JP6750236B2 - 電子デバイス - Google Patents

Description

本発明は、硬化性組成物及びこの硬化性組成物が適用された電子デバイスに関する。

ウレタン樹脂は、例えば電子デバイスの防湿や防水のための封止材、ブッシュやインシュレータ等を構成する弾性材料、あるいは接着材等の種々の用途に用いられている。この種のウレタン樹脂には、主剤と硬化剤とを混合することにより比較的短時間で硬化するように構成されているものがある。例えば、特許文献１には、イソシアネート基含有化合物からなるＡ剤と水酸基含有化合物及びイソシアヌレート形成触媒からなるＢ剤とから構成される２液混合型の接着剤組成物が記載されている。イソシアヌレート形成触媒としては、アミン系触媒が多用されている。

特開２００２−２９４２０１号公報

しかし、特許文献１の接着剤組成物に用いられているアミン系触媒は、温度潜在性の触媒である。そのため、接着剤組成物をより短時間で硬化させるためには、Ａ剤とＢ剤とを混合した後に混合物を加温する必要がある。また、例えば電子デバイスの封止材等の用途において、加温による電子デバイス等への悪影響を回避するため、加温を行うことなく短時間に硬化するように構成された接着剤組成物が望まれている。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、室温環境下において短時間に硬化することができる硬化性組成物及びこの硬化性組成物が適用された電子デバイスを提供しようとするものである。

本発明の一態様は、ポリオールを含む主剤と、
イソシアネートを含み、上記主剤とは別体に構成された硬化剤とを有しており、
上記主剤及び上記硬化剤のうち少なくとも一方に、Ｂｉ（ビスマス）系触媒、ヒンダードアミン及びフェノール類が含まれている、硬化性組成物にある。

本発明の他の態様は、電子部品（２）と、
該電子部品を被覆している封止部（３）とを有しており、
該封止部は、上記硬化性組成物の硬化物よりなる、電子デバイス（１）にある。

本発明の更に他の態様は、電子部品（２）と、
該電子部品を保持するケース（４０２）と、
上記電子部品を覆う蓋部（５）と、
上記ケースと上記蓋部との間に介在し、両者を接着する接着部（６）とを有しており、
該接着部は、上記硬化性組成物の硬化物より構成されている、電子デバイス（１０２）にある。

上記硬化性組成物は、上記主剤及び上記硬化剤のうち少なくとも一方に、Ｂｉ系触媒、ヒンダードアミン及びフェノール類を含有している。上記硬化性組成物は、上記主剤と上記硬化剤とを混合することにより、両者の混合物中に上記Ｂｉ系触媒、上記ヒンダードアミン及び上記フェノール類を共存させることができる。そして、これらの化合物が共存することにより、上記主剤中のイソシアネートと上記硬化剤中のポリオールとの反応を迅速に進行させることができる。その結果、上記主剤と上記硬化剤との混合物を室温環境下において短時間で硬化させることができる。

また、上記硬化性組成物は、上記主剤と上記硬化剤との混合物を硬化させる際に、アミン系触媒を含む従来のウレタン樹脂のように混合物を加温する必要がない。それ故、例えば、電子デバイスにおける上記電子部品を被覆する封止部や、上記ケースと上記蓋部とを接着する接着部に上記硬化性組成物を適用することにより、上記電子デバイスを加温することなく上記硬化性組成物を硬化させることができる。また、上記封止部や上記接着部を上記硬化物から構成することにより、上記電子部品を水分や湿気から保護することができる。

なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

実施形態１における、電子部品が封止部により被覆された電子デバイスの要部を示す断面図である。 実施形態２における、ケースと蓋部との間に接着部が介在している電子デバイスの要部を示す断面図である。

（参考形態）
上記硬化性組成物の参考形態を以下に説明する。
本参考形態に係る硬化性組成物は、ポリオールを含む主剤と、イソシアネートを含み、上記主剤とは別体に構成された硬化剤とを有している。そして、上記主剤及び上記硬化剤の少なくとも一方に、Ｂｉ系触媒、ヒンダードアミン及びフェノール類が含まれている。

本参考形態において、主剤に含まれるポリオールとしては、２液混合型のウレタン樹脂に用いられる公知のポリオールを用いることができる。例えば、ポリオールとしては、ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール等のゴム系ポリオール；ポリカプロラクトン、ヒマシ油等のポリエステルポリオール；ポリテトラメチレンエーテルグリコール等のポリエーテルポリオール；ポリカーボネートジオール等の炭化水素系ポリオールを用いることができる。主剤は、ポリオールから選択される１種の化合物を含んでいてもよく、２種以上の化合物を含んでいてもよい。

硬化剤に含まれるイソシアネートとしては、２液混合型のウレタン樹脂に用いられる公知のイソシアネートを用いることができる。例えば、イソシアネートとしては、トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）やジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）等の芳香族ジイソシアネート；ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）やイソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）等の脂肪族ジイソシアネート；ポリイソシアネート等を用いることができる。硬化剤は、イソシアネートから選択される１種の化合物を含んでいてもよく、２種以上の化合物を含んでいてもよい。

硬化剤組成物中のイソシアネートの含有量は、ポリオールの水酸基価及びイソシアネート中のイソシアネート基含有率に応じて適宜設定することができる。

Ｂｉ系触媒、ヒンダードアミン及びフェノール類は、主剤及び硬化剤の少なくとも一方に含まれている。例えば、Ｂｉ系触媒、ヒンダードアミン及びフェノール類の全てが主剤に含まれていてもよく、硬化剤に含まれていてもよい。また、Ｂｉ系触媒、ヒンダードアミン及びフェノール類のうちいずれか１種または２種が主剤に含まれており、残りのものが硬化剤に含まれていてもよい。

Ｂｉ系触媒は、主剤に含まれていてもよく、硬化剤に含まれていてもよい。また、主剤と硬化剤との両方にＢｉ系触媒が含まれていてもよい。保管中にイソシアネートと水分等とが反応することを抑制する観点から、Ｂｉ系触媒は主剤に含まれていることが好ましい。

Ｂｉ系触媒の含有量は、ポリオールの水酸基価とポリオールの含有量との積１０００ｍｇＫＯＨあたり０．０５ｇ以上であることが好ましい。この場合には、ポリオールとイソシアネートとの反応をより加速することができる。その結果、主剤と硬化剤との混合物をより短時間で硬化させることができる。主剤と硬化剤との混合物をより短時間で硬化させる観点からは、Ｂｉ系触媒の含有量は、ポリオールの水酸基価とポリオールの含有量との積１０００ｍｇＫＯＨあたり０．０７ｇ以上であることがより好ましく、０．１０ｇ以上であることが更に好ましい。

また、Ｂｉ系触媒の含有量は、ポリオールの水酸基価とポリオールの含有量との積１０００ｍｇＫＯＨあたり１０．０ｇ以下であることがより好ましい。この場合には、Ｂｉ系触媒の含有量が増加することによるコストの増大を回避しつつ、ポリオールとイソシアネートとの反応を加速する効果を得ることができる。同様の観点から、Ｂｉ系触媒の含有量は、ポリオールの水酸基価とポリオールの含有量との積１０００ｍｇＫＯＨあたり５．０ｇ以下であることが更に好ましく、３．０ｇ以下であることが更に好ましく、２．０ｇ以下であることが特に好ましい。

Ｂｉ系触媒としては、ウレタン樹脂用触媒として公知のＢｉ含有化合物を用いることができる。例えば、Ｂｉ系触媒としては、ハロゲン化ビスマス等の無機ビスマス；カルボン酸ビスマス塩等の有機ビスマス等を用いることができる。硬化性組成物は、Ｂｉ系触媒から選択される１種の化合物を含んでいてもよく、２種以上の化合物を含んでいてもよい。

ヒンダードアミンは、主剤に含まれていてもよく、硬化剤に含まれていてもよい。また、主剤と硬化剤との両方にヒンダードアミンが含まれていてもよい。

ヒンダードアミンの含有量は、ポリオールの水酸基価とポリオールの含有量との積１０００ｍｇＫＯＨあたり０．０５ｇ以上であることが好ましい。この場合には、ポリオールとイソシアネートとの反応をより加速することができる。その結果、主剤と硬化剤との混合物をより短時間で硬化させることができる。主剤と硬化剤との混合物をより短時間で硬化させる観点からは、ヒンダードアミンの含有量は、ポリオールの水酸基価とポリオールの含有量との積１０００ｍｇＫＯＨあたり０．０７ｇ以上であることがより好ましく、０．１０ｇ以上であることが更に好ましい。

また、ヒンダードアミンの含有量は、ポリオールの水酸基価とポリオールの含有量との積１０００ｍｇＫＯＨあたり１０．０ｇ以下であることがより好ましい。この場合には、ヒンダードアミンの含有量が増加することによるコストの増大を回避しつつ、ポリオールとイソシアネートとの反応を加速する効果を得ることができる。同様の観点から、ヒンダードアミンの含有量は、ポリオールの水酸基価とポリオールの含有量との積１０００ｍｇＫＯＨあたり５．０ｇ以下であることが更に好ましく、３．０ｇ以下であることが更に好ましく、２．０ｇ以下であることが特に好ましい。

ヒンダードアミンとしては、分子構造中に２，２，６，６−テトラメチルピペリジン環を有する化合物を用いることができる。例えば、ヒンダードアミンとしては、ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）セバケート、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート等を用いることができる。硬化性組成物は、ヒンダードアミンから選択される１種の化合物を含んでいてもよく、２種以上の化合物を含んでいてもよい。

フェノール類は、主剤に含まれていてもよく、硬化剤に含まれていてもよい。また、主剤と硬化剤との両方にフェノール類が含まれていてもよい。

フェノール類の含有量は、ポリオールの水酸基価とポリオールの含有量との積１０００ｍｇＫＯＨあたり０．０５ｇ以上であることが好ましい。この場合には、ポリオールとイソシアネートとの反応をより加速することができる。その結果、主剤と硬化剤との混合物をより短時間で硬化させることができる。主剤と硬化剤との混合物をより短時間で硬化させる観点からは、フェノール類の含有量は、ポリオールの水酸基価とポリオールの含有量との積１０００ｍｇＫＯＨあたり０．０７ｇ以上であることがより好ましく、０．１０ｇ以上であることが更に好ましい。

また、フェノール類の含有量は、ポリオールの水酸基価とポリオールの含有量との積１０００ｍｇＫＯＨあたり１０．０ｇ以下であることがより好ましい。この場合には、フェノール類の含有量が増加することによるコストの増大を回避しつつ、ポリオールとイソシアネートとの反応を加速する効果を得ることができる。同様の観点から、フェノール類の含有量は、ポリオールの水酸基価とポリオールの含有量との積１０００ｍｇＫＯＨあたり５．０ｇ以下であることが更に好ましく、３．０ｇ以下であることが更に好ましく、２．０ｇ以下であることが特に好ましい。

フェノール類としては、分子構造中にフェノール性水酸基を有する化合物を用いることができる。例えば、フェノール類としては、フェノール、クレゾール、ナフトール等の１価フェノール；２−（２’−ヒドロキシ−５’−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−３’−ｔｅｒｔ−ブチル−５’−メチルフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール基を有するフェノール類；６，６’−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４，４’−ブチリデンジ−ｍ−クレゾール等を用いることができる。硬化性組成物は、フェノール類から選択される１種の化合物を含んでいてもよく、２種以上の化合物を含んでいてもよい。

また、上記硬化性組成物は、ポリオールとイソシアネートとの反応を加速する効果を損なわない範囲で、ウレタン樹脂に一般的に用いられる添加剤を含んでいてもよい。添加剤としては、例えば、耐熱剤、酸化防止剤、難燃剤、鎖延長剤、充填剤、顔料等を使用することができる。これらの添加剤は、主剤に添加してもよく、硬化剤に添加してもよい。また、これらの添加剤を主剤及び硬化剤の両方に添加することもできる。

本参考形態に係る硬化性組成物は、主剤及び硬化剤のうち少なくとも一方に、Ｂｉ系触媒、ヒンダードアミン及びフェノール類を含有している。そのため、主剤と硬化剤とを混合することにより、両者の混合物中にＢｉ系触媒、ヒンダードアミン及びフェノール類を共存させることができる。そして、これらの化合物が共存することにより、主剤中のイソシアネートと硬化剤中のポリオールとの反応を迅速に進行させることができる。その結果、主剤と硬化剤との混合物を室温環境下において短時間で硬化させることができる。

（実施形態１）
本実施形態においては、参考形態に係る硬化性組成物が注型材として用いられている電子デバイスの実施形態を説明する。
本実施形態に係る電子デバイス１は、図１に示すように、電子部品２と、電子部品２を被覆している封止部３とを有している。封止部３は、上記硬化性組成物の硬化物より構成されている。

図１に示すように、本実施形態の電子デバイス１における電子部品２及び封止部３は、略直方体状を呈し、その一面が開口したケース４内に収容されている。電子部品２は、ケース４内に収容されている。また、ケース４内には封止部３が充填されており、電子部品２の全面が封止部３により被覆されている。

本実施形態の電子デバイス１は、例えば以下のようにして作製することができる。まず、ケース４内に電子部品２を収容した後、ケース４内に主剤と硬化剤とを混合しつつ注入する。電子部品２の全面が主剤と硬化剤との混合物により被覆された後、混合物の注入を停止する。その後、ケース４を室温環境下で静置することにより、混合物を硬化させて封止部３を形成することができる。

電子部品２としては、具体的には、自動車用の電子制御ユニットとして構成された電子回路などを用いることができる。この種の電子制御ユニットは、例えば、電流センサー、ソナーセンサー、ドア施錠装置及びエアバッグ等の種々の装置と接続され、これらの装置を制御することができるように構成されている。

本実施形態の電子デバイス１においては、封止部３に上記硬化性組成物が適用されているため、電子デバイス１を加温することなく封止部３を形成することができる。

また、封止部３は、上記硬化性組成物の硬化物から構成されているため、封止部３内への水分や湿気等の浸透を抑制することができる。それ故、電子デバイス１は、電子部品２を水分や湿気から保護することができる。

（実施形態２）
本実施形態においては、参考形態に係る硬化性組成物が接着剤として用いられている電子デバイス１０２の実施形態を説明する。なお、実施形態２以降において用いた符号のうち、既出の参考形態及び実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の参考形態及び実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
本実施形態の電子デバイス１０２は、電子部品２と、電子部品２を保持するケース４０２と、電子部品２を覆う蓋部５と、ケース４と蓋部５との間に介在し、両者を接着する接着部６とを有している。そして、接着部６は、上記硬化性組成物の硬化物より構成されている。

本実施形態における電子部品２は、図２に示すように、一面が開口した箱状を呈するケース４０２に収容されている。電子部品２としては、実施形態１と同様に、自動車用の電子制御ユニットとして構成された電子回路などを用いることができる。

ケース４０２は、開口端縁から外方に向かって延出したフランジ部４１を有している。蓋部５は、フランジ部４１及びケース４の開口端面を覆うように配置されている。そして、フランジ部４１と蓋部５との間には、フランジ部４１の全周に亘って配置された接着部６が介在している。

本実施形態の電子デバイス１０２は、例えば以下のようにして作製することができる。まず、ケース４０２内に電子部品２を配置した後、フランジ部４１の全周に亘って主剤と硬化剤との混合物を塗布する。そして、混合物が硬化する前に蓋部５をケース４０２上に載置し、室温環境下でケース４０２及び蓋部５を静置する。これにより、混合物を硬化させて接着部６を形成するとともに、ケース４０２と蓋部５とを接着することができる。

本実施形態の電子デバイス１０２においては、接着部６に上記硬化性組成物が適用されているため、電子デバイス１０２を加温することなく接着部６を形成するとともにケース４０２と蓋部５とを接着することができる。

また、接着部６は、上記硬化性組成物の硬化物から構成されているため、ケース４０２と蓋部５との間からケース４０２の内側への水分の浸透を抑制することができる。それ故、電子デバイス１０２は、電子部品２を水分や湿気から保護することができる。

（実験例）
本例は、硬化性組成物の組成を種々変更した例である。本例の硬化性組成物に用いた具体的な材料は以下の通りである。

［ポリオール］
・Ａ１：ヒマシ油系ポリオール（伊藤製油株式会社製「ＵＲＩＣ Ｈ−５７」）
・Ａ２：ポリブタジエンポリオール（出光興産株式会社製「Ｐｏｌｙ ｂｄ（登録商標） Ｒ−１５ＨＴ」）

［触媒］
・Ｂ１：無機ビスマス（日東化成株式会社製「ネオスタン（登録商標） Ｕ−６００」）
・Ｂ２：アミン系触媒（四国化成工業株式会社製「キュアゾール（登録商標） ２ＭＺ−Ｈ」）

［ヒンダードアミン］
・Ｃ１：ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）セバケート（城北化学工業株式会社製「ＪＦ−９５」）
・Ｃ２：ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート（城北化学工業株式会社製「ＪＦ−９０」）

［フェノール類］
・Ｄ１：２−（２’−ヒドロキシ−５’−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール（城北化学工業株式会社製「ＪＦ−７７」）
・Ｄ２：２−（２’−ヒドロキシ−３’−ｔｅｒｔ−ブチル−５’−メチルフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール（城北化学工業株式会社製「ＪＦ−７９」）
・Ｄ３：６，６’−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４，４’−ブチリデンジ−ｍ−クレゾール（株式会社ＡＤＥＫＡ製「アデカスタブ（登録商標） ＡＯ−４０」）
［イソシアネート］
・Ｅ１：クルードＭＤＩ（住化コベストロウレタン株式会社製「４４Ｖ−１０」）

本例においては、まず、表１〜表３に示す割合でポリオール、ヒンダードアミン、フェノール類及び触媒を混合して主剤を調製した。次いで、イソシアネートＥ１から構成された硬化剤を主剤に混合した。そして、主剤と硬化剤との混合物のタックフリータイムを計測した。なお、タックフリータイムは、硬化剤を混合してから、混合物の表面を指で触れたときに指に混合物が付着しなくなるまでの時間とした。また、本例における全ての実験操作は、２０〜２５℃に制御された実験室内で行った。

表１〜表３に、各混合物のタックフリータイムを示す。

表１〜表３より知られるように、Ｂｉ系触媒、ヒンダードアミン及びフェノール類を含有する試験例２〜１９は、Ｂｉ系触媒のみを含む試験例１や、フェノール類のみを含む試験例２４、ヒンダードアミン及びフェノール類を含む試験例２５に比べてタックフリータイムが大幅に短縮された。また、試験例２〜１９は、アミン系触媒を用いた試験例２１〜２３及び試験例２６よりも短いタックフリータイムを有していた。

これらの結果から、主剤と硬化剤との混合物中にＢｉ系触媒、ヒンダードアミン及びフェノール類を共存させることにより、主剤と硬化剤との混合物を室温環境下において短時間で硬化させることができることが理解できる。

（その他の実施形態）
本発明に係る硬化性組成物及び電子デバイスは、上記参考形態、各実施形態及び実験例の態様に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。
例えば、実施形態１においては、電子部品２の全面が封止部３により被覆された例を示したが、電子部品２の一部が封止部３により被覆されていてもよい。具体的には、例えば電子部品２が電子回路である場合、回路基板に搭載された半導体素子等の水分や湿気から保護する必要がある部分が封止部３により被覆され、その他の部分においては電子部品２が露出していてもよい。
また、実施形態１の電子デバイス１において、ケース４の開口面を蓋部５で覆うことも可能である。さらに、この場合において、上記硬化性組成物を用いてケース４と蓋部５とを接着することもできる。

１、１０２ 電子デバイス
２ 電子部品
３ 封止部
４、４０２ ケース
５ 蓋部
６ 接着部

Claims (8)

1. 電子部品（２）と、
   該電子部品を被覆している封止部（３）とを有しており、
   該封止部は、ポリオールを含む主剤と、ジイソシアネート及びポリイソシアネートからなる群より選択される１種または２種以上のイソシアネートを含む硬化剤とを混合してなり、上記主剤及び上記硬化剤のうち少なくとも一方にＢｉ系触媒、ヒンダードアミン及び分子構造中にフェノール性水酸基を有する化合物であるフェノール類が含まれている硬化性組成物の硬化物より構成されている、電子デバイス（１）。
2. 上記Ｂｉ系触媒の含有量は、上記ポリオールの水酸基価と上記ポリオールの含有量との積１０００ｍｇＫＯＨあたり０．０５ｇ以上である、請求項１に記載の電子デバイス。
3. 上記ヒンダードアミンの含有量は、上記ポリオールの水酸基価と上記ポリオールの含有量との積１０００ｍｇＫＯＨあたり０．０５ｇ以上である、請求項１または２に記載の電子デバイス。
4. 上記フェノール類の含有量は、上記ポリオールの水酸基価と上記ポリオールの含有量との積１０００ｍｇＫＯＨあたり０．０５ｇ以上である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子デバイス。
5. 電子部品（２）と、
   該電子部品を保持するケース（４０２）と、
   上記電子部品を覆う蓋部（５）と、
   上記ケースと上記蓋部との間に介在し、両者を接着する接着部（６）とを有しており、
   該接着部は、ポリオールを含む主剤と、ジイソシアネート及びポリイソシアネートからなる群より選択される１種または２種以上のイソシアネートを含む硬化剤とを混合してなり、上記主剤及び上記硬化剤のうち少なくとも一方にＢｉ系触媒、ヒンダードアミン及び分子構造中にフェノール性水酸基を有する化合物であるフェノール類が含まれている硬化性組成物の硬化物より構成されている、電子デバイス（１０２）。
6. 上記Ｂｉ系触媒の含有量は、上記ポリオールの水酸基価と上記ポリオールの含有量との積１０００ｍｇＫＯＨあたり０．０５ｇ以上である、請求項５に記載の電子デバイス。
7. 上記ヒンダードアミンの含有量は、上記ポリオールの水酸基価と上記ポリオールの含有量との積１０００ｍｇＫＯＨあたり０．０５ｇ以上である、請求項５または６に記載の電子デバイス。
8. 上記フェノール類の含有量は、上記ポリオールの水酸基価と上記ポリオールの含有量との積１０００ｍｇＫＯＨあたり０．０５ｇ以上である、請求項５〜７のいずれか１項に記載の電子デバイス。

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