジンのイソシアヌル酸付加物、２－フェニルイミダゾールのイソシアヌル酸付加物、２－メチルイミダゾールのイソシアヌル酸付加物、２－フェニル－４，５－ジヒドロキシジメチルイミダゾール、２－フェニル－４－メチル－５－ヒドロキシメチルイミダゾールなどが挙げられる。これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。

この中でも、低温硬化性と充填性の向上の観点から、２－フェニルイミダゾール、２－メチルイミダゾール、２－フェニル－４－メチルイミダゾール、および２－フェニル－４－メチル－５－ヒドロキシメチルイミダゾール、および２，４－ジアミノ－６－［２'－ウンデシルイミダゾリル（１'）］－エチル－ｓ－トリアジンからなる群から選択される一種以上を含むことが好ましい。より好ましくは、２，４－ジアミノ－６－［２'－ウンデシルイミダゾリル（１'）］－エチル－ｓ－トリアジンを用いることが好ましい。

イミダゾール系硬化促進剤（Ｄ）の含有量は、樹脂成形材料全体に対して、好ましくは０．０１～１質量％、より好ましくは０．０４～０．８質量％である。体積分率は、好ましくは０．０５～５体積％、より好ましくは０．１０～０．４体積％である。このような数値範囲とすることにより、他の性能を過度に悪くすることなく、十分に硬化促進効果が得られる。

［シリコーン化合物（Ｅ）］
本実施形態の樹脂成形材料は、さらに、常温（２５℃）で液状であるシリコーン化合物（Ｅ）を含むことができる。シリコーン化合物（Ｅ）を含むことにより、樹脂成形材料の流動性が高まり金型内への充填性により優れるとともに、濡れ性も改善されボイド等の発生も抑制される。

シリコーン化合物（Ｅ）としては、好ましくは下記一般式（１）で表されるシリコーン化合物を用いることができる。

一般式（１）中、それぞれ独立に炭素数１～１０の置換または非置換の一価の有機基を示し、Ｒのうち少なくとも１つは、アミノ基置換有機基、エポキシ基置換有機基、水酸基置換有機基、ビニル基置換有機基、カルボキシル基置換有機基、イソシアネート基置換有機基、メルカプト基置換有機基、（メタ）アクリル基置換有機基および酸無水物基置換有機基から選択される基である。ｎは１～１００の整数を示す。

Ｒのうち少なくとも１つが上記の基である場合、残りのＲは、炭素数１～１０のアルキル基またはアルコキシ基が好ましく、炭素数１～１０のアルキル基がより好ましく、炭素数１～５のアルキル基がさらに好ましい。
本実施形態においては、本発明の効果の観点から、Ｒのうち少なくとも１つはエポキシ基置換有機基であることが好ましい。

シリコーン化合物（Ｅ）としては、例えば、ＳＦ８４２１ＥＧ、ＦＺ－３７３０、ＢＹ１６－８６９、ＢＹ１６－８７０、Ｘ－２２－４７４１、Ｘ－２２－１７８ＳＸ，Ｘ－２２－１７８ＤＸ（以上、東レ・ダウコーニング社製）、ＫＦ－１００２、Ｘ－２２－３４３（以上、信越化学工業社製）等を挙げることができる。

本実施形態の樹脂成形材料は、本発明の効果の観点から、シリコーン化合物（Ｅ）を０．０１～０．５質量％、０．０１～０．３質量％、さらに好ましくは０．０２～０．２質量％の量で含むことができる。

（その他の成分）
本実施形態の樹脂成形材料は、上述した成分以外の成分を含んでいてもよい。例えば、微粉シリカ、低応力剤、カップリング剤、密着助剤、離型剤、着色剤、酸化防止剤、耐食剤、染料、顔料、難燃剤等のうち１または２以上を含んでもよい。

微粉シリカは、平均粒子径が０．１μｍ以上２．０μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以上１．５μｍ以下、より好ましくは０．１μｍ以上１．０μｍ以下である。これにより、微粉シリカが樹脂成形材料中に均一に分散されて流動性がより改善され、充填性や成形性をさらに高めることができる。これにより、成形不良の少ない成形体が得られ、さらに成形体においてとりわけ良好な磁気特性が得られる。
微粉シリカは、熱硬化性樹脂との親和性が高く、絶縁性が高いため、樹脂成形材料に用いられる非磁性体粉末の構成材料として有用である。

低応力剤としては、ポリブタジエン化合物、アクリロニトリルブタジエン共重合化合物、シリコーンオイル、シリコーンゴム等のシリコーン化合物が挙げられる。低応力剤を用いる場合、１種のみを用いてもよいし２種以上を併用してもよい。

カップリング剤としては、上述の、磁性体粒子の表面処理に用いられるカップリング剤を用いることができる。例えば、シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、ジルコニア系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等が挙げられる。カップリング剤を用いる場合、１種のみを用いてもよいし２種以上を併用してもよい。

（樹脂成形材料）
本実施形態の樹脂成形材料は、工業的には、例えば、まず（１）ミキサーを用いて各成分を混合し、（２）その後、ロールを用いて、１２０℃前後で５分以上、好ましくは１０分程度混練することにより混練物を得、（３）そして得られた混練物を冷却し、（４）さらにその後、粉砕することにより製造することができる。以上により、粉末状の樹脂成形材料を得ることができる。本実施形態の粉末状の樹脂成形材料は凝集固結化が抑制されていることから流動性に優れており、ハンドリング性が改善される。

本実施形態の樹脂成形材料は、２３℃で、好ましくはタブレット状または顆粒状であり、より好ましくはタブレット状である。粉末状の樹脂成形材料を打錠し、タブレット状に形成することができる。樹脂成形材料がタブレット状または顆粒状であることにより、樹脂成形材料の流通や保管がしやすく、また、圧縮成形に適用しやすい。
本実施形態の粉末状の樹脂成形材料は凝集固結化が抑制されており、均一な組成のタブレット状または顆粒状の組成物とすることができる。

本実施形態の樹脂成形材料は、以下の条件で測定された下記最大径および当該最大径の中心を通る下記最小径の平均値が４５ｃｍ以上９５ｃｍ以下、好ましくは４８ｃｍ以上８０ｃｍ以下、より好ましくは５０ｃｍ以上７５ｃｍ以下である。

（条件）
図１（ａ）に示すように、まず、１３０℃の熱板２（材質：ＳＫＤ１１）上に、断面半楕円形状の計量部４ａ（開口直径ａ：１８．４ｍｍ、深さｂ：９ｍｍ、容積：２．０ｍｌ）を備える計量スプーン４で、計量部４ａの摺り切り一杯分の樹脂成形材料６を置く。なお、断面半楕円形状とは、計量部４ａにおいて、上方に開口した略円形の開口部の直径ａを通る垂直断面が、半楕円形状であることを意味する。
次いで、図１（ｂ）に示すように、樹脂成形材料６を載置してから１０秒以内に樹脂成形材料６の上に、１３０℃に加熱した金型８（材質：ＳＫＤ１１、寸法：１８０ｍｍ×１５０ｍｍ×厚み１５ｍｍ、重量：３ｋｇ）を熱板２の上面と平行となるように載せ、５分間放置する。金型８を取り除き、図１（ｃ）に示すように、略円形に押し広げられた樹脂成形材料６の最大径ｃと最大径ｃの中心を通る最小径ｄを測定する。

本実施形態において、上述の条件で測定される「濡れ広がり性試験」を用いることにより、溶融した樹脂成形材料全体に応力を継続的に印可した場合に、この溶融材料が溶け広がる特性を評価することができ、実際の製造工程に近い条件で金型への充填性や成形性をより精度よく確認することができる。
すなわち、本実施形態においては、濡れ広がり性試験で測定された前記平均値を、金型内への充填性および成形性の指標とすることができ、当該平均値が所定の範囲にある樹脂成形材料を用いることにより、圧縮成形等において金型に入れて加温・プレスした際に充填性や成形性に優れる。

また、本実施形態の樹脂成形材料から得られる成形品は、機械強度に優れ、特に熱時の曲げ強度を改善することができる。具体的には、ＪＩＳ Ｋ６９１１に準拠して測定された２５０℃における曲げ強度が、４．０ＭＰａ以上、好ましくは４．２ＭＰａ以上、より好ましくは４．５ＭＰａ以上とすることができる。上限値は特に限定されないが、３０ＭＰａ以下程度である。

＜成形体＞
本実施形態の成形体は、上述の樹脂成形材料を硬化して得ることができる。本実施形態の粉末状の樹脂成形材料は軟磁性粒子（Ａ）が高充填であるものの充填性や成形性に優れることから、得られる成形体（磁性材料）の組成が均一であり、透磁率または飽和磁束密度等の磁気特性や機械的強度などにおいて所望の特性を発揮することができる。
具体的には、本実施形態の成形体は、比透磁率が４０以上、好ましくは４２以上、さらに好ましくは４５以上である。

また、本実施形態の成形体は上述のように組成が均一であり、さらに飽和磁束密度が高い複合材料から構成されているため、高飽和磁束密度を実現することができ、１．０Ｔ以上、好ましくは１．２Ｔ以上、より好ましくは１．３Ｔ以上とすることができる。
成形体の製造方法は、特に限定されないが、トランスファー成形法または圧縮成形法等を挙げることができる。なお、本実施形態の樹脂成形材料は濡れ広がり性に優れており、圧縮成形法における金型内への充填の際にその効果をより発揮することができる。

（トランスファー成形法）
トランスファー成形法による成形体の製造方法は、トランスファー成形装置を用いて、上述の樹脂成形材料の溶融物を金型に注入する工程と、その溶融物を硬化させる工程と、前記金型から成形体を離型する工程と、を含む。

トランスファー成形については、公知のトランスファー成形装置を適宜用いるなどして行うことができる。具体的には、まず、予熱した樹脂成形材料を、トランスファー室とも言われる加熱室に入れて溶融し、溶融物を得る。その後、その溶融物をプランジャーで金型に注入し、そのまま保持して溶融物を硬化させる。これにより、所望の成形物を得ることができる。
トランスファー成形は、成形体の寸法の制御性や、形状自由度の向上などの点で好ましい。

トランスファー成形における各種条件は、任意に設定することができる。例えば、予熱の温度は６０～１００℃、溶融の際の加熱温度は１００～２５０℃、金型温度は１００～２００℃、金型に樹脂成形材料の溶融物を注入する際の圧力は１～２０ＭＰａの間で適宜調整することができる。
金型温度を高くしすぎないことで、成形物の収縮を抑えることができる。

（圧縮成形法）
圧縮成形法（コンプレッション成形法）による成形体の製造方法は、前記樹脂成形材料を圧縮成形する工程を含む。具体的には、本実施形態の樹脂成形材料を金型内で圧縮成形する工程と、前記金型から成形体を離型する工程と、を含む。

圧縮成形については、公知の圧縮成形装置を適宜用いて行うことができる。具体的には、上方に開口した凹形状の固定金型の凹部内に前記樹脂成形材料を載置する。樹脂成形材料は予め加熱しておくことができる。これにより、成形体を均一に硬化させることができ、成形圧力を低くすることができる。

次いで、上方から、凸形状の金型を凹形状の固定金型に移動して、凸部および凹部によって形成されたキャビティ内において樹脂成形材料を圧縮する。初めは低圧で樹脂成形材料を十分に軟化流動させ、次いで、金型を閉じて、再度加圧して所定時間硬化させる。

圧縮成形における各種条件は、任意に設定することができる。例えば、予熱の温度は６０～１００℃、溶融の際の加熱温度は１００～２５０℃、金型温度は１００～２００℃、金型で樹脂成形材料を圧縮する際の圧力は１～２０ＭＰａ、硬化時間６０～３００秒の間で適宜調整することができる。
金型温度を高くしすぎないことで、成形物の収縮を抑えることができる。

本実施形態の樹脂成形材料は、高透磁率を有する磁性材料が得られることから、当該樹脂成形材料を硬化して得られる成形体は、インダクタ中の磁性コアや、磁性コアおよびコイルを封止する外装部材に使用することができる。
本実施形態の樹脂成形材料の硬化物で構成された外装部材を備える構造体（一体型インダクタ）の概要について図２を用いて説明する。

図２（ａ）は、構造体１００の上面からみた構造体の概要を示す。図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＡ－Ａ’断面視における断面図を示す。

本実施形態の構造体１００は、図２に示すように、コイル１０および磁性コア２０を備えることができる。磁性コア２０は、空芯コイルであるコイル１０の内部に充填されている。コイル１０および磁性コア２０は、外装部材３０（封止部材）で封止されている。磁性コア２０および外装部材３０は、本実施形態の樹脂成形材料の硬化物で構成することができる。磁性コア２０および外装部材３０は、シームレスの一体部材として形成されていてもよい。

本実施形態の構造体１００の製造方法としては、例えば、コイル１０を金型に配置し、本実施形態の樹脂成形材料を用いて、トランスファー成形等の金型成形することにより、当該樹脂成形材料を硬化させて、コイル１０中に充填された磁性コア２０およびこれらの周囲に外装部材３０を一体化形成することができる。このときコイル１０は、巻線の端部を外装部材３０の外部に引き出した不図示の引き出し部を有してもよい。

コイル１０は、通常、金属線の表面に絶縁被覆を施した巻線を巻回した構造により構成される。金属線は、導電性の高いものが好ましく、銅、銅合金が好適に利用できる。また、絶縁被覆は、エナメルなどの被覆が利用できる。巻線の断面形状は、円形や矩形、六角形などが挙げられる。

一方、磁性コア２０の断面形状は、特に限定されないが、例えば、断面視において、円形形状や、四角形や六角形などの多角形状とすることができる。磁性コア２０は、本実施形態の樹脂成形材料のトランスファー成形品で構成されるため、所望の形状を有することが可能である。

本実施形態の樹脂成形材料の硬化物によれば、成形性および高透磁率などの磁気特性に優れた磁性コア２０および外装部材３０を実現できるため、これらを有する構造体１００（一体型インダクタ）においては、低磁気損失が期待される。また、機械的特性に優れた外装部材３０を実現できるため、構造体１００の耐久性や信頼性、製造安定性を高めることが可能である。このため、本実施形態の構造体１００は、昇圧回路用や大電流用のインダクタに用いることができる。

以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、本発明の効果を損なわない範囲で、上記以外の様々な構成を採用することができる。

以下に、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

＜実施例１～１０、比較例１～６＞
まず、表１、２に記載の各成分を、記載の比率で準備し、まず軟磁性粒子を混合しながら、そこにその他の成分を添加し均一に混合して混合物を得た。
次いで、得られた混合物を、１２０℃、１０分の条件で混練した。混練終了後、得られた混練物を室温まで冷却して固形状とし、そして粉砕、打錠成形した。以上により、タブレット状の樹脂成形材料を得た。
表１、２に記載された原料成分を以下に示す。表１、２における樹脂成形材料および成形品の評価結果を示す。

（軟磁性粒子）
・磁性粉１：アモルファス磁性粉（エプソンアトミックス社製、ＫＵＡＭＥＴ６Ｂ２ ０５３Ｃ０３、メジアン径Ｄ_５０：２３μｍ、Ｆｅ８７質量％）
・磁性粉２：磁性粉（ＢＡＳＦ社製、ＣＩＰ－ＨＱ、メジアン径Ｄ_５０：１．８μｍ、Ｆｅ９７質量％）

（カップリング剤）
・カップリング剤： ＣＦ－４０８３（フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、東レ・ダウコーニング（株）製）

（エポキシ樹脂）
・エポキシ樹脂１：ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂（日本化薬社製、ＮＣ－３０００Ｌ、２３℃で固形、前掲の一般式（ＢＰ１）で表される構造単位含有）
・エポキシ樹脂２：ｏ－クレゾールノボラックエポキシ樹脂、ＣＮＥ１９５ＬＬ、長春人造樹脂社

（硬化剤）
・フェノール硬化剤１：ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型樹脂（明和化成社製、ＭＥＨ－７８５１ＳＳ）
・フェノール硬化剤２：フェノールノボラック樹脂（住友ベークライト社製、ＰＲ－ＨＦ－３、水酸基当量１０５ｇ／ｅｑ）

（触媒）
・イミダゾール系硬化促進剤：２，４－ジアミノ－６－〔２’－ウンデシルイミダゾリル－（１’）〕－エチル－ｓ－トリアジン（四国化成社製、Ｃ１１Ｚ－Ａ）

（離型剤）
・ワックス：カルナバワックス（東亜化成社製、ＴＯＷＡＸ－１３２）

（シリコーン化合物）
・シリコーンオイル：下記化学式で示されるシリコーンオイル（ＦＺ－３７３０、東レ・ダウコーニング社製）

表１，２の結果から、フェノール硬化剤のフェノール性水酸基当量に対するエポキシ樹脂のエポキシ当量の当量比が１．４以上６．５以下の範囲なる樹脂成形材料を用いることにより、溶け広がり性試験に優れており金型内への充填性に優れることが推測された。さらに、熱時曲げ強度に優れた成形体が得られた。すなわち、本発明の樹脂成形材料は、金型内への充填性および熱時曲げ強度のバランスに優れることが明らかとなった。

２ 熱板
４ａ 計量部
４ 計量スプーン
６ 樹脂成形材料
８ 金型
ｃ 最大径
ｄ 最小径
１００ 構造体
１０ コイル
２０ 磁性コア
３０ 外装部材

Claims (15)

1. （Ａ）軟磁性粒子と、
   （Ｂ）エポキシ樹脂と、
   （Ｃ）フェノール硬化剤と、
   （Ｄ）イミダゾール系硬化促進剤と、
   を含み、
   エポキシ樹脂（Ｂ）およびフェノール硬化剤（Ｃ）の少なくとも一方がビフェニルアラルキル骨格を有し、
   フェノール硬化剤（Ｃ）のフェノール性水酸基当量ｃに対するエポキシ樹脂（Ｂ）のエポキシ当量ｂの当量比（ｂ／ｃ）が１．４以上６．５以下である、樹脂成形材料。
2. エポキシ樹脂（Ｂ）は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、トリスフェニルメタン型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ザイロック型エポキシ樹脂、およびビフェニル型エポキシ樹脂から選択される少なくとも１種である、請求項１に記載の樹脂成形材料。
3. フェノール硬化剤（Ｃ）は、ノボラック型フェノール樹脂、ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂、およびザイロック型フェノール樹脂から選択される少なくとも１種である、請求項１または２に記載の樹脂成形材料。
4. エポキシ樹脂（Ｂ）およびフェノール硬化剤（Ｃ）の何れもビフェニルアラルキル骨格を有する、請求項１～３のいずれかに記載の樹脂成形材料。
5. 軟磁性粒子（Ａ）の含有率は７０体積％以上８５体積％以下である、請求項１～４のいずれかに記載の樹脂成形材料。
6. 軟磁性粒子（Ａ）は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｓｉ及びＣｏから選ばれる１種類以上の元素を含む、請求項１～５のいずれかに記載の樹脂成形材料。
7. さらにシリコーン化合物（Ｅ）を含む、請求項１～６のいずれかに記載の樹脂成形材料。
8. シリコーン化合物（Ｅ）は下記一般式（１）で表される、請求項７に記載の樹脂成形材料。
   

   

   （一般式（１）中、それぞれ独立に炭素数１～１０の置換または非置換の一価の有機基を示し、Ｒのうち少なくとも１つは、アミノ基置換有機基、エポキシ基置換有機基、水酸基置換有機基、ビニル基置換有機基、カルボキシル基置換有機基、イソシアネート基置換有機基、メルカプト基置換有機基、（メタ）アクリル基置換有機基および酸無水物基置換有機基から選択される基である。ｎは１～１００の整数を示す。）
9. ２３℃でタブレット状または顆粒状である、請求項１～８のいずれかに記載の樹脂成形材料。
10. 以下の条件で測定された下記最大径および当該最大径の中心を通る下記最小径の平均値が４５ｃｍ以上９５ｃｍ以下である、請求項１～９のいずれかに記載の樹脂成形材料。
    （条件）
    １３０℃の熱板（材質：ＳＫＤ１１）上に、断面半楕円形状の計量部（開口部の開口直径：１８．４ｍｍ、深さ：９ｍｍ、容積：２．０ｍｌ）を備える計量スプーンで、当該計量部の摺り切り一杯分の前記樹脂成形材料を置く。前記樹脂成形材料を載置してから１０秒以内に当該樹脂成形材料の上に、１３０℃に加熱した金型（材質：ＳＫＤ１１、寸法：１８０ｍｍ×１５０ｍｍ×厚み１５ｍｍ、重量：３ｋｇ）を前記熱板の上面と平行となるように載せ、５分間放置する。前記金型を取り除き、略円形に押し広げられた前記樹脂成形材料の最大径と当該最大径の中心を通る最小径を測定する。
11. 請求項１～１０のいずれかに記載の樹脂成形材料を硬化してなる成形体。
12. ２５０℃における曲げ強度が、４．０ＭＰａ以上である、請求項１１に記載の成形体。
13. 磁性コアと、
    前記磁性コアに巻回された銅線と、
    前記磁性コアおよび銅線を封止する外装部材と、
    を備え、
    前記磁性コアおよび前記外装部材の少なくとも一方が請求項１１または１２の成形体からなる、コイル。
14. トランスファー成形装置を用いて、請求項１～１０のいずれかに記載の樹脂成形材料の溶融物を金型に注入する工程と、
    前記溶融物を硬化する工程と、
    を含む、成形品の製造方法。
15. 請求項１～１０のいずれかに記載の樹脂成形材料を圧縮成形する工程を含む、成形体の製造方法。

Images