JP6914309B2 - シート型絶縁ワニス及びその製造方法、電気機器、並びに回転電機 - Google Patents

Description

本願は、熱硬化性樹脂組成物、シート型絶縁ワニス及びその製造方法、電気機器、並びに回転電機に関するものである。

半導体モジュール、パワーモジュール、電源デバイス等を備えた電子機器を含む電気機器の分野、及び電動機、発電機、圧縮機等を含む回転電機の分野においては、小型化及び高出力化に伴い、絶縁と排熱に対する要求が高まっている。このため、それらを構成する部材同士の隙間に配置される絶縁材料には、高い絶縁性と排熱性が求められている。

電気機器においては、半導体チップ、ダイオード、またはトランスコイル等の発熱部品と基板の隙間、または基板と筐体の隙間に絶縁材料が配置される。このような部材同士の隙間に絶縁材料を配置する場合、部分的に空気層が残存すると、絶縁性、排熱性、及び耐振性が低下する原因となる。特に熱伝導率が０の真空下で使用される宇宙用機器においては、排熱の問題は深刻である。

また、回転電機において小型化及び高出力化を実現するためには、コイルの絶縁性能の向上が必須である。固定子鉄心のスロット内にコイルを収納する際には、スロット内壁とコイルの隙間に絶縁紙が挿入され、コイルは液状の絶縁ワニスで含浸処理される。しかし、固定子巻線の高占積率化に伴い、コイル、スロット内壁、絶縁紙各々の隙間が狭くなり、絶縁ワニスが十分に浸透せず部分固着となるという問題が生じている。その結果、コイルの固着性能が低下し、長期的な絶縁信頼性に悪影響を与える。特に、自動車用回転電機の場合、自動車の快適性を推し量る上での一つの基準である騒音、振動、ハーシュネス（Ｎｏｉｓｅ、Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ、Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ：以下、ＮＶＨ特性という）が悪化する要因となる。

特許文献１には、コイルへの絶縁ワニスの含浸を行わずに、コイルを固定子鉄心と絶縁して固着させる方法が提案されている。この先行例では、両表面に半硬化状態の熱硬化性樹脂が積層された絶縁フィルム基材を用い、絶縁フィルム基材とコイルとの間、及び絶縁フィルム基材とスロット内壁との間に半硬化状態の熱硬化性樹脂を硬化させた絶縁固着樹脂が充填されるようにしている。

特許第５１５７２９６号公報

上記特許文献１において、半硬化状態の熱硬化性樹脂はエポキシ樹脂等で構成され、絶縁フィルム基材は、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）等の樹脂から構成されているが、それらの詳細な組成及び物性については何ら記載されていない。また、熱硬化性樹脂の柔軟性と流動性の特性についての評価がされておらず、加熱時に流動し部材間の細部に浸透する特性を有するか不明である。また、絶縁フィルム基材の厚みは２５μｍ〜１５０μｍに設定されているが、絶縁フィルム基材が配置される隙間の寸法と絶縁フィルム基材の厚みとの関係については全く言及されていない。

このため、特許文献１に開示された絶縁フィルム基材を用いて部材同士の隙間を細部まで確実に埋めることは、当業者であっても容易ではないと考えられる。硬化された熱硬化性樹脂と絶縁フィルム基材の全体の厚みが隙間の寸法よりも小さい場合、隙間を十分に埋めることができず、部分的に空気層が残存し、絶縁性及び排熱性が低下する。また、全体の厚みが隙間の寸法よりも大きい場合、組立性及び作業性が悪化し信頼性が低下することがある。回転電機の場合、コイルと固定子鉄心の隙間の寸法よりも絶縁フィルム基材の厚みが大きいと、スロットへのコイル挿入作業が困難となる。

本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、絶縁対象の部材同士の隙間を細部まで確実に埋め、両者を絶縁及び固着することができるシート型絶縁ワニスに用いられる熱硬化性樹脂組成物を提供することを目的とする。また、上記熱硬化性樹脂組成物を用いたシート型絶縁ワニス及びその製造方法を提供することを目的とする。

さらに、上記シート型絶縁ワニスを用いることにより絶縁信頼性、排熱性、及び耐振性の向上を図り、電気機器の小型化及び高出力化を実現することを目的とする。また、上記シート型絶縁ワニスを用いることにより絶縁信頼性、排熱性、及び耐振性の向上を図り、回転電機の小型化及び高出力化を実現することを目的とする。

本願に開示される熱硬化性樹脂組成物は、絶縁対象の部材同士の隙間に配置されるシート型絶縁ワニスであって、隙間の少なくとも一部は一定の寸法を有するものであり、２５℃で固体の熱硬化性樹脂（Ａ）と、２５℃で液状の熱硬化性樹脂（Ｂ）と、６０℃以下で反応不活性な潜在性硬化剤と、最大粒径が隙間の寸法よりも小さく平均粒径が隙間の寸法の０．５倍よりも小さい無機充填剤とを含む熱硬化性樹脂組成物が未硬化または半硬化の状態で一定の膜厚のシート状に形成されており、熱硬化性樹脂（Ａ）と熱硬化性樹脂（Ｂ）の合計１００質量部に対して、熱硬化性樹脂（Ａ）を３０質量部〜７０質量部含み、無機充填剤の組成物全量に対する体積比が５０％以下であり、２５℃で２５ＭＰａの圧力を加えた時に膜厚が１０％以上減少する圧縮率を有するものである。

また、本願に開示される電気機器は、電子部品が搭載された基板と、基板が固定された筐体とを備えた電気機器であって、電子部品と基板の隙間、または基板と筐体の隙間に、本願に開示されるシート型絶縁ワニスが配置されたものである。

また、本願に開示される回転電機は、固定子鉄心のスロット内に固定子コイルが収納された回転電機であって、スロットの内壁と固定子コイルの隙間に、本願に開示されるシート型絶縁ワニスが配置されたものである。

また、本願に開示されるシート型絶縁ワニスの製造方法は、絶縁対象の部材同士の隙間に配置されるシート型絶縁ワニスの製造方法であって、隙間の少なくとも一部は一定の寸法を有するものであり、２５℃で固体の熱硬化性樹脂（Ａ）と、２５℃で液状の熱硬化性樹脂（Ｂ）と、６０℃以下で反応不活性な潜在性硬化剤と、最大粒径が隙間の寸法よりも小さく平均粒径が隙間の寸法の０．５倍よりも小さい無機充填剤と、希釈用有機溶剤とを攪拌混合し、熱硬化性樹脂組成物のスラリーを作製する第１の工程と、スラリーを離型フィルムまたは離型紙に隙間の寸法の１．１倍〜２．０倍の膜厚に塗布し乾燥させる第２の工程とを含み、第１の工程において、熱硬化性樹脂組成物は、熱硬化性樹脂（Ａ）と熱硬化性樹脂（Ｂ）の合計１００質量部に対して熱硬化性樹脂（Ａ）を３０質量部〜７０質量部含み、無機充填剤の組成物全量に対する体積比が５０％以下であり、第２の工程において、２５℃で２５ＭＰａの圧力を加えた時に膜厚が１０％以上減少する圧縮率を有するように乾燥状態が決定されるものである。

本願に開示されるシート型絶縁ワニスによれば、常温での加圧で所定の厚みに圧縮され、硬化時の加熱により流動して部材間の細部に浸透するため、絶縁対象の部材同士の隙間を確実に埋め、両者を絶縁及び固着することができる。

本願に開示される電気機器によれば、電子部品と基板の隙間、あるいは基板と筐体の隙間に本願のシート型絶縁ワニスを配置することにより、絶縁信頼性、排熱性、及び耐振性の向上が図られ、小型化及び高出力化が実現する。

本願に開示される回転電機によれば、スロットの内壁と固定子コイルの隙間に本願のシート型絶縁ワニスを配置することにより、絶縁信頼性、排熱性、及び耐振性の向上が図られ、小型化及び高出力化が実現する。

本願に開示されるシート型絶縁ワニスの製造方法によれば、絶縁対象の部材同士の隙間を確実に埋め、両者を絶縁及び固着することが可能なシート型絶縁ワニスを作製することができる。

実施の形態２によるシート型絶縁ワニスの貯蔵せん断弾性率の温度変化による挙動を説明する図である。 実施の形態２によるシート型絶縁ワニスの損失弾性率の温度変化による挙動を説明する図である。 実施の形態２によるシート型絶縁ワニスの複素粘度の温度変化による挙動を説明する図である。 実施の形態３による電源デバイスにおけるシート型絶縁ワニスの使用例を説明する図である。 実施の形態４による回転電機の固定子を説明する斜視図である。 実施の形態４による回転電機の固定子を説明する断面図である。 実施の形態４による回転電機の固定子におけるシート型絶縁ワニスの使用例を説明する図である。 実施の形態４による回転電機の固定子におけるシート型絶縁ワニスの使用例を説明する図である。 実施の形態４による回転電機の固定子におけるシート型絶縁ワニスの使用例を説明する図である。

実施の形態１．
以下に、実施の形態１による熱硬化性樹脂組成物について説明する。実施の形態１による熱硬化性樹脂組成物は、絶縁対象の部材同士の隙間に配置されるシート型絶縁ワニス用の樹脂組成物であって、部材同士の隙間の少なくとも一部はほぼ一定の寸法を有するものである（以下、これを隙間の寸法という）。なお、以下の説明において、熱硬化性樹脂（Ａ）及び熱硬化性樹脂（Ｂ）を特に区別せず両方を指す場合、あるいはこれらの混合樹脂を指す場合は、単に「熱硬化性樹脂」と記す。また、常温とは約２５℃を示す。

熱硬化性樹脂組成物は、２５℃で固体の熱硬化性樹脂（Ａ）と、２５℃で液状の熱硬化性樹脂（Ｂ）と、６０℃以下で反応不活性な潜在性硬化剤と、最大粒径が隙間の寸法よりも小さく平均粒径が隙間の寸法の０．５倍よりも小さい無機充填剤とを含み、熱硬化性樹脂（Ａ）と熱硬化性樹脂（Ｂ）の合計１００質量部に対して、熱硬化性樹脂（Ａ）を３０質量部〜７０質量部含み、無機充填剤の組成物全量に対する体積比が５０％以下である。また、必要に応じて、硬化促進剤、熱可塑性樹脂、製膜性付与剤、粘着付与剤、及び接着付与剤等を含む。

上記の原材料を組み合わせた熱硬化性樹脂組成物を用いて作製されたシート型絶縁ワニスは、常温での加圧で所定の厚みに圧縮される柔軟性を有し、さらに、硬化時の加熱により流動して部材間の細部に浸透する特性を有する。従って、実施の形態１による熱硬化性樹脂組成物は、絶縁対象の部材同士の隙間を確実に埋め、両者を絶縁及び固着するシート型絶縁ワニスを作製するのに好適である。

熱硬化性樹脂には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂として公知のものが用いられる。特に、絶縁ワニスとして汎用に使用されているエポキシ樹脂、フェノール樹脂、またはビニルエステル樹脂等の不飽和ポリエステル樹脂の少なくとも１つを含むことが好ましい。

熱硬化性樹脂の具体例としては、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、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂、ブロム化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ブロム化ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ブロム化ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ブロム化脂環式エポキシ樹脂、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、ブロム化フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ブロム化クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアネート、ヒダントイン型エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、ビフェニル骨格含有アラルキル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、エポキシ（メタ）アクリレート樹脂（ビニルエステル系樹脂）、ウレタン（メタ）アクリレート樹脂、ポリエーテル（メタ）アクリレート樹脂、ポリエステル（メタ）アクリレート樹脂等が挙げられる。これらの樹脂を単独で用いてもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。

熱硬化性樹脂（Ａ）は常温で固体であり、融点あるいはガラス転移点の軟化温度が１５０℃以下であり、さらに好ましくは１２５℃以下である。軟化温度が１５０℃よりも大きい場合、加熱時に熱硬化性樹脂（Ｂ）との重合反応が進みにくく、硬化温度を２００℃より高くする必要があり、絶縁対象の部材の劣化を誘発するため好ましくない。

また、熱硬化性樹脂（Ａ）は、液状の熱硬化性樹脂（Ｂ）または希釈用有機溶剤（以下、希釈剤という）の少なくとも一方に溶解しなければならない。溶解しない場合、スラリー作製の際に樹脂成分が均等に溶解した状態が得られず、均質なシート型絶縁ワニスを作製することができない。

さらに、熱硬化性樹脂（Ａ）がエポキシ樹脂の場合、絶縁対象の部材との接着力を高める観点からは、エポキシ当量が２００以上であり、軟化点が５０℃〜１６０℃であるエポキシ樹脂がより好ましい。また、熱硬化性樹脂（Ａ）がビニルエステル樹脂等の不飽和ポリエステル樹脂の場合も、軟化点が５０℃〜１６０℃であるものが好ましい。これらは常温での他の原材料との予備混合時の作業性に優れ、且つ、加熱で容易に溶融するため、他の原材料との均一混合性が向上する。

熱硬化性樹脂（Ｂ）は、熱硬化性樹脂（Ａ）がエポキシ樹脂の場合、絶縁対象の部材との接着力を高めるには、常温で液状のエポキシ樹脂が好適であり、熱硬化性樹脂（Ａ）の溶解力を高めるには、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂がより好ましく用いられる。また、熱硬化性樹脂（Ｂ）は、熱硬化性樹脂（Ａ）が不飽和ポリエステル樹脂の場合、硬化性樹脂（Ａ）の溶解力を高めるには、不飽和ポリエステル樹脂のオリゴマーまたはモノマーの低粘度の低分子量体が好適である。

このように、常温での状態が異なる熱硬化性樹脂（Ａ）と熱硬化性樹脂（Ｂ）を用い、質量比の配合等を調整することにより、この熱硬化性樹脂組成物を用いたシート型絶縁ワニスの常温での表面粘着性（タック性）、機械強度（靭性）、粘着性、及び加熱時の流動性等を制御することができる。熱硬化性樹脂（Ａ）と熱硬化性樹脂（Ｂ）の合計１００質量部に対して、熱硬化性樹脂（Ａ）は２０質量部〜８０質量部であり、より好ましくは３０質量部〜７０質量部である。

質量比でいうと、熱硬化性樹脂（Ａ）と熱硬化性樹脂（Ｂ）との質量比（Ａ／Ｂ）は、２０／８０〜８０/２０の範囲であることが好ましい。質量比（Ａ／Ｂ）が２０／８０未満の場合、液状樹脂が多いため、乾燥後に安定したシート状態が得られず、離型基材から剥離できない。質量比（Ａ／Ｂ）が８０／２０を超える場合、固形樹脂が多いため、シートの靭性（材料の粘り強さ）が低くなる。このため、乾燥時または離型基材からの剥離時に割れ及び欠けが発生し易く、作業性が悪くなる。

靭性が高く安定したシートを作製するには、質量比（Ａ／Ｂ）は３０／７０〜７０/３０の範囲であることが好ましい。また、絶縁対象の部材への貼り付けを容易にできる粘着性を確保するには、質量比（Ａ／Ｂ）は３０／７０〜５０/５０の範囲が好ましい。一方、シート表面の粘着性が不要な場合（例えば粘着性が作業性を悪化させる場合）は、表面粘着性を低くするために、質量比（Ａ／Ｂ）は５０／５０〜７０/３０の範囲が好ましい。

また、熱硬化性樹脂組成物は、熱硬化性樹脂を硬化させる硬化剤を含有することができる。硬化剤は、特に限定されることはなく、熱硬化性樹脂の種類に合わせて公知のものを適宜選択することができる。硬化剤には、アミン類、フェノール類、酸無水物類、イミダゾール類、ポリメルカプタン硬化剤、ポリアミド樹脂等が用いられる。

硬化剤の具体例としては、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸及び無水ハイミック酸等の脂環式酸無水物、ドデセニル無水コハク酸等の脂肪族酸無水物、無水フタル酸及び無水トリメリット酸等の芳香族酸無水物、ジシアンジアミド、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン等の芳香族ジアミン、アジピン酸ジヒドラジド等の有機ジヒドラジド、三フッ化ホウ素、三塩化ホウ素及び三臭化ホウ素等のハロゲン化ホウ素アミン錯体、トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール、ジメチルベンジルアミン、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン及びその誘導体、２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール及び２−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−メチルイミダゾール等のイミダゾール類、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ｐ−ヒドロキシスチレン樹脂等の多価フェノール化合物、有機過酸化物が挙げられる。

ハロゲン化ホウ素アミン錯体の代表的な具体例としては、三フッ化ホウ素モノエチルアミン錯体、三フッ化ホウ素ジエチルアミン錯体、三フッ化ホウ素イソプロピルアミン錯体、三フッ化ホウ素クロロフェニルアミン錯体、三フッ化ホウ素−トリアリルアミン錯体、三フッ化ホウ素ベンジルアミン錯体、三フッ化ホウ素アニリン錯体、三塩化ホウ素モノエチルアミン錯体、三塩化ホウ素フェノール錯体、三塩化ホウ素ピペリジン錯体、三塩化ホウ素硫化ジメチル錯体、三塩化ホウ素Ｎ，Ｎ−ジメチルオクチルアミン錯体、三塩化ホウ素Ｎ，Ｎ−ジメチルドデシルアミン錯体、三塩化ホウ素Ｎ，Ｎ−ジエチルジオクチルアミン錯体等が挙げられる。これらの硬化剤は、単独で用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。

また、硬化剤の配合量は、使用する熱硬化性樹脂及び硬化剤の種類に合わせて適宜調整すればよく、通常、熱硬化性樹脂１００質量部に対して０．１質量部以上２００質量部以下であることが好ましい。

さらに、硬化剤は、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用いた場合、シート型絶縁ワニスの保存安定性、硬化性、及び硬化樹脂物性等の観点から、６０℃以下で反応不活性な潜在性硬化剤が好適である。潜在性硬化剤の具体例としては、三フッ化ホウ素−アミン錯体等のハロゲン化ホウ素アミン錯体、ジシアンジアミド、有機酸ヒドラジッド、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン等の芳香族ジアミン等が挙げられる。これらの潜在性硬化剤は、単独で用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。潜在性硬化剤の配合量は、熱硬化性樹脂のエポキシ樹脂に対する当量比が０．３〜２．０であり、硬化物特性の安定性の観点から、０．５〜１．５であることがより好ましい。

有機過酸化物は、重合反応を開始させる反応開始剤として用いられる。有機過酸化物としては、１０時間半減期温度が４０℃以上であれば特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。有機過酸化物の具体例としては、ケトンパーオキサイド系、パーオキシケタール系、ハイドロパーオキサイド系、ジアルキルパーオキサイド系、ジアシルパーオキサイド系、パーオキシエステル系、パーオキシジカーボネート系の過酸化物等が挙げられる。これらの有機過酸化物は、単独で用いてもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。

活性温度が高い有機過酸化物を選択することにより、シート型絶縁ワニスの可使時間を向上させることができる。コイルへの含浸処理に適したシート型絶縁ワニスの可使時間を確保する観点からは、有機過酸化物の１０時間半減期温度が８０℃以上であることが好ましい。また、シート型絶縁ワニスの硬化を効率よく進行させるため、有機過酸化物の１０時間半減期温度は、シート型絶縁ワニスを硬化させる際の硬化炉の設定温度以下であることが好ましい。

このような１０時間半減期温度を有する有機過酸化物の具体例としては、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、１，１−ジ（ｔ−ヘキシルパーオキシ）シクロヘキサン、１，１−ジ（ｔ−ヘキシルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）−２−メチルシクロヘキサン、２，２−ジ（４，４−ジ−（ブチルパーオキシ）シクロヘキシル）プロパン、ｎ−ブチル４，４−ジ−（ｔ−ブチルパーオキシ）バレラート、２，２−ジ−（ｔ−ブチルパーオキシ）ブタン、ｔ−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシマレイン酸、ｔ−ブチルパーオキシ−３，５，５−トリメチルヘキサン酸、ｔ−ブチルパーオキシラウリン酸、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ｔ−ブチルパーオキシアセテート、ｔ−ヘキシルパーオキシベンゾエート、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシ２−エチルヘキシルモノカーボネート、ジ（２−ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、ジクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ヘキシルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ジ−ｔ−ヘキシルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３、ｐ−メンタンハイドロパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシアリルモノカーボネート、メチルエチルケトンパーオキサイド、１，１，３，３−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、クミンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。

有機過酸化物の配合量は、特に限定されないが、熱硬化性樹脂であるポリエステル樹脂の合計１００質量部に対して通常０．１質量部〜１０質量部であり、より好ましくは０．５質量部〜５質量部である。有機過酸化物の配合量が０．１質量部未満であると、架橋密度が小さくなり、硬化が不十分になることがある。一方、有機過酸化物の配合量が１０質量部よりも多いと、シート型絶縁ワニスの可使時間が著しく短くなる傾向にある。

また、熱硬化性樹脂組成物には、必要に応じて硬化促進剤を含有させることができる。硬化促進剤は、特に限定されることはなく、熱硬化性樹脂の種類に合わせて公知のものを適宜選択することができる。硬化促進剤の具体例としては、３級アミン類、イミダゾール類、アミンアダクト類等が挙げられる。シート型絶縁ワニスの保存安定性、硬化性、及び硬化樹脂物性等の観点から、６０℃以下では反応不活性な硬化促進剤がより好ましい。

硬化促進剤の配合量は、熱硬化性樹脂の合計１００質量部に対し、通常０．０１質量部〜１０質量部であり、より好ましくは０．０２質量部〜５．０質量部である。硬化促進剤が０．０１質量部より小さいと硬化反応の促進効果が劣り、１０質量部より大きいと可使時間が短くなる傾向にある。

また、熱硬化性樹脂組成物には、膜厚均一性及び表面平滑性等の製膜性を向上させるため、必要に応じて製膜性付与剤を含有させることができる。製膜性付与剤には、重量平均分子量が１０，０００〜１００，０００の熱可塑性樹脂が用いられる。熱可塑性樹脂は、熱硬化性樹脂（Ａ）と熱硬化性樹脂（Ｂ）の合計１００質量部に対して１質量部〜４０質量部である。熱可塑性樹脂は、特に限定されることはなく、熱硬化性樹脂の種類に合わせて公知のものを適宜選択することができる。熱可塑性樹脂の具体例としては、例えばフェノキシ樹脂、飽和ポリエステル樹脂等が挙げられる。これらの製膜性付与剤は、単独で用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。

熱可塑性樹脂の重量平均分子量が１０，０００よりも小さい場合は、製膜性の改善に至らず、１００，０００よりも大きい場合は、液状の熱硬化性樹脂（Ｂ）への溶解分散性が悪く、スラリーを調製できない。製膜性付与剤の配合量は、硬化促進性及び硬化樹脂物性等の観点から、熱硬化性樹脂の合計１００質量部に対し、通常１質量部〜４０質量部であり、より好ましくは５質量部〜３０質量部である。製膜性付与剤が１質量部よりも小さいと製膜性の改善効果が劣り、４０質量部よりも大きいと液状の熱硬化性樹脂（Ｂ）への溶解分散性が悪く、スラリーを調製できない。

また、熱硬化性樹脂組成物には、シートの表面粘着性を向上させるため、必要に応じて粘着付与剤を含有させることができる。粘着付与剤は、重量平均分子量が１０，０００〜２００，０００であれば、特に限定されることはなく、熱硬化性樹脂の種類に合わせて公知のものを適宜選択することができる。粘着付与剤の具体例としては、テルペン系樹脂、ロジン系樹脂、天然ゴム、スチレン系エラストマー、ポリビニルアセタール系樹脂、ポリビニルホルマール系樹脂、ポリビニルブチラール系樹脂等が挙げられる。これらの粘着付与剤は、単独で用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。

粘着付与剤の重量平均分子量が１０，０００よりも小さい場合は粘着性の改善に至らず、２００，０００よりも大きい場合は、液状の熱硬化性樹脂（Ｂ）への溶解分散性が悪く、スラリーを調製できない。粘着付与剤の配合量は、硬化促進性及び硬化樹脂物性等の観点から、熱硬化性樹脂の合計１００質量部に対し、通常１質量部〜２０質量部であり、より好ましくは２質量部〜１０質量部である。粘着付与剤が１質量部よりも小さいと表面粘着性の改善効果が劣り、２０質量部よりも大きいと液状の熱硬化性樹脂（Ｂ）への溶解分散性が悪く、スラリーを調製できない。

また、熱硬化性樹脂組成物には、熱硬化性樹脂と無機充填剤との界面、あるいはシート型絶縁ワニスと絶縁対象の部材との界面の接着力を向上させる観点から、接着付与剤を含有させることができる。接着付与剤は、特に限定されることはなく、熱硬化性樹脂または無機充填剤の種類に合わせて公知のものを適宜選択することができる。

接着付与剤の具体例としては、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤が挙げられる。これらの接着付与剤は、単独で用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。

接着付与剤の配合量は、使用する熱硬化性樹脂または接着付与剤の種類等に合わせて適宜設定すればよく、通常、熱硬化性樹脂１００質量部に対して、０．０１質量部〜５質量部であることが好ましい。

また、熱硬化性樹脂組成物には、熱伝導率及び機械強度の向上、シート型絶縁ワニスの厚膜化等の観点から、充填剤を含有させることができる。充填剤は、特に限定されることはなく、目的に合わせて公知のものを適宜選択することができる。充填剤は、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤等で表面処理されたものでもよいし、表面処理されていないものでもよい。

無機充填剤の具体例としては、結晶シリカ、溶融シリカ、アルミナ、タルク、クレイ、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、二酸化チタン、窒化ケイ素、水酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ガラス、硫酸バリウム、マグネシア、酸化ベリリウム、雲母、酸化マグネシウム等が挙げられる。充填剤の形状は、破砕状または球状が好適であるが、亜球状、鱗片状、繊維状、ミルドファイバー、ウィスカー等であってもよい。これらの充填剤は、単独で用いてもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。

熱硬化性樹脂組成物を用いたシート型絶縁ワニスは、絶縁対象の部材同士の隙間に、貼り付けあるいは挿入等により配置される。このため、無機充填剤の最大粒径が隙間の寸法よりも小さく、平均粒径が隙間の寸法の０．５倍よりも小さいものが選択される。また、無機充填剤の組成物全量に対する体積比が５０％以下であることが好ましい。

また、樹脂硬化物の耐クラック性及び耐衝撃性等を向上させる目的で、熱可塑性樹脂、ゴム成分、各種オリゴマー等の樹脂系充填剤を添加してもよい。樹脂系充填剤の具体例としては、ブチラール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、ＭＢＳ樹脂（メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン共重合体）、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体）、アクリル樹脂等が挙げられる。樹脂系充填剤は、シリコーンオイル、シリコーン樹脂、シリコーンゴム、フッ素ゴム等により変性することができる。また、各種プラスチック粉末、各種エンジニアリングプラスチック粉末等を添加してもよい。

充填剤の配合量は、樹脂組成物を均一に混合できる量であればよく、通常、熱硬化性樹脂１００質量部に対して、８５質量部以下であり、より好ましくは５０質量部以下である。充填剤の量が８５重量部よりも大きいと樹脂と均一に混合できなくなり、特性の再現性が得られない傾向にある。

さらに、熱硬化性樹脂組成物には、充填剤等の固体粉末の樹脂中での沈降を抑制する沈降防止剤または分散剤、ボイド発生を防止する消泡剤、シート型絶縁ワニス同士のブロッキングを防止するポリマービーズ等のアンチブロッキング剤または滑り性向上剤、塗料定着剤、酸化防止剤、難燃化剤、着色剤、増粘剤、減粘剤、界面活性剤等を配合することもできる。実施の形態１による熱硬化性樹脂組成物によれば、絶縁対象の部材同士の隙間を細部まで確実に埋め、両者を絶縁及び固着するシート型絶縁ワニスを作製することができる。

実施の形態２．
実施の形態２では、上記実施の形態１による熱硬化性樹脂組成物を用いたシート型絶縁ワニスの製造方法と、シート型絶縁ワニスの物性について説明する。シート型絶縁ワニスは、上記実施の形態１による熱硬化性樹脂組成物を未硬化または半硬化の状態で膜厚１μｍ〜５００μｍのシート状に形成したものである。

シート型絶縁ワニスの製造方法は、熱硬化性樹脂組成物のスラリーを作製する第１の工程と、スラリーを離型フィルムまたは離型紙に塗布し乾燥させる第２の工程とを含む。第１の工程では、上記実施の形態１による熱硬化性樹脂組成物に希釈剤を加えて所定の混合物粘度とし、充填剤が沈降せず均一に分散するまで撹拌機で撹拌混合する。

スラリーは、少なくとも、２５℃で固体の熱硬化性樹脂（Ａ）と、２５℃で液状の熱硬化性樹脂（Ｂ）と、６０℃以下で反応不活性な潜在性硬化剤と、最大粒径が隙間の寸法よりも小さく平均粒径が隙間の寸法の０．５倍よりも小さい無機充填剤と、希釈剤とを含んでいる。また、熱硬化性樹脂の合計１００質量部に対して、熱硬化性樹脂（Ａ）を３０質量部〜７０質量部含み、無機充填剤の組成物全量に対する体積比が５０％以下を占めるように配合される。

熱硬化性樹脂を溶解させる希釈剤は、塗膜後には揮発または蒸発してほぼ完全に消滅する。希釈剤は、特に限定されることはなく、使用する熱硬化性樹脂及び無機充填剤等の種類に合わせて公知のものを適宜選択することができる。希釈剤の具体例としては、トルエン、メチルエチルケトン等が挙げられる。これらの溶剤は、単独で用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。溶剤の配合量は、混練が可能な混合物粘度となれば特に限定されることはなく、通常、熱硬化性樹脂と無機充填剤との合計１００質量部に対して２０質量部〜２００質量部である。

続いて第２の工程では、シート塗工機にて、離型フィルムまたは離型紙に、スラリーを隙間の寸法の１．１倍〜２．０倍の膜厚となるように塗布し、乾燥炉で乾燥させ、シート型絶縁ワニスを作製する。なお、塗工方法については、特に限定されず、当該技術分野において公知の塗工機を用いて行えばよい。作製されたシート型絶縁ワニスは、熱硬化性樹脂組成物が未硬化あるいは半硬化の状態であるため、シート同士が接触すると接着（ブロッキング）してしまう。このため、一方の表面に離型フィルムまたは離型紙の基材が積層されており、使用時には基材を離型して使用する。

乾燥炉では、８０℃〜１６０℃の温度条件で希釈剤を揮発させる。シート型絶縁ワニスの全質量１００重量部に対して乾燥後の不揮発分は９７質量部以上であり、より好ましくは９９質量部以上である。９７質量部未満であれば、残留した希釈剤により、離型紙または離型フィルム等の基材からの離型が困難になる。シート型絶縁ワニスは、希釈剤のみを揮発させた未硬化状態（Aステージ状態）であってもよいし、希釈剤の揮発後に硬化反応を進めるための加熱をさらに行い、半硬化状態（Bステージ状態）としてもよい。

シート型絶縁ワニスは、２５℃において１８０度折り曲げても割れが発生しない柔軟性を有する。過度な加熱により乾燥が進むと、希釈剤の揮発に加えて樹脂の硬化反応が進行し、柔軟性が消失することがある。この場合、部材の表面形状に沿う柔軟性がないため、部材同士の隙間に配置した際にクラックが発生することがある。あるいは、加熱硬化後も部材に接着及び固着せず、ワニスの役割を果たせないことがある。

また、シート型絶縁ワニスは、膜厚が大きすぎると内部応力が高くなり、１８０度折り曲げ時に割れが発生する可能性がある。シート型絶縁ワニスの膜厚は１μｍ〜５００μｍが好適であり、隙間を完全に埋めるためには、５μｍ〜３００μｍがより好ましい。膜厚が１μｍ未満の場合、ピンホールのないシートにすることが難しく、膜厚が５００μｍを超える場合、１８０度折り曲げ試験において割れが発生する可能性が大きい。

また、シート型絶縁ワニスの所定の膜厚とは、隙間の寸法の１．１倍以上であり、通常１．１倍〜２．０倍、より好ましくは１．３倍〜１．７倍に設定される。具体的には、隙間が１００μｍの場合、シート型絶縁ワニスの膜厚は、１１０μｍ〜２００μｍが好適であり、１３０μｍ〜１７０μｍがより好ましい。膜厚が１１０μｍ未満の場合、ワニスが隙間の細部に十分に充填されず、２００μｍを超える場合、部材同士を固定ネジで固定できない等、組立性が悪化することがある。

シート型絶縁ワニスは、２５℃で２５ＭＰａの圧力で膜厚が１０％以上圧縮され、部材同士の隙間の寸法公差を考慮すると、２０％以上圧縮されることがより好ましい。シート型絶縁ワニスは不揮発分が９７質量部（％）以上であるため、完全硬化すると３％〜１０％の体積収縮がある。このため、部材同士の隙間に配置されるシート型絶縁ワニスの膜厚は、隙間の寸法よりも１０％以上大きくする必要がある。２５℃で２５ＭＰａの圧力でシート型絶縁ワニスの膜厚が１０％未満しか圧縮されない場合、シート型絶縁ワニスを配置した時には隙間が埋まっていても、硬化収縮により微小な隙間が生じる場合がある。

また、シート型絶縁ワニスは、部材に予め貼り付けて使用する場合は、２５℃で表面粘着性（タック性）があるものが好ましい。一方、部材に予め貼り付けると作業性が悪くなる場合は、前述の配合比及び乾燥条件等で、柔軟性と膜厚圧縮性を保持した状態で表面粘着性をなくすことができる。表面粘着性がない指標として、４０℃で絶縁対象の部材に２ＭＰａの圧力で押しつけても粘着しないこととする。この条件で粘着した場合、作業環境温度（２５〜３５℃）によっては表面粘着性が強くなり、作業性が悪くなる可能性がある。

シート型絶縁ワニスは、２５℃で圧縮される柔軟性を有すると共に、加熱時に流動し、部材間の細部（例えば凹凸形状等）に浸透しなければならない。このような特性を得るには、シート型絶縁ワニスの乾燥状態が重要である。柔軟性に関しては、１８０度折り曲げても割れが発生しないことで簡易的に判断できる。これらの柔軟性と流動性の特性をより定量的に判定する手法として、粘弾性測定による弾性率評価がある。

粘弾性測定の具体例として、図１にシート型絶縁ワニスの貯蔵せん断弾性率（Ｇ′）の温度変化による挙動を示す。２５℃での貯蔵せん断弾性率（図１中、Ａで示す）が１．０×１０^３Ｐａ〜５．０×１０^４Ｐａであり、温度上昇とともに低下し、その最低値（図１中、Ｂで示す）が８０℃〜１５０℃にあって１０Ｐａ〜２．０×１０^３Ｐａであることが好ましい。上記の値を満たさないシート型絶縁ワニスは、所要の加圧時の圧縮率が得られず、部材間の細部への浸透性が得られない。

また、貯蔵せん断弾性率の最低値が８０℃未満にある場合は、常温放置で反応が進行し、柔軟性が低下しやすい。一方、最低値が１５０℃以上にある場合は、完全硬化するために必要な加熱温度が高くなり、基材を劣化させる恐れがある。離型フィルムからの離型性確保とシート形状の維持、及び加熱温度での流動性を発現させる観点から、２５℃での貯蔵せん断弾性率が３．０×１０^３Ｐａ〜３．０×１０^４Ｐａであり、且つ、８０℃〜１５０℃での貯蔵せん断弾性率の最低値が１．０×１０^２Ｐａ〜５．０×１０^２Ｐａであり、２５℃での値の１０分の１以下であることがより好ましい。さらに、１８０℃以上での貯蔵せん断弾性率は、硬化による影響で、１．０×１０^５Ｐａ以上で飽和する（図１中、Ｃで示す）。

また、図２は、シート型絶縁ワニスの損失弾性率（Ｇ″）の温度変化による挙動を示している。２５℃での損失弾性率（図２中、Ａで示す）が１．０×１０^３Ｐａ〜５．０×１０^４Ｐａであり、温度上昇とともに低下し、その最低値（図２中、Ｂで示す）が８０℃〜１５０℃にあって１０Ｐａ〜２．０×１０^３Ｐａであることが好ましい。さらに、損失正接（ｔａｎδ）が２５℃で０．３〜３．５であり、損失正接の極大値が８０℃〜１５０℃にあって１．０〜３．５であることが好ましい。損失弾性率及び損失正接が上記の値を満たさないシート型絶縁ワニスは、所要の加圧時の圧縮率が得られず、部材間の細部への浸透性が得られない。

また、損失弾性率の最低値あるいは損失正接の極大値が８０℃未満にある場合は、常温放置で反応が進行し、柔軟性が低下しやすい。一方、それらが１５０℃以上にある場合は、完全硬化するために必要な加熱温度が高くなり、基材を劣化させる恐れがある。離型フィルムからの離型性確保とシート形状の維持、及び加熱温度での流動性を発現させる観点から、２５℃での損失弾性率が３．０×１０^３Ｐａ〜３．０×１０^４Ｐａであり、且つ、８０℃〜１５０℃での損失弾性率の最低値が１．０×１０^２Ｐａ〜１．０×１０^３Ｐａであり、２５℃の値の５分の１以下であることがより好ましい。１８０℃以上での損失弾性率は、硬化による影響で、５．０×１０^３Ｐａ以上で飽和し（図２中、Ｃで示す）、損失正接は０．２以下で飽和する。

また、シート型絶縁ワニスの柔軟性と流動性の特性は、複素粘度でも評価できる。図３は、シート型絶縁ワニスの動的粘弾性測定で得られた複素粘度の温度変化による挙動を示している。２５℃での複素粘度（図３中、Ａで示す）が６．０×１０^２Ｐａ・ｓ〜１．０×１０^４Ｐａ・ｓであり、温度上昇とともに低下し、その最低値（図３中、Ｂで示す）が８０℃〜１５０℃にあって５．０×１０^２Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。

これらの値を満たさないシート型絶縁ワニスは、所要の加圧時の圧縮率が得られず、部材間の細部への浸透性が得られない。さらに、離型フィルムからの離型性確保とシート形状の維持、及び加熱温度での流動性を発現させる観点から、２５℃での複素粘度が１．０×１０^３Ｐａ・ｓ〜５．０×１０^３Ｐａ・ｓであり、且つ、８０℃〜１５０℃での複素粘度の最低値が１Ｐａ・ｓ〜５．０×１０^２Ｐａ・ｓであり、２５℃での値の１０分の１以下であることがより好ましい。１８０℃以上での複素粘度は、硬化による影響で、１．０×１０^４Ｐａ・ｓ以上で飽和する（図３中、Ｃで示す）。

シート型絶縁ワニスは、絶縁対象の部材同士の隙間に配置された後、硬化処理工程で加熱硬化される。具体的には、一方の部材（発熱部品、基板、筐体、コイル、絶縁紙、絶縁フィルム、鉄心等）に予めシート型絶縁ワニスを配置し、他方の部材（同上）で圧着固定される。シート型絶縁ワニスに表面粘着性がない場合、脱落防止として両面テープ等で貼り付けてもよい。

硬化処理工程における硬化温度は、硬化剤及び硬化促進剤の種類によって異なるが、絶縁対象の部材を劣化させない硬化温度と時間に設定される。具体的には、加熱温度は１００℃〜２００℃が好ましく、１３０℃〜１９０℃がより好ましい。加熱時間は１分〜６時間が好ましく、３分〜２時間がより好ましい。

加熱温度が１００℃未満、または加熱時間が１分未満の場合、硬化が不十分となり、部材との接着及び固着ができない。１００℃〜１７０℃の比較的低温では６時間を超えても部材を劣化させることは少ないが、１７０℃以上で６時間を超える場合、または２００℃以上の高温加熱では、部材を劣化させる場合がある。なお、シート型絶縁ワニスは溶剤をほとんど含まないため、誘導加熱または通電加熱等で硬化することもでき、硬化処理工程の簡略化が図られる。

また、シート型絶縁ワニスは、絶縁対象の部材を一体化し耐振性を向上させるために、硬化後の部材との接着力は１０Ｎ/ｍ以上が好ましく、耐振性の特性ばらつきを抑制するためには、２０Ｎ/ｍ以上がより好ましい。

また、接着強度の指標として、シート型絶縁ワニスの接着試験片を用い、引張試験機でせん断接着強度を評価することができる。接着試験片は、アセトン脱脂の処理表面を施した２枚の圧延鋼板（幅２５ｍｍ×長さ１００ｍｍ×厚み１．６ｍｍ）の間に、１２．５ｍｍ×２５ｍｍに切り出したシート型絶縁ワニスを挟んでクリップで固定し、１５０℃×１ｈｒの条件で硬化させて作製する。引張試験機にて試験環境２５℃、変位速度１ｍｍ／ｍｉｎで測定されたせん断接着強度は、５ＭＰａ以上であることが好ましく、耐振性を安定して得られるには1０ＭＰａ以上であることがより好ましい。なお、５ＭＰａ未満では、十分な耐振性が得られず、機器の長期的な信頼性が低下する。

実施の形態２によるシート型絶縁ワニスは、常温での加圧で所定の厚みに効率よく圧縮され、硬化時の加熱により流動して部材間の細部に浸透するため、絶縁対象の部材同士の隙間を確実に埋め、両者を絶縁及び固着することができる。

実施の形態３．
実施の形態３では、上記実施の形態２によるシート型絶縁ワニスの電源デバイスへの使用例について、図４を用いて説明する。なお、実施の形態３では、電源デバイスを例に挙げているが、これに限定されるものではなく、シート型絶縁ワニスは電子機器を含む電気機器全般に適用可能である。電源デバイスとしては、例えばスイッチング方式のＤＣ−ＤＣコンバータ、ＡＣ−ＤＣコンバータ等がある。

図４に示す電源デバイス１０は、電子部品１が搭載された基板２と、基板２が固定された筐体３とを備えている。電子部品１には、電界効果トランジスタをなすＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ダイオード、コンデンサ等の発熱部品が含まれる。基板２は基板固定ネジ４によって基板２に固定され、電子部品１は固定ネジ５によって基板２に固定されている。

基板２には充填スルーホール６が形成され、電子部品１と基板２の隙間にシート型絶縁ワニス７Ａが配置され、基板２と筐体３の隙間にシート型絶縁ワニス７Ｂが配置されている。すなわち、電源デバイス１０の場合、シート型絶縁ワニス７Ａ、７Ｂが配置される部材同士の隙間とは、電子部品１（発熱部品）と基板２の隙間、及び基板２と筐体３の隙間である。

基板２と筐体３の隙間を絶縁する場合、筐体３側に、隙間の寸法（図４中、Ｇ１で示す）の１．２倍の膜厚のシート型絶縁ワニス７Ｂを貼り付けた後、基板２を基板固定ネジ４で筐体３に固定し、１３０℃〜２００℃で加熱して硬化する。この硬化処理により、基板２と筐体３がシート型絶縁ワニス７Ｂによって絶縁されると共に、基板２が筐体３に固着される。なお、硬化前のシート型絶縁ワニス７Ｂは、表面粘着性を有していることが作業性の面で好ましい。

シート型絶縁ワニス７Ａ、７Ｂは、硬化処理前には２５℃で圧縮される柔軟性を有し、加熱時に流動して部材間の細部に浸透するように作製されている。具体的には、シート型絶縁ワニス７Ａ、７Ｂは、１８０度折り曲げても割れない柔軟性を有し、且つ、貯蔵せん断弾性率、損失弾性率、損失正接、及び複素粘度を所定の範囲内（上記実施の形態２参照）とすることにより、部材間の細部への浸透性を有している。

このため、シート型絶縁ワニス７Ａ、７Ｂは、硬化処理時の加熱により、電子部品１と基板２の隙間の細部、及び基板２と筐体３の隙間の細部にそれぞれ浸透するため、空気層を排除し、隙間を確実に埋めることができる。よって、シート型絶縁ワニス７Ａ、７Ｂを用いた電源デバイス１０は、絶縁劣化が生じ難く、運転時の電子部品１からの発熱が基板２に効率的に排熱される。また、シート型絶縁ワニス７Ａ、７Ｂは溶剤を含有していないため、汎用の加熱炉だけでなく誘導加熱及び通電加熱で硬化することができる。さらに、硬化処理工程中のエネルギーロスが少ないことから、硬化時間が短く、電源デバイスの製造工程の簡略化が図られる。

一方、絶縁コーティング剤、ポッティング剤等の液状の絶縁材料を用いた場合、部材同士の隙間を絶縁材料が流動するため、隙間を確実に埋めることは難しい。また、液状の絶縁材料は溶剤を含むため、塗布後の硬化処理工程中に多量の有機成分が揮発し、衛生面及び臭気面の問題がある。また、硬化処理工程中に樹脂の硬化反応に加えて、硬化反応に関与しない有機成分の揮散が進むため、加熱炉でのエネルギーロスが大きくなり、硬化時間が長くなる。その結果、ＣＯ_２排出量が増加するため、環境面での問題がある。

実施の形態３によれば、電子部品１と基板２の隙間、あるいは基板２と筐体３の隙間にシート型絶縁ワニス７Ａ、７Ｂをそれぞれ配置することにより、絶縁信頼性、排熱性、及び耐振性の向上が図られ、電源デバイス１０の小型化及び高出力化が実現する。

実施の形態４．
実施の形態４では、上記実施の形態２によるシート型絶縁ワニスの回転電機への使用例について、図５から図９を用いて説明する。電動機、発電機、圧縮機等の回転電機は、図５及び図６に示すように、固定子コイル１１と円環状の固定子鉄心１２を含む固定子２０を備えている。固定子鉄心１２のティース部１３の間には、所定数のスロット１４が周方向に設けられ、スロット１４内に固定子コイル１１が収納される。

図７に示すように、固定子鉄心１２（スロット１４の内壁）と固定子コイル１１の隙間には、シート型絶縁ワニス７Ｃが配置される。また、スロット１４の内壁と固定子コイル１１の隙間には、絶縁紙１５または絶縁フィルムが配置される場合がある。図８に示す例では、絶縁紙１５のコイル側の面にシート型絶縁ワニス７Ｃが配置され、図９に示す例では、絶縁紙１５の両側にシート型絶縁ワニス７Ｃが配置されている。すなわち、回転電機の場合、絶縁対象の部材同士の隙間とは、固定子鉄心１２と固定子コイル１１の隙間、または絶縁紙１５と固定子コイル１１の隙間、または固定子鉄心１２と絶縁紙１５の隙間である。なお、固定子コイル１１には、絶縁テープが貼着されていてもよい。

絶縁紙１５が配置されないスロット１４において、固定子鉄心１２と固定子コイル１１の隙間の実測寸法が公差を含めて３０μｍ〜１５０μｍである場合、充填剤として最大粒径が３０μｍ以下であり、平均粒径が１５μｍ以下のものが選定される。また、絶縁紙１５が配置されるスロット１４において、絶縁紙１５の厚みを差し引いた隙間の実測寸法が公差を含めて１０μｍ〜１００μｍである場合、充填剤として最大粒径が１０μｍ以下であり、平均粒径が５μｍ以下のものが選定される。

回転電機の製造工程においては、固定子鉄心１２または絶縁紙１５にシート型絶縁ワニス７Ｃを配置し、さらに固定子コイル１１を配置した後、固定子鉄心１２を円環状に成形することによりシート型絶縁ワニス７Ｃを圧縮固定する。このとき、シート型絶縁ワニス７Ｃの膜厚が大きすぎると、成形時にスロット１４間に隙間が生じ、円環状に成形できない。

また、シート型絶縁ワニス７Ｃの膜厚は、固定子鉄心１２と固定子コイル１１の隙間の寸法よりも大きく設定されているため、固定子鉄心１２を円環状に成形する時の圧力で膜厚が減少しなければならない。２５℃で２５ＭＰａの圧力で膜厚が１０％未満しか圧縮されない場合、成形時にスロット１４間に隙間が生じ、円環状に成形できない。このため、シート型絶縁ワニス７Ｃの膜厚は、固定子鉄心１２と固定子コイル１１の隙間の寸法の１．１倍〜２．０倍、より好ましくは１．３〜１．７倍であり、２５℃で２５ＭＰａの圧力で１０％以上、より好ましくは２０％以上圧縮されるものとする。

また、回転電機の固定子２０の場合、表面粘着性を有するシート型絶縁ワニスを固定子鉄心１２または絶縁紙１５に予め貼り付けていると、固定子コイル１１を挿入する際の作業性が悪くなる。このため、シート型絶縁ワニス７Ｃには、柔軟性及び圧縮性を保持した状態で、２５℃で表面粘着性のないものが選択される。

シート型絶縁ワニス７Ｃは、硬化処理時の加熱により、固定子鉄心１２または絶縁紙１５と固定子コイル１１の隙間、及び固定子コイル１１の隙間の細部に浸透するため、空気層を排除し隙間を確実に埋めることができる。よって、シート型絶縁ワニス７Ｃを用いた回転電機は、固定子コイル１１の絶縁性能が高く、絶縁劣化が生じ難い。また、固定子コイル１１の巻線からの発熱を固定子鉄心１２に効率的に排熱することができる。

さらに、固定子コイル１１の固着が確実に行えるため、機械的強度が維持され、ＮＶＨ特性の改善が図られる。また、シート型絶縁ワニス７Ｃは溶剤を含有していないため、汎用の加熱炉だけでなく誘導加熱及び通電加熱で硬化することができる。さらに、硬化処理工程中のエネルギーロスが少ないことから、硬化時間が短く、回転電機の製造工程の簡略化が図られる。

実施の形態４によれば、固定子鉄心１２または絶縁紙１５と固定子コイル１１との隙間、または固定子鉄心１２と絶縁紙１５の隙間にシート型絶縁ワニス７Ｃを配置することにより、絶縁信頼性、排熱性、及び耐振性の向上が図られ、回転電機の小型化及び高出力化が実現する。

以下、実施例及び比較例により本願の詳細を説明するが、本願はこれらに限定されるものではない。実施例及び比較例では、下記の材料を表１及び表２に記載の配合にて混合し、熱硬化性樹脂組成物を調整した。これらの熱硬化性樹脂組成物に希釈剤を配合して離型フィルムに塗工し、不揮発分が９９％以上になるように希釈剤を揮発乾燥し、シート型絶縁ワニスを作製した。

＜固形の熱硬化性樹脂（Ａ）＞
（１−１）ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量７２０、軟化点９０℃）
（１−２）ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（エポキシ当量４２００、軟化点１３５℃）
（１−３）フェノールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９０、軟化点１５０℃）
（１−４）ビスフェノールＡ型ビニルエステル樹脂（重合平均分子量２０００、軟化点８０℃）

＜液状の熱硬化性樹脂（Ｂ）＞
（２−１）ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１８４）
（２−２）ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１６５）
（２−３）ネオペンチルグリコールジメタクリレート（重合平均分子量２４０）

＜硬化剤＞
（３−１）三フッ化ホウ素モノエチルアミン錯体（反応開始温度１２０℃）
（３−２）ジシアンジアミド（反応開始温度１６０℃）
（３−３）プロピレンアミン（常温で反応活性）
（３−４）２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン（１０時間半減期温度１１７．９℃）
（３−５）クミルパーオキシネオデカノエート（１０時間半減期温度３６．５℃）

＜硬化促進剤＞
（４−１）１−シアノエチル−２−メチルイミダゾール（反応開始温度１００℃）
（４−２）１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセン−７（反応開始温度１００℃）

＜熱可塑性樹脂＞
（５−１）フェノキシ樹脂（重合平均分子量１０万）
（５−２）ポリエステル樹脂（重合平均分子量５万）
＜粘着付与剤＞
（６−１）ポリビニルアセタール樹脂（重合平均分子量１０万）

＜無機充填剤＞
（７−１）溶融シリカ（最大粒径７μｍ、平均粒径２μｍ）
（７−２）結晶シリカ（最大粒径５５０μｍ、平均粒径２００μｍ）
（７−３）アルミナ（最大粒径１８μｍ、平均粒径５μｍ）
（７−４）炭酸カルシウム（最大粒径１０μｍ、平均粒径３μｍ）

表１に示すように、実施例１−６によるシート型絶縁ワニスは、上記実施の形態１及び２に記載された原材料とその配合に従って作製されている。一方、表２に示すように、比較例１−６によるシート型絶縁ワニスは、上記実施の形態１及び２に記載された原材料とその配合に従っておらず、本願のシート型絶縁ワニスには適合していない。

実施例１−６及び比較例１−６によるシート型絶縁ワニスに対し、柔軟性、圧縮率、粘着性、離型性、ゲル化時間、貯蔵せん断弾性率、損失弾性率、損失正接、複素粘度、及び最低複素粘度について評価した。また、シート型絶縁ワニスの硬化物について、接着強度と絶縁耐圧を評価した。

シート型絶縁ワニスの可使時間を確認するため、作製直後と、４０℃にて３０日保管後に柔軟性と圧縮率の測定を行った。柔軟性は、２５℃において１８０度折り曲げて、割れまたは欠けの発生の有無で判定した（〇：発生無し、×：発生有り）。圧縮率は、圧延鋼板上に膜厚５００μｍのシート型絶縁ワニスを配置し、２５℃で２５ＭＰａの圧力を加えた時の膜厚の減少から算出した。

粘着性は、圧延鋼板上にシート型絶縁ワニスを配置し、４０℃で２ＭＰａの圧力で押しつけて粘着するか否かを、作製直後と、４０℃にて３０日保管後に評価した。なお、粘着性については、シート型絶縁ワニスの用途によって有る方が好ましい場合と無い方が好ましい場合があるため、どちらがよいとは言えない。ただし、作製直後と３０日経過後とで粘着性が変化することは好ましくないため、その点を評価した。

離型性は、２５℃で離型フィルムからシート型絶縁ワニスを剥がせるか否かを、作製直後と、４０℃にて３０日保管後に判定した（〇：剥がせる、×：剥がせない）。ゲル化時間は、シート型絶縁ワニスを採取し、熱板法にて１５０℃でのゲル化時間を測定した。

また、エナメル線の皮膜への影響を調査するため、クレージング現象の発生有無を確認した。ポリエステルイミド／ポリアミドイミドを皮膜とするエナメル線（φ１．０ｍｍ）を５％に伸長した後にＵ字形状に曲げた試験片を作製し、常温で皮膜表面にシート型絶縁ワニスを貼り付けて５分後に剥離した。シート型絶縁ワニスに粘着性（タック性）がなく貼り付かない場合は、クリップで固定して接触させた。剥離後、光学顕微鏡観察とピンホール試験を実施し、クレージング現象の有無を評価した。

ピンホール試験は、ＪＩＳＣ３００３に準拠し、食塩水中に規定の長さ（約５ｍ）の試験片を浸漬し、液を正極、試験片を負極として１２Vで１分間直流電圧を加えたときに発生するピンホール数を調べた。さらに、貼り付け後に１５０℃×１ｈｒの条件で硬化させた試験片についても、皮膜表面の亀裂またはピンホールの発生有無を光学顕微鏡で観察した。それらの結果、亀裂またはピンホールの発生がなく、絶縁破壊電圧の低下がない場合はクレージングなしと判定し、亀裂またはピンホールの発生が確認され、絶縁破壊電圧の低下がある場合はクレージングありと判定した（○：クレージングなし、×：クレージングあり）。

ゲル化時間は、シート型絶縁ワニスの熱硬化性樹脂組成物を採取し、熱板法にて１５０℃下でのゲル化時間を測定した。軟化点は、熱硬化性樹脂組成物からなるシートを採取し、ＪＩＳＣ２１６１「電気絶縁用粉体塗料試験方法」に準拠し測定した。貯蔵せん断弾性率、損失弾性率、損失正接、複素粘度、及び最低複素粘度は、１００μｍ〜３００μｍの膜厚のシート型絶縁ワニスを用い、パラレルプレート冶具にて常温から昇温速度５℃／分で昇温させた時の動的粘弾性評価にて測定した。

接着強度は、接着試験片を作製し、引張試験機にて評価した。接着試験片は、アセトン脱脂の処理表面を施した２枚の圧延鋼板（幅２５ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚み１．６ｍｍ）の間に、１２．５ｍｍ×２５ｍｍに切り出したシート型絶縁ワニスを挟んでクリップで固定し、１５０℃で１ｈｒ硬化させて作製した。

絶縁耐圧は、シート型絶縁ワニスを鋼板片側に貼り付けて、１５０℃で１時間硬化させた試験片を、絶縁破壊試験器を用いて油中で０．５ｋV／秒での一定昇圧にて電圧印加することにより絶縁破壊電圧を測定し、以下の判定基準で評価した（○：絶縁破壊電圧８ｋＶ以上、×：絶縁破壊電圧８ｋＶ以下）。
実施例１−６によるシート型絶縁ワニスの評価結果を表３に、比較例１−６によるシート型絶縁ワニスの評価結果を表４にそれぞれ示す。

実施例１−６によるシート型絶縁ワニスはいずれも、作製直後及び３０日経過後において、優れた柔軟性及び離型性を有し、２０％以上の圧縮率を有している。エナメル線に対してクレージングを発生させない。また、２５℃での貯蔵せん断弾性率が１．０×１０^３Ｐａ〜５．０×１０^４Ｐａの範囲内であり、その最低値が８０℃〜１５０℃にあって１０Ｐａ〜２．０×１０^３Ｐａの範囲内である。また、２５℃での損失弾性率が１．０×１０^３Ｐａ〜５．０×１０^４Ｐａの範囲内であり、その最低値が８０℃〜１５０℃にあって１０Ｐａ〜２．０×１０^３Ｐａの範囲内である。

また、損失正接の極大値が８０℃〜１５０℃にあって１．０〜３．５の範囲内である。さらに、２５℃での複素粘度が６．０×１０^２Ｐａ・ｓ〜１．０×１０^４Ｐａ・ｓの範囲内であり、その最低値が８０℃〜１５０℃にあって５００Ｐａ・ｓ以下である。以上の評価結果から、実施例１−６によるシート型絶縁ワニスは、常温での加圧で所定の厚みに圧縮され、硬化時の加熱により部材間の細部への浸透性が得られることが明らかである。

また、実施例１−６によるシート型絶縁ワニスは、いずれも２５℃で２０ＭＰａ以上の接着強度を有しており、絶縁対象の部材を強固に接着及び固着させることができる。さらに、硬化後の絶縁耐圧が高く、絶縁信頼性に優れている。また、４０℃にて３０日保管後において柔軟性と圧縮率に変化がないことから、常温では反応進行が遅く可使時間が長い。

比較例１は、実施例１の配合において、常温で反応活性である硬化剤（３−３）を含み、比較例２は、実施例４の配合において、１０時間半減期温度３６．５℃の硬化剤（３−５）を含む。このため、比較例１及び比較例２のシート型絶縁ワニスは、常温静置状態で反応が進行し経時的に物性が変化することから、可使時間に問題がある。３０日経過後には柔軟性と粘着性が失われ、圧縮率が０％となる。このため、加熱硬化時の流動性が低く、微小な隙間への浸透性が得られず、部材との接着力が劣る。また、使用時の折り曲げにより割れ及び剥離が発生し、施工性が悪化する。

また、比較例３は、実施例５の配合において、固形の熱硬化性樹脂（Ａ）と液状の熱硬化性樹脂（Ｂ）の質量比が９０／１０であり、固形樹脂が多いため、シートの靭性が低く、柔軟性及び粘着性を有しておらず、圧縮率、絶縁耐圧が低い。一方、比較例４は同質量比が１０／９０であり、液状樹脂が多いため、乾燥後でも常温で流動性を有している。このため、安定したシート状態が得られずシートとして離型できない。

比較例５は、実施例１の配合において、無機充填剤として、最大粒径５５０μｍ、平均粒径２００μｍの結晶シリカ（７−２）を含むため、シートの靭性が低く、柔軟性及び粘着性を有しておらず、圧縮率は０％であり、絶縁耐圧が低い。比較例６は、実施例２の配合と同じであるが、乾燥が不十分であり、スラリーの希釈剤が多く残存している。このため、安定したシート状態が得られずシートとして離型できない上に、コイルに接触させて使用した場合、エナメル線の皮膜にクレージングによるクラックを誘発し、コイルの絶縁性を低下させる。以上のように、実施例１−６においては、全ての評価項目が良好であった。一方、比較例１−６では、いずれかの評価項目において劣るものが認められた。

本開示は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

本願は、電気機器及び回転電機で使用されるシート型絶縁ワニスとその製造方法、及びシート型絶縁ワニス用の熱硬化性樹脂組成物して利用することができる。

１ 電子部品、２ 基板、３ 筐体、４ 基板固定ネジ、５ 固定ネジ、６ 充填スルーホール、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ シート型絶縁ワニス、１０ 電源デバイス、１１ 固定子コイル、１２ 固定子鉄心、１３ ティース部、１４ スロット、１５ 絶縁紙、２０ 固定子

Claims (20)

1. 絶縁対象の部材同士の隙間に配置されるシート型絶縁ワニスであって、前記隙間の少なくとも一部は一定の寸法を有するものであり、
   ２５℃で固体の熱硬化性樹脂（Ａ）と、２５℃で液状の熱硬化性樹脂（Ｂ）と、６０℃以下で反応不活性な潜在性硬化剤と、最大粒径が前記隙間の前記寸法よりも小さく平均粒径が前記隙間の前記寸法の０．５倍よりも小さい無機充填剤とを含む熱硬化性樹脂組成物が未硬化または半硬化の状態で一定の膜厚のシート状に形成されており、
   前記熱硬化性樹脂（Ａ）と前記熱硬化性樹脂（Ｂ）の合計１００質量部に対して、前記熱硬化性樹脂（Ａ）を３０質量部〜７０質量部含み、
   前記無機充填剤の組成物全量に対する体積比が５０％以下であり、
   ２５℃で２５ＭＰａの圧力を加えた時に前記膜厚が１０％以上減少する圧縮率を有することを特徴とするシート型絶縁ワニス。
2. 前記熱硬化性樹脂（Ａ）及び前記熱硬化性樹脂（Ｂ）は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、及び不飽和ポリエステル樹脂の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１記載のシート型絶縁ワニス。
3. 前記熱硬化性樹脂（Ａ）は、軟化点が５０℃〜１６０℃であるエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１記載のシート型絶縁ワニス。
4. 前記潜在性硬化剤は、三フッ化ホウ素−アミン錯体、ジシアンジアミド、有機酸ヒドラジッドのいずれかであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のシート型絶縁ワニス。
5. ６０℃以下で反応不活性な硬化促進剤を含むことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のシート型絶縁ワニス。
6. 重量平均分子量が１０，０００〜１００，０００の熱可塑性樹脂を含み、前記熱可塑性樹脂は、前記熱硬化性樹脂（Ａ）と前記熱硬化性樹脂（Ｂ）の合計１００質量部に対して１質量部〜４０質量部であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のシート型絶縁ワニス。
7. 前記熱可塑性樹脂は、フェノキシ樹脂またはポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項６記載のシート型絶縁ワニス。
8. 前記膜厚は、１μｍ〜５００μｍであることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のシート型絶縁ワニス。
9. 前記膜厚は、前記隙間の前記寸法の１．１倍以上に設定されることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のシート型絶縁ワニス。
10. 全質量１００重量部に対して不揮発分が９７質量部以上であることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のシート型絶縁ワニス。
11. ２５℃での貯蔵せん断弾性率が１．０×１０^３Ｐａ〜５．０×１０^４Ｐａであり、貯蔵せん断弾性率の最低値が８０℃〜１５０℃にあって１０Ｐａ〜２．０×１０^３Ｐａであることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のシート型絶縁ワニス。
12. ２５℃での複素粘度が６．０×１０^２Ｐａ・ｓ〜１．０×１０^４Ｐａ・ｓであり、複素粘度の最低値が８０℃〜１５０℃にあって５．０×１０^２Ｐａ・ｓ以下であることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のシート型絶縁ワニス。
13. 前記部材同士の前記隙間に配置された時の部材との接着力が２０Ｎ／ｍ以上であることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載のシート型絶縁ワニス。
14. 一方の表面に離型フィルムまたは離型紙が配置されていることを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載のシート型絶縁ワニス。
15. 電子部品が搭載された基板と、前記基板が固定された筐体とを備えた電気機器であって、
    前記電子部品と前記基板の隙間、または前記基板と前記筐体の隙間に、請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載のシート型絶縁ワニスが配置されたことを特徴とする電気機器。
16. 固定子鉄心のスロット内に固定子コイルが収納された回転電機であって、
    前記スロットの内壁と前記固定子コイルの隙間に、請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載のシート型絶縁ワニスが配置されたことを特徴とする回転電機。
17. 前記隙間に絶縁紙が配置され、前記絶縁紙の前記固定子コイルの側、または前記絶縁紙の両側に前記シート型絶縁ワニスが配置されたことを特徴とする請求項１６記載の回転電機。
18. 絶縁対象の部材同士の隙間に配置されるシート型絶縁ワニスの製造方法であって、
    前記隙間の少なくとも一部は一定の寸法を有するものであり、
    ２５℃で固体の熱硬化性樹脂（Ａ）と、２５℃で液状の熱硬化性樹脂（Ｂ）と、６０℃以下で反応不活性な潜在性硬化剤と、最大粒径が前記隙間の前記寸法よりも小さく平均粒径が前記隙間の前記寸法の０．５倍よりも小さい無機充填剤と、希釈用有機溶剤とを攪拌混合し、熱硬化性樹脂組成物のスラリーを作製する第１の工程と、
    前記スラリーを離型フィルムまたは離型紙に前記隙間の前記寸法の１．１倍〜２．０倍の膜厚に塗布し乾燥させる第２の工程とを含み、
    前記第１の工程において、前記熱硬化性樹脂組成物は、前記熱硬化性樹脂（Ａ）と前記熱硬化性樹脂（Ｂ）の合計１００質量部に対して前記熱硬化性樹脂（Ａ）を３０質量部〜７０質量部含み、前記無機充填剤の組成物全量に対する体積比が５０％以下であり、
    前記第２の工程において、２５℃で２５ＭＰａの圧力を加えた時に前記膜厚が１０％以上減少する圧縮率を有するように乾燥状態が決定されることを特徴とするシート型絶縁ワニスの製造方法。
19. 前記第２の工程において、８０℃〜１６０℃の温度条件で乾燥して希釈剤を揮発させ、乾燥後のシート型絶縁ワニスの全質量１００重量部に対する不揮発分を９７質量部以上とすることを特徴とする請求項１８記載のシート型絶縁ワニスの製造方法。
20. 前記第２の工程の後、硬化反応を進めるための加熱をさらに行い、半硬化状態とすることを特徴とする請求項１８または請求項１９に記載のシート型絶縁ワニスの製造方法。

Images