JP6574413B2 - フラッドコーティング電子回路アセンブリのための配合された樹脂組成物 - Google Patents

Description

１．発明の分野

本発明は、一般的に、配合された樹脂系、このような系でコーティングされた電子回路アセンブリ、及びこれを塗布するための方法に関する。

さらに特定的には、本発明は、ユニット化された構築物の一部であり、極端な環境及び／または機械的な分解（例えば、振動による）に影響を受けやすい電子回路アセンブリ及び他の電子機器をフラッドコーティングするか、または包み込むための保護ポリマー膜、例えば、二成分ポリウレタン樹脂に関する。

２．関連技術の記載

電子回路アセンブリまたは他のこのような電子機器を注封し、及び／または包み込むための様々な種類の２成分の充填または未充填ポリマー樹脂系が存在する。これらの配合物の多くは、処理中及び／または硬化時に望ましい特性を達成するために、多くの同じベース原材料を用い、同様の技術に基づく。配合物は、通常は、アクリル、ポリウレタン、シリコーンまたはエポキシ合成樹脂のような材料で構成される。

従来のポッティング材料の主な目的は、化学物質、高湿度、振動及び極端な温度への曝露を含む環境に感受性なエレクトロニクスの保護及び支持材を与えることである。これらの従来のポッティング材料もうまくいくが、このような電子アセンブリの重量及び費用を下げる必要がある。機器またはアセンブリを充填するために、ポッティング材料が従来から使用されており、従って、非常に厚い。この特徴は、ある特定の用途にとって欠点であると考えられ得る。注封された物体は、簡単に再び入れる（すなわち、充填された要素の点検及び／または修理のための除去の容易さのために切断するのに十分なほど柔らかい）ことができない。従って、低い硬度（柔らかい）、低弾性率（弾性）、振動を減衰するポリウレタン及びシリコーンを注封し、包み込む系は、このような極端な温度及びあるレベルの振動にさらされる表面に取り付けられたエレクトロニクスの環境からの保護及び機械的な支持を与えるための最も望ましい材料として特定されている。

この目的のために、電子アセンブリの種々の製造業者は、環境からの保護障壁として誘電性コンフォーマルコーティングを使用することを選択している。このようなコンフォーマルコーティングは、典型的には、厚みが２ｍｉｌ（±１ｍｉｌ）である。この手法は、一定の環境が存在するある特定の用途ではうまくいくことがわかっているが、極端な温度及び振動にさらされる大きな要素の機械的な支持及び環境からの保護を必要とする用途は、長期間にわたる疲労による欠損に起因してうまくいかないことがわかっている。電子要素への無鉛ソルダの使用は、大きく重い電子要素のより大きな機械的な支持及び振動の減衰の必要性にも寄与する。

以下の米国特許または公開出願は、上述の設計の問題のいくつかに対処する。第４，３００，１８４号；第５，８６３，５９７号；第５，８７１，８２２号；第８，３６０，３９０号；及びＵＳ２００６／００７６０４７。

従って、厚く費用がかかる注封化合物とほとんど機械的完全性がない、薄い誘電性コンフォーマルコーティングとの間のギャップを埋める試みにおいて、振動を減衰し、従来の
注封されたアセンブリで使用される全体的な樹脂の重量及び費用を下げつつ、機械的な構造支持を与えることができる、低硬度、低弾性の配合された樹脂系は、当該技術分野における有用な進化になるであろうし、注封する及び／またはコンフォーマルコーティング系の使用が必要な産業における迅速な容認を見いだすことができるであろう。

本明細書に記載される本発明の原理に従って、上の目的及びさらなる目的が達成され、一態様において、ポリイソシアネートプレポリマーＡと、ポリオールＢとを反応させることによって作られ、さらに、レオロジー剤／改質剤Ｃと、触媒Ｄとを含み、ある比率のＡ部分と、ある比率のＢ部分とを混合したとき、その混合物は、チキソトロピー指数が１〜５であり、ゲル化時間が５〜１５分であり、硬化したときのＳｈｏｒｅ硬度が１５Ａ〜６０Ａであることを特徴とする、ポリウレタンフラッドコート組成物ＡＢＣＤを提供する。

別の態様において、本発明は、電子回路アセンブリであって、該電子回路アセンブリに接続する基部支持材表面から外側に延び、該電子回路に電気的に接続する複数の電子回路要素を含む該基部支持材と、本明細書に詳細に定義され、記載されるポリウレタンフラッドコート組成物ＡＢＣＤとを含み、該ポリウレタンフラッドコート組成物は、硬化すると、該基部支持材に対して平行な（すなわち、水平方向の）要素表面上の該フラッドコート組成物ＡＢＣＤの厚みが２０ｍｉｌ〜７５ｍｉｌ、該基部支持材に対して鉛直方向の（すなわち、垂直方向の）要素表面上の該フラッドコート組成物ＡＢＣＤの厚みが４ｍｉｌ〜２０ｍｉｌであるように、固定された塊として該電子回路アセンブリを完全に覆うか、及び／または包み込む、該電子回路アセンブリを提供する。

さらに別の態様において、本発明は、不活性ガスを用い、本明細書に詳細に定義され、記載されるフラッドコート組成物ＡＢＣＤを所定の圧力で加圧することと、当該所定の圧力で、当該アセンブリに所定体積のフラッドコート組成物ＡＢＣＤを完全に塗布することと、フラッドコート組成物ＡＢＣＤをゲル化することと、コーティングされたアセンブリを、Ｓｈｏｒｅ硬度が１５Ａ〜６０Ａになるのに十分な時間と温度で硬化することによる、電子回路アセンブリを包み込む方法を提供する。

本発明のこれらの目的、特徴及び利点及び他の目的、特徴及び利点は、添付の図面及び実施例と組み合わせて解釈する本発明の種々の態様の以下の詳細な記載から明らかになるだろう。

上に引用された本発明の特徴をより詳細に理解することができる様式のために、本発明のより特定の記載は、実施形態を参照してなされてもよく、これらの実施形態のいくつかを添付の図面に示すか、または取り込んでいる。しかし、添付の図面は、本発明の単なる典型的な実施形態を表し、本発明が他の同等に有効な実施形態を認め得るため、その範囲を限定すると考えるべきではないことを注記しておくべきである。

図１は、基部支持材表面から外側に延びる高さのある電子回路要素と、これに塗布された本明細書に記載されるフラッドコート組成物を有する電子回路基板アセンブリの断面斜視図を示す。 図２Ａ〜２Ｂは共に、それぞれ、本明細書に記載される保護フラッドコート組成物が塗布され、電子回路アセンブリ及び電子回路を効果的に包み込む、実際の電子回路アセンブリの上面図及び側面図を示す。

理解を容易にするために、可能な場合には、図面で共通する同一要素を示すために、同一の参照番号が使用される。図面は、縮尺通りに描かれず、または示されず、明確にする
ために単純化されていてもよい。さらに、一実施形態の要素及び特徴を、さらに引用することなく他の実施形態に有利に組み込んでもよいことが想定される。

上にまとめたように、本発明は、化学物質、高湿度、振動及び極端な温度への曝露を含む過酷な環境にさらされる表面に取り付けられた電子機器のような電子機器を保護的にコーティングし、及び／または包み込むのに有用なある特定の性能特徴を有する配合された樹脂系の発見に関する。以下により完全に記載されるように、本願発明者らは、驚くべきことに、従来の注封された機器と比較して、低度から中程度の硬度及び低い弾性率を与え、全体的な樹脂の重量及び費用を下げ、同時に、同じ環境からの保護、機械的な支持及び振動の減衰を与えるデッドエラストマー（ｄｅａｄ ｅｌａｓｔｏｍｅｒ）／エネルギー吸収性化学骨格に基づくポリマー配合物を発見した。従来から、このような利点は、電子機器が収容される空間を完全に充填する従来のポッティング材料を用いなければ得ることができないと考えられていた。従って、本明細書に記載されるポリマー系の配合された樹脂の観点で、このような製品及びフラッドコートプロセスの使用を利用し、望ましい性能特性を達成しつつ、樹脂の体積に起因する重量及び全体的な費用が問題となるポッティング材料を置き換えることができる。

従って、一態様において、本発明は、Ａ部分と、Ｂ部分（Ａ部分がプレポリマーを含み、Ｂ部分がポリオールを含む）と、レオロジー剤／改質剤Ｃ及び触媒Ｄとを混合することによって作られ、ある比率のＡ部分と、ある比率のＢ部分とを混合したとき、その混合物は、チキソトロピー指数が１〜５であり、ゲル化時間が５〜１５分であり、硬化したときのＳｈｏｒｅ硬度が１５Ａ〜９０Ａであることを特徴とする、ポリマーフラッドコート組成物ＡＢＣＤを提供する。

本明細書での使用のために想定される好ましい組成物はポリウレタンフラッドコート組成物であるが、当業者は、例えば、アクリル、シリコーン、ポリシロキサン及びエポキシ、及びこれらのハイブリッドを含め、任意の適切なポリマー樹脂を使用してもよいことを理解するだろう。ある特定の実施形態において、Ａ部分のプレポリマーは、安定化剤としてポリプロピレングリコール及び塩化ベンゾイルと反応した、２，４’−ＭＤＩ異性体含有量Ａ１が向上した中程度の官能性ポリマージフェニルメタンジイソシアネート（ｐＭＤＩ）（例えば、Ｂａｙｅｒ Ｃｏｒｐ．から商標名ＭＯＮＤＵＲ（登録商標）ＭＲＳとして市販されるか、または他の等価物）から合成されたポリイソシアネートを含有するプレポリマーである。

ポリウレタン組成物のＡ部分のプレポリマーを調製するために使用される他の適切なポリイソシアネートは、少なくとも２つのイソシアネート部分を有する任意の化合物を含む。ジイソシアネートは、１，５−ナフチレンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（４，４’−ＭＤＩ）、４，４’−ジフェニルジメチルメタンジイソシアネート、４，４’−ジベンジルジイソシアネート、ジアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、１，３−フェニレンジイソシアネート、１，４−フェニレンジイソシアネート、トルエンジイソシアネート、ブタン−１，４−ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソプロピレンジイソシアネート、ナフチレンジイソシアネート、メチレンジイソシアネート、２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキサン−１，４−ジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、水素化キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−４，４’−ジイソシアネート、１，３−ビス（イソシアナトメチル）シクロヘキサン、メチル−シクロヘキサンジイソシアネート、ｍ−テトラメチルキシリレンジイソシアネート、２，４，６−トリイソプロピルベンゼンジイソシアネート、イソプロピリデンビス（４−シクロヘキシルイソシアネート）及びこれらの混合物によって例示することができる。ジイソシアネートの例示的な混合物としては、４，４’−ＭＤＩと
２，４−ＭＤＩの混合物が挙げられる。

Ａ部分のプレポリマーを調製するために使用されるポリイソシアネートは、例えば、ジイソシアネートと、ジイソシアネート反応性化合物、例えば、ポリオール（例えば、ジオール）またはポリアミン（例えば、ジアミン）とを反応させることによって調製されるポリイソシアネートであってもよい。Ａ部分のプレポリマーを調製するために使用される例示的なポリイソシアネートとしては、ＭＤＩのポリマー形態が挙げられる。Ａ部分のプレポリマーを調製するために使用されるポリイソシアネートは、カルボジイミド修飾されたジイソシアネート、例えば、カルボジイミド修飾されたＭＤＩであってもよい。Ａ部分のプレポリマーを調製するために使用されるポリイソシアネートは、ＡＳＴＭ Ｄ２５７２によって測定される場合、イソシアネート（ＮＣＯ）含有量は、１５％〜４０％（質量パーセント）の間で変動し、好ましくは、１０％〜２０％で変動する。

Ａ部分のプレポリマーをポリオールと反応させる。一般的に、Ａ部分のポリオールは、イソシアネート基と反応可能な任意のポリオール（すなわち、付加された１個より多いヒドロキシル基を有する化合物）であってもよい。さらに特定的には、ポリオールは、好ましくは、分子量が約６００未満のポリオール群から選択される。一例において、ポリオールは、平均分子量が約３００〜約６００ダルトンのポリオール群から選択される。ポリオールの例としては、グリコール、すなわち、１，２ジヒドロキシ基を含むジオール、例えば、エチレングリコールまたはプロピレングリコール及びこれらの誘導体、及びグリセロールまたはグリセリン及びこれらの誘導体が挙げられる。ポリオールの例としては、ポリプロピレングリコール及びポリテトラメチレンエーテルグリコールが挙げられる。ある実施形態において、ポリオールは、３〜２０個の炭素原子、さらに好ましくは、４〜１２個の炭素原子、最も好ましくは、５〜１０個の炭素原子を含む非対称ジオールである。このような非対称ジオールの例としては、限定されないが、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール；１，２−プロパンジオール；１，３−ブタンジオール；２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオール、１，１２−オクタデカンジオール；１，２−ヘキサンジオール；１，２−オクタンジオール；及び１，２−デカンジオールが挙げられる。ポリオールのさらなる例としては、テトロール（例えば、ペンタエリスリトール）が挙げられる。ポリオールは、エチレンオキシド及び／またはプロピレンオキシドのいずれかを、場合により別のポリオール（例えば、グリコールまたはグリセロール）と反応させて調製されたポリエーテルポリオールであってもよい。

ポリプロピレングリコール（例えば、Ｌｏｎｚａ Ｃｏｒｐ．から商標名ＰＯＬＹ−Ｇ（登録商標）２０−５６で市販される）は、ポリウレタン骨格を合成するときにＡ部分に使用するのに好ましいポリオールであり、当業者は、他のポリオールも適していることを認識するだろう。このような他のポリオールとしては、例えば、ポリブタジエンポリオールが挙げられる。ポリブタジエンポリオールの例としては、限定されないが、ＰＯＬＹ ｂｄ（登録商標）Ｒ−４５ＨＴＬＯ及びＰＯＬＹ ｂｄ（登録商標）Ｒ−２０ＬＭの名称で販売される（両方ともＣｒａｙ Ｖａｌｌｅｙ ＵＳＡ，ＬＬＣ、エクストン、ＰＡ、ＵＳＡから市販される）及びＣＶＣ Ｔｈｅｒｍｏｓｅｔ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ、ムアズタウン、ＮＪ、ＵＳＡから市販されるＨｙｐｒｏ（商標）２８００Ｘ９５ ＨＴＢといった、液体の末端がヒドロキシルのブタジエンポリマーが挙げられる。

ある特定の実施形態において、Ａ部分のポリウレタン骨格を合成するために使用されるポリマーＭＤＩ及びポリプロピレングリコールの割合は、Ａ部分の合計重量％を基準として、４０〜６０重量％であり、安定化剤は、約０．０３重量％の量で存在する。特定の実施形態において、存在するポリマーＭＤＩの割合は、Ａ部分の合計重量％を基準として、約４０重量％であり、存在するポリプロピレングリコールの割合は、約６０重量％である。

同じ実施形態または他の実施形態において、ポリマー樹脂系のＢ部分は、Ｂ部分の合計重量％を基準として、９３〜９８重量％の量で存在するポリオールを含んでいてもよい。ある実施形態において、ポリオールは、０．０３重量％未満の水を含む。同じ実施形態または他の実施形態において、ヒマシ油は、本発明と共に使用するのに適した好ましいポリオールである。ヒマシ油（すなわち、リシノール酸トリグリセリド）は、再生可能な原材料であり、広く市販されている。本発明は、ヒマシ油誘導体が、ヒマシ油から誘導される任意のポリオールを含み、加水分解生成物、エトキシル化生成物、エステル交換された生成物、またはエステル化された生成物、またはポリアミド生成物を含むことも想定する。他の適切なポリオールは、当業者に知られているが、Ｂ部分での使用に適しているポリオールが、Ａ部分について上に記載されるポリオールも含むことが想定され、ポリオールは、同じであってもよく、または異なっていてもよい。

Ｂ部分のポリオールを、さらに、レオロジー剤Ｃ及び触媒Ｄと配合する。レオロジー剤は、末端が一級アミンのポリエーテル化合物と共に、ＢＹＫ Ａｄｄｉｔｉｖｅｓ／Ｅｌｅｍｅｎｔｓ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ（ウォリングフォード、ＣＴ、ＵＳＡ）製の任意の合成及び天然の垂れ防止添加剤を含む。末端が一級アミンのポリエーテル化合物としては、限定されないが、重量平均分子量が約１１０Ｄａまたは２００Ｄａから、好ましくは約５００Ｄａまでであり（しかし、約２０００Ｄａまでの分子量も適している）、アミン官能基が約２〜３、好ましくは約２のポリオキシプロピレンアミンが挙げられる。このような末端が一級アミンのポリエーテルは、Ｈｕｎｔｓｍａｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（ソルトレークシティー、ＵＴ）からＪｅｆｆａｍｉｎｅの名称で製造販売される。特に好ましいのはＪｅｆｆａｍｉｎｅＤ−２３０であり、末端に一級アミンを有し、アミン官能基が２であり、分子量が約２３０のポリオキシプロピレングリコールである。接着剤組成物中での架橋は、ヒドロキシルを含有する三級アミン、例えば、ＱＵＡＤＲＯＬ（登録商標）としてＢＡＳＦ Ｃｏｒｐ．（ドイツ）によって市販されるジイソプロパノールアミンを加えることによってさらに促進することができる。Ａ部分とＢ部分をこのようなアミン存在下で混合すると、チキソトロピーは、すばやく成長する。レオロジー剤（またはチキソトロピー剤）としては、限定されないが、無機添加剤も挙げられ、例えば、フュームドシリカ、アモルファス二酸化ケイ素、クレイ、ベントナイト、タルクなど、及びこれらの組合せも挙げられる。

ポリウレタン組成物のＢ部分のウレタン触媒Ｄは、任意のウレタン触媒であってもよい。ウレタン触媒の例としては、スズ触媒、例えば、ジアルキルスズジアルカノエート、例えば、ＦＯＭＲＥＺ（登録商標）触媒ＵＬ−２８（ジメチルスズジネオデカノエート）が挙げられ、ゲル化時間及び不粘着時間が非常に短く、ポリウレタン系において良好な溶解度を与える。ウレタン触媒の他の例としては、限定されないが、ＤＡＢＣＯ（登録商標）Ｔ−９としてＡｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ（アレンタウン、ＰＡ、ＵＳＡ）から市販されるオクタン酸第一スズ；ＤＡＢＣＯ（登録商標）１３１としてＡｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ（アレンタウン、ＰＡ、ＵＳＡ）から市販される有機スズ；ＤＡＢＣＯ（登録商標）結晶性触媒としてＡｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ（アレンタウン、ＰＡ、ＵＳＡ）から市販される１，４−ジアザビシクロオクタン；ＤＡＢＣＯ（登録商標）Ｂ−１６としてＡｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ（アレンタウン、ＰＡ、ＵＳＡ）から市販されるｎ−セチル−ｎ，ｎ−ジメチルアミン；ＤＡＢＣＯ（登録商標）Ｔ−１２としてＡｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ（アレンタウン、ＰＡ、ＵＳＡ）から市販されるジブチルスズジラウレート；ＭＥＴＡＣＵＲＥ（商標）Ｔ−１触媒としてＡｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ（アレンタウン、ＰＡ、ＵＳＡ）から市販されるジブチルスズジアセテート；ＢｉＣＡＴ（登録商標）８としてＳｈｅｐｈｅｒｄ
Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ（ノーウッド、ＯＨ、ＵＳＡ）から市販される、亜鉛ネオデカノエート、ビスマスデカノエート及びネオデカン酸のブレンド；ＡＭＳＰＥＣ（登録商標）ＧＣＲ−５６としてＡｍｓｐｅｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉ
ｏｎ（ベア、ＤＥ、ＵＳＡ）から市販される鉄アセチルアセトネート；オレイン酸１０５としてＡｃｍｅ−Ｈａｒｄｅｓｔｙ Ｃｏｍｐａｎｙ（ブルーベル、ＰＡ、ＵＳＡ）から市販されるオレイン酸が挙げられる。

ある特定の実施形態において、レオロジー剤Ｃは、部分Ｂの合計重量％を基準として、２〜６重量％のフュームドシリカ（例えば、Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐ．からＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ（登録商標）Ｍ−５の商標名で市販されるもの）を含み、触媒Ｄは、０．２重量％〜０．５重量％（部分Ｂの合計重量を基準とする）の有機金属触媒、例えば、ジブチルスズアセテートを含む。これらは好ましい実施形態であると理解されるが、上述の他の適切な薬剤及び触媒を使用することができるため、特定のレオロジー剤／改質剤及び／または触媒は重要ではない。むしろ、重要なのは、フラッドコート組成物の硬化時に望ましい機械的な支持を与えるのに十分な水平方向の蓄積を達成するほど十分に流動性でありつつ、環境からの保護にとって望ましい垂直方向の蓄積を達成するために、（すなわち、回路基板または他のこのような電子機器の基部から外側に突出する長く延びた回路要素に対して）近いゲル化時間とレオロジーを有することである。

従って、ある特定の実施形態において、チキソトロピー指数は、１〜５、好ましくは１．２０〜３．５０、さらに好ましくは１．２２〜１．２３であってもよい。本明細書で使用される場合、用語「チキソトロピー指数」は、ある混合比の部分Ａと部分Ｂの２．５ＲＰＭで測定される粘度を２０ＲＰＭで測定される粘度で割ったものを指し、適切な重量の部分Ａと部分Ｂを２５℃で１〜２分間手で混合し、混合物の粘度を、Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度計を用い、７番のスピンドルを用い、２．５ＲＰＭで、次いで２０ＲＰＭで決定する。

同じ実施形態または他の実施形態において、ゲル化時間は、５〜１５分、好ましくは５〜１２である。同じ実施形態または他の実施形態において、混合比のＡ部分とＢ部分の初期粘度は、１５，０００〜１８，０００ｃｐ、好ましくは１５，０００〜１６，５００ｃｐである。さらに引用することなく、一実施形態の要素及び特徴を、他の実施形態に有利に組み込んでもよいことが想定される。さらに、部分Ａと部分Ｂを任意の比率または量で混合してもよいことが想定される。

本発明で想定されるフラッドコート組成物のＡ部分及び／またはＢ部分は、他の適切なフィラーまたは添加剤を含有していてもよい。Ａ部分及びＢ部分の片方または両方は、消泡剤も含んでいてもよい。一実施形態において、消泡剤を、Ａ部分に対して約０．０１〜約０．１重量％の量で加える。別の実施形態において、消泡剤を、Ｂ部分に対して約０．０１〜約０．１重量％の量で加える。さらなる実施形態において、消泡剤を、Ａ部分に対して約０．００５〜約０．０５重量％の量で、Ｂ部分に対して約０．００５〜約０．０５重量％の量で加える。Ａ部分及びＢ部分の片方または両方で利用される消泡剤は、当該技術分野で知られている任意の消泡剤であってもよい。一例において、消泡剤は、シリコーン系消泡剤、例えば、アルキルアリールシリコーンポリマー系消泡添加剤であり、ＳＦ８８４３としてＭｏｍｅｎｔｉｖｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｈｏｌｄｉｎｇｓ ＬＬＣ（コロンバス、ＯＨ、ＵＳＡ）から市販される。別の実施形態において、消泡剤は、シリコーンを含まない消泡剤、例えば、イソパラフィン系消泡剤であり、例えば、ＢＹＫ ＵＳＡ，Ｉｎｃ．（ウォリングフォード、ＣＴ、ＵＳＡ）から入手可能なＢＹＫ ０５４である。

フィラーは、限定されないが、タルク、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化マグネシウム、クレイ、マイカ、二酸化チタン、またはこれら上述の任意の組合せを含め、当該技術分野で知られている任意の適切なフィラーであってもよい。

別の態様において、図１を参照すると、本発明は、電子回路アセンブリであって、該電子回路アセンブリに接続する基部支持材１０の表面から外側に延び、該電子回路（図示せず）に電気的に接続する複数の電子回路要素２０を含む該基部支持材１０と、本明細書に詳細に定義され、記載されるポリウレタンフラッドコート組成物ＡＢＣＤとを含み、該フラッドコート組成物は、硬化すると、該基部支持材に対して平行な（すなわち、水平方向の）要素表面３０上の該フラッドコート組成物ＡＢＣＤの厚みが２０ｍｉｌ〜５００ｍｉｌ、該基部支持材に対して鉛直方向の（すなわち、垂直方向の）要素表面４０上の該フラッドコート組成物ＡＢＣＤの厚みが４ｍｉｌ〜２０ｍｉｌであるように、固定された塊として電子回路アセンブリを完全に覆うか、及び／または包み込む。当業者が理解し得るように、「ｍｉｌ」という単位は、本明細書で使用される場合（「ｔｈｏｕ」としても知られる）、インペリアル長さ単位を指し、インチの１／１０００に等しい。

ある特定の実施形態において、基部支持材に対して鉛直方向の要素表面上のフラッドコート組成物の厚みは、４ｍｉｌより大きく、２０ｍｉｌ未満であり、好ましくは、１０ｍｉｌ未満である。同じ実施形態または他の実施形態において、基部支持材に対して水平方向の要素表面上のフラッドコート組成物の厚みは、２０ｍｉｌより大きく、７５ｍｉｌ未満であり、好ましくは、４０ｍｉｌより大きく、６０ｍｉｌ未満である。一実施形態の要素及び特徴を、さらに引用することなく他の実施形態に有利に組み込んでもよいことが想定される。

ここでも再び、反応性（すなわちゲル化時間）及びレオロジーを制御することによって、この樹脂系を手動で、または自動化（すなわち、樹脂をリボン状またはカーテン状の形態で分注することができるフラッドコートプロセス）によって塗布することができるように、これらの鍵となる特徴を得て、すべての垂直表面に４ｍｉｌ〜１０ｍｉｌの蓄積を維持しつつ、垂直表面を下に流れてすべての要素を覆うことができる。

垂直表面を下に流れつつ、樹脂は、水平表面に対して２０ｍｉｌ〜５００ｍｉｌの厚みで蓄積し、それによって、同様に大きな要素の機械的な支持が得られる。

本明細書に記載する配合されたフラッドコート樹脂系は、任意の電子回路アセンブリに使用するのに適しているが、例示的なデバイスとしては、限定されないが、ＰＣで使用される電子回路基板、インバーター（例えば、マイクロソーラーインバーター）、コンバーター、電源供給装置などが挙げられる。参照は、図２Ａ〜２Ｂに与えられる。

さらに別の態様において、本発明は、不活性ガスを用い、本明細書に詳細に定義され、記載されるフラッドコート樹脂系組成物ＡＢＣＤを所定の圧力で加圧し、当該所定の圧力で、当該アセンブリに所定体積のフラッドコート組成物ＡＢＣＤを完全に塗布し、フラッドコート組成物ＡＢＣＤをゲル化させ、コーティングされたアセンブリを、Ｓｈｏｒｅ硬度１５Ａ〜９０Ａを与えるのに十分な時間と温度で硬化させることによる、電子回路アセンブリを包み込むか、またはフラッドコーティングする方法を提供する。

ある特定の実施形態において、塗布される圧力は、３０ｐｓｉであり、不活性ガスは、乾燥窒素である。同じ実施形態または他の実施形態において、硬化工程は、２５℃の温度で５〜７日間である。

すでに記載されるように、フラッドコート組成物は、時間がたつとアセンブリの疲労による欠陥が生じる極端な温度及び振動にさらされることに起因して、機械的な支持及び環境からの保護を必要とする用途において電子アセンブリ及び構成要素と共に使用するのに適している。従って、別の態様において、本発明は、本明細書に記載され、想定されるような所定体積のポリウレタンフラッドコート組成物を電子回路アセンブリに完全に塗布し
、フラッドコート組成物をゲル化し、該アセンブリの基部支持材に対して水平方向の要素表面上の該フラッドコート組成物の厚みが２０ｍｉｌ〜７５ｍｉｌ、基部支持材に対して鉛直方向の要素表面上の該フラッドコート組成物の厚みが４ｍｉｌ〜２０ｍｉｌであるように、電子回路アセンブリ上でフラッドコート組成物を固定された塊として硬化することによって、極端な温度（すなわち、温度の迅速な上昇または低下、及び／または極端な冷たさ及び／または熱さに長期間さらされること）及び振動にさらされることに起因する電子回路アセンブリの欠陥を予防する方法を提供する。または、本発明のこの態様は、極端な温度及び振動にさらされる電子回路アセンブリに機械的な支持及び環境からの保護を提供するものとして記載することができる。

実施例

以下の実施例は、当業者が本発明のある特定の実施形態をさらに理解するのに役立つように与えられる。これらの実施例は、説明の目的のためであることを意図しており、本発明の種々の実施形態の範囲を限定するものと解釈すべきではない。

（実施例１−ポリマー樹脂の調製）

二成分ポリウレタン樹脂系を以下のように調製する。Ａ部分において、（Ａ部分の合計重量を基準として）４１．１０重量部の２，４’−ＭＤＩ異性体含有量が向上し、（ジイソシアネートの合計重量を基準として）イソシアネート基（Ｎ＝Ｃ＝Ｏ）が３１〜３２重量％である中程度の官能性ポリマージフェニルメタンジイソシアネート（ｐＭＤＩ）（例えば、Ｂａｙｅｒ Ｃｏｒｐ．から入手可能なＭＯＮＤＵＲ（登録商標）ＭＲＳまたは等価物）を、（Ａ部分の合計重量を基準として）５８．８７重量部のポリプロピレングリコール（例えば、Ｌｏｎｚａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＰｏｌｙＧ−２０−５６または等価物）及び安定化剤として（Ａ部分の合計重量を基準として）０．０３重量部の塩化ベンゾイルと反応させ、（ジイソシアネートの合計重量を基準として）Ｎ＝Ｃ＝Ｏ含有量範囲が１０〜１２重量％（境界値を含む）のＭＤＩプレポリマーを作成する。この反応を２７”Ｈｇを超える減圧状態で、８０〜８５℃の温度で４時間行う。

Ｂ部分において、０．０３重量％未満の含水量を得るために、９３．５７重量部のヒマシ油を、２７”Ｈｇを超える減圧状態で、１００〜１１０℃の温度で１〜２時間加熱することによって乾燥させる。（Ｂ部分の合計重量を基準として）６重量部のチキソトロピー剤、例えば、フュームドシリカ（ＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ（登録商標）Ｍ−５としてＣａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能）を乾燥器中、１３０℃で２４時間乾燥させる。次いで、望ましいレオロジーを得るために、チキソトロピー剤を、高速（３０００ｒｐｍ）剪断下で４５分間、乾燥ヒマシ油と混合する（チキソトロピー指数１．２２）。Ａ部分とＢ部分を混合するとき、（Ｂ部分の合計重量を基準として）０．４１重量部の金属触媒、例えば、スズ系ジブチルスズジアセテート（ＭＥＴＡＣＵＲＥ（登録商標）Ｔ−１としてＡｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓから入手可能）を加えてゲル化時間を制御する。Ａ部分とＢ部分を、Ａ部分が４４．２５重量％、Ｂ部分が５５．７５重量％の比率で混合する。

配合物の特徴を以下の表１に与える。

（実施例２−電子アセンブリのフラッドコーティング）

四角型の４００ｍｌカートリッジ、３０要素のスタティックミキサーに１インチのスペード型／平坦チップを取り付け、実施例１に従って調製したもののようなポリマー樹脂系で充填する。３０ｐｓｉの乾燥窒素を樹脂に適用する。１，８５３．００グラムの重さのソーラーマイクロインバーターが提供され、基板表面に対して約４５°の角度に保持した分注銃によってポリマー樹脂を塗布する。ポリマー樹脂は、リボン状またはカーテン状の形態で分注され、レオロジー及び反応制御に起因して、すべての垂直表面に４ｍｉｌ〜５ｍｉｌの蓄積を維持しつつ、すべての構成要素を垂直表面を下に流れながら覆いつつ、電子回路基板及び構成要素を「フラッドコーティング」する。垂直表面を下に流れつつ、樹脂は、水平表面に２０ｍｉｌの厚みで蓄積し、それによって、大きな要素の機械的な支持が得られる。開始から終了までのコーティング時間または充填時間は、約５分である。ゲル化時間は、約１０〜１２分であり、完全硬化時間は、２５℃で約７日間である。フラッドコーティング後のソーラーマイクロインバーターの重量は、２，２００．００グラムである（すなわち、３４７．９６グラムのポリマー樹脂材料を使用する）。

従って、本明細書に記載するポリマーフラッドコート樹脂組成物及びプロセスを用い、従来の注封されたデバイスで使用される全体的な重量及び樹脂の費用を５０％より多く下げつつ、従来の注封した樹脂によって与えられるのと同じ環境からの保護及び機械的な支持が達成される。

種々の特許及び／または科学参考文献が、本出願全体で参照されている。これらの刊行物の開示は、その全体が、本明細書に記載されているかのように参照により本明細書に組み込まれる。矛盾する用語の場合には、この文書の用語が優先する。上の記載及び実施例の観点で、当業者は、過度な実験を行うことなく、請求項に記載されている本発明を実施することができるだろう。

上の記載は、本発明の教示の基本的な新規特徴を示し、記載し、指摘しているが、特定の用途のための実際の必要性及び要求が様々であろうことに起因して、本教示の範囲から逸脱することなく、示されるような組成物及び装置及びその使用の詳細な形態において、当業者による種々の省略、置き換え、変更を行ってもよいことが理解されるだろう。結果
として、本教示の範囲は、上の記載に限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲によって定義されるべきである。請求項は、別の請求項に単独で依存して書かれてもよいが、本明細書に想定されるような発明は、その請求項が多重に依存もするように書かれているかのように、すべてのこのような実施形態を含む。

Claims (20)

1. ポリウレタンフラッドコート組成物であって、
   Ａ部分としてポリイソシアネートプレポリマーを含み、かつ、Ｂ部分にポリオールと、Ｂ部分の合計重量を基準として２〜６重量％のレオロジー改質剤Ｃと触媒Ｄとを含み、
   ポリイソシアネートプレポリマーＡが、Ａ部分の合計重量を基準として、５０〜６０重量％のポリマージフェニルメタンジイソシアネートＡ１と、４０〜５０重量％のポリプロピレングリコールＡ２とを含み、
   Ｂ部分のポリオールがヒマシ油であり、
   Ａ部分とＢ部分とが混合されたとき、その混合物は、Ａ部分及びＢ部分の混合部分の初期粘度が１５，０００〜１８，０００ｃｐｓであり、チキソトロピー指数が１〜５であり、ゲル化時間が５〜１５分であり、かつ、硬化したときのショア―（Ｓｈｏｒｅ）硬度が１５Ａ〜９０Ａである
   ことを特徴とする、前記ポリウレタンフラッドコート組成物。
2. 請求項１に記載のポリウレタンフラッドコート組成物であって、塩化ベンゾイルが安定化剤化合物としてＡ部分の合計重量を基準として０．０３重量％で存在することを特徴とする、組成物。
3. 請求項１または２に前記のポリウレタンフラッドコート組成物であって、ポリイソシアネートプレポリマーＡが、前記ポリイソシアネートの合計重量を基準として１０〜１２重量％のイソシアネート（Ｎ＝Ｃ＝Ｏ）基を含むことを特徴とする、組成物。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のポリウレタンフラッドコート組成物であって、前記レオロジー改質剤Ｃが、フュームドシリカを含むことを特徴とする、組成物。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のポリウレタンフラッドコート組成物であって、前記触媒Ｄが有機金属触媒であることを特徴とする、組成物。
6. 請求項５に記載のポリウレタンフラッドコート組成物であって、前記有機金属触媒がジブチルスズアセテートであることを特徴とする、組成物。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のポリウレタンフラッドコート組成物であって、前記ショア―硬度が４０Ａ〜６０Ａであることを特徴とする、組成物。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載のポリウレタンフラッドコート組成物であって、前記チキソトロピー指数が１．２〜３．５であることを特徴とする、組成物。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載のポリウレタンフラッドコート組成物であって、前記ゲル化時間が５〜１２分であることを特徴とする、組成物。
10. 電子回路アセンブリであって、
    基部支持材であって、前記電子回路アセンブリに取り付けられた前記基部支持材表面から外側に延び複数の電子回路要素を備え、前記電子回路部分に電気的に接続した、基部支持材と、
    請求項１〜９のいずれか一項に記載のポリウレタンフラッドコート組成物とを含み、 前記ポリウレタンフラッドコート組成物は、硬化すると、前記基部支持材に対して水平方向の要素表面上の前記ポリウレタンフラッドコート組成物の厚みが２０ｍｉｌ〜７５ｍｉｌであり、前記基部支持材に対して鉛直方向の要素表面上の前記ポリウレタンフラッドコート組成物の厚みが４ｍｉｌ〜２０ｍｉｌであるように、固定された塊として前記電子回路アセンブリを完全に覆うか、または包み込む、前記電子回路アセンブリ。
11. 請求項１０に記載の電子回路アセンブリであって、前記基部支持材に対して鉛直方向の要素表面上の前記ポリウレタンフラッドコート組成物の厚みが４ｍｉｌより大きく、１０ｍｉｌ未満であることを特徴とする、電子回路アセンブリ。
12. 請求項１０または請求項１１に記載の電子回路アセンブリであって、前記基部支持材に対して水平方向の要素表面上の前記ポリウレタンフラッドコート組成物の厚みが２０ｍｉｌより大きく、７０ｍｉｌ未満であることを特徴とする、電子回路アセンブリ。
13. 請求項１０に記載の電子回路アセンブリであって、前記ポリウレタンフラッドコート組成物は、硬化したときのショア―硬度が４０Ａ〜６０Ａであることを特徴とする、電子回路アセンブリ。
14. 請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の電子回路アセンブリであって、電子機器内にあることを特徴とする、電子回路アセンブリ。
15. 請求項１４に記載の電子回路アセンブリであって、前記電子機器が、インバーター、コンバーター及び電源供給装置からなる群から選択されることを特徴とする、電子回路アセンブリ。
16. 電子回路アセンブリを包み込む方法であって、
    不活性ガスを用い、請求項１〜９のいずれか一項に記載のポリウレタンフラッドコート組成物を所定の圧力で加圧するステップと、
    前記所定の圧力で、完全な前記アセンブリに所定体積のポリウレタンフラッドコート組成物を塗布するステップと、
    前記ポリウレタンフラッドコート組成物をゲル化するステップと、
    前記コーティングされたアセンブリを、ショア―硬度が１５Ａ〜６０Ａになるのに十分な時間と温度で硬化するステップとを含む、前記方法。
17. 請求項１６に記載の方法であって、前記圧力が３０ｐｓｉであることを特徴とする、方法。
18. 請求項１６または１７に記載の方法であって、前記不活性ガスが窒素であることを特徴とする、方法。
19. 請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の方法であって、前記硬化する工程が２５℃で５〜７日間であることを特徴とする、方法。
20. 極端な温度及び振動にさらされる電子回路アセンブリに対する機械的な支持及び環境からの保護を与える方法であって、
    前記電子回路アセンブリに所定体積の請求項１〜９に記載のポリウレタンフラッドコート組成物を完全に塗布するステップと、
    前記ポリウレタンフラッドコート組成物をゲル化するステップと、
    硬化すると、前記アセンブリの前記基部支持材に対して水平方向の要素表面上の前記フラッドコート組成物の厚みが２０ｍｉｌ〜７５ｍｉｌであり、前記アセンブリの前記基部支持材に対して鉛直方向の要素表面上の前記ポリウレタンフラッドコート組成物ＡＢＣＤの厚みが４ｍｉｌ〜２０ｍｉｌであるような十分な時間及び十分な温度で、前記電子回路アセンブリ上で前記ポリウレタンフラッドコート組成物を固定された塊として硬化するステップとを含む、前記方法。