JPH07118238B2 - 電気絶縁性被膜の形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、角部のある母材に電気絶縁性皮膜を形成する
方法に関し、さらに詳しくは、たとえば弱電部品や電子
部品などにおいて電着塗装によつて電気絶縁性被膜を形
成する方法に関する。

従来技術 近年、通信、情報、家電、自動車、ロボツト、宇宙開発
など、各種産業分野において多種多様な電気部品、電子
部品が用いられている。このような電気部品や電子部品
（以下、電子部品と称する）において、他の部品との間
および当該部品内部における各構成部分間などで必要と
される電気的絶縁を実現するために、各種の技術が用い
られている。

このような電気的絶縁を実現する技術として、マイカや
ポリエステルなどの電気絶縁性を有するシート状体やフ
イルム状体を用いる技術や、流動性を有する電気絶縁性
材料を対象部品に含浸させる技術や、このような電気絶
縁性材料を塗布する技術も用いられている。これらにつ
いて以下に説明する。

電気絶縁性シート状体などを用いる技術 この場合には、マイカ、紙、樹脂などの電気絶縁性のシ
ート状体を所定の寸法に予め加工し、絶縁すべき電子部
品に組込むようにしている。このような技術は、電気絶
縁性を付与しようとする電子部品の形状や電気的特性に
影響を与えることなく、電気絶縁性のシート状体を加工
し組込み、また対象となる電子部品の表面状態の影響も
受けないという利点がある。

一方、このような技術では、上述したたとえばシート状
体の電気絶縁性材料と電子部品との間に間隙が生じるの
は不可避であり、電気絶縁性材料によつて絶縁されてい
る電子部品の箇所が湿気などの外部環境の影響を受け易
いという問題点がある。また組立て時の作業上、前記た
とえばシート状の電気絶縁性材料が配置されるだけの大
きさが必要であり、回路素子の高集積化や小形化の要求
には限度がある。

電気絶縁性塗料を含浸させる技術 この技術は、流動体の電気絶縁性材料にコイルを浸漬し
含浸させる技術であり、コイル以外の種類の電子部品に
用いることは困難であり、汎用性が欠けるという問題点
がある。

塗装する技術 電気絶縁性を有する塗料を電子部品などに塗布する場合
は、浸漬塗装、吹付け塗装、静電塗装、粉体塗装などの
技術が用いられる。ここで、浸漬塗装、吹付け塗装、静
電塗装の塗装技術は、形成される電気絶縁性塗膜の膜厚
にばらつきがあり、均一な膜厚の塗膜を得ることが困難
であることが知られている。また粉体塗装は、モータ部
品やコンデンサなどに多く用いられている塗装方法であ
り、流動浸漬法、静電吸付け法、静電流動浸漬法の３つ
の手法が知られている。

流動浸漬法および静電流動浸漬法については塗膜厚みは
100μ前後であり、それ以下の膜厚を実現することは困
難であることが知られている。また静電吹付け法では、
30μ程度の膜厚が実現できるけれども、対象となる電子
部品が複雑な形状を持つ場合には、塗膜の膜厚の均一性
にやはり問題が生じる。

また、この粉体塗装法は塗料が粉末状で、粒子の表面積
が比較的大きいため、塗装時に湿気などの影響を受け易
いという問題点がある。すなわち、雨天などのように湿
気の高い環境下では、塗装に用いる粉体が湿気を吸収
し、塗装後の塗膜性状に大きな影響を与え、塗膜性能を
劣化させる場合が多いことが知られている。

電着塗装による技術 電着塗装による電気絶縁性被膜の形成技術には、次のよ
うな特徴点があることが知られている。

（ｉ）均一な塗膜厚みが容易に得られる。

（ii）塗装時の「タレ」がなく、被塗物が比較的目の細
かな網状であつても目詰りを発生しない。

（iii）電着塗装の前処理工程（脱脂）と連続した工程
を構成することが可能であり、前記前処理工程後、電着
塗装工程に至るまでに被塗物に各種油分や塵埃が再付着
せず、したがつて形成される塗膜の密着性を向上でき
る。

（iv）形成される塗膜の膜厚の制御が容易である。

（ｖ）塗料を用いるにあたつて、たとえばトルエンなど
の有機溶剤を用いる必要がなく、火災や中毒および悪臭
などの被害発生を防止できる。

（vi）塗装に用いた塗料の過剰分などの回収再使用が可
能であり、塗料の無駄をなくすことができる。

（vii）形成された塗膜において、ピンホールの発生が
防がれる。

このような特徴を有する電着塗装方法では、上記第iv項
に示すように、塗膜厚みが印加電圧の制御によつて容易
に制御でき、数μ〜数10μの範囲で均一な塗膜厚みが得
られる。このような特徴点は電子部品の高集積化、小形
化の開発方向に沿うものであり、用いられる塗料は湿気
などの外気の影響を受けにくく、安定した電気絶縁性皮
膜が得られ、信頼性を向上することができる。

このような電着塗装による電気絶縁性被膜を形成する技
術が用いられる分野は、たとえばモータ関連部品では、
情報関連機器、FA（フアクトリオートメーシヨン）機
器、OA（オフイスオートメーシヨン）機器などであり、
たとえばプリンタ、フロツピイ駆動装置、フアクシミリ
装置、複写機などに使用されている制御用小形モータ、
または自動車用電装品モータ（ジエネレータまたはオル
タネータ）のコア、回転子、固定子などの電気的絶縁に
使用されている。また放熱板、マグネツトワイヤ、蛍光
灯の安定器などでは、各種リードフレームの電気的絶縁
を実現する被膜として応用されている。

発明が解決しようとする問題点 前記各従来技術における電着塗装を除く塗装技術では、
上述したようなさまざまな問題点が発生することが知ら
れている。また電着塗装技術では、これらの問題点は解
消されるものの、角部のある母材を電着塗装する場合、
電着塗装後の焼付け工程において塗膜が収縮し、被塗物
の角部などにおける被膜が薄くなつてしまい、絶縁特性
が低下してしまうという問題点がある。

すなわち、第５図（１）に示されるように、たとえば角
柱状の被塗物１に電着塗膜２を均一厚みに形成した場合
であつても、これに焼付けを施した後には、第５図
（２）に示されるように前記電着塗膜２の熱収縮によつ
て被塗物１の角部３における電着塗膜２の膜厚が、平坦
部における膜厚d1より格段に薄い膜厚d2となつてしま
い、絶縁電圧が低下してしまうという問題がある。これ
を解消するために塗膜２の膜厚を大きくすると、たとえ
ば膜厚d2を10μにするためには、膜厚d1を100μにする
必要があり、膜厚がむやみに厚くなつてしまう。

このような塗膜を用いて実現される電気的絶縁につい
て、数万ボルト絶縁では電着塗装１の膜厚が数mm程度に
選ばれる。電子機器などでは200〜300ボルト絶縁を達成
すればよく、このような場合では数10μ程度の膜厚でよ
いことが知られている。

本発明の目的は、上述の問題点を解決し、電子部品など
の形の複雑な角部のある母材に電着塗装を行い、最適の
膜厚で焼付後の膜厚分布をほぼ均一にできる電気絶縁性
被膜の形成方法を提供することである。

問題点を解決するための手段 本発明は、角部のある母材の表面に電着塗装によつて塗
膜を形成し、その後、焼付けを行つて電気絶縁性被膜を
形成する方法において、 電着塗装時の電着塗料に硫酸エステル系、長鎖脂肪酸エ
ステル重合体、または高級脂肪酸誘導体のグループから
選ばれる焼付による増粘性および加熱による硬化促進性
を有する助材を添加することを特徴とする電気絶縁性被
膜の形成方法である。

作 用 本発明に従えば、電着塗料に硫酸エステル系、長鎖脂肪
酸エステル重合体、または高級脂肪酸誘導体のグループ
から選ばれる焼付による増粘性および加熱による硬化促
進性を有する助剤を有する助剤を添加するので、角部の
ある母材の表面に電着塗装によつて塗膜を形成し、その
後、焼付けを行つて母材の角部および平坦部にわたつて
100μｍ以下のほぼ均一な厚みで電気絶縁性被膜を形成
することができる。これによつて、従来より格段に膜厚
が薄く、母材の各所で均一な膜厚の電気絶縁性被膜が形
成される。これは電着塗料に増粘性が付与され、焼付に
際して収縮し難く、また硬化促進性が付与され、焼付に
よる収縮が起こる前に架橋硬化が行われるためである。

上記電着塗料には、従来から用いられている通常の電着
塗料たとえばアクリル−メラミン樹脂を用いた電着塗料
や、エポキシ樹脂を用いた電着塗料など、アニオン型ま
たはカチオン型のいずれの種類の塗料も用い得る。一例
として、アニオン型ではエレコートAM（商品名、（株）
シミズ製）、カチオン型ではエレコートCM（商品名、同
前）が用いられる。また助剤としては、硫酸エステル系
化合物たとえばフローノンSD700（商品名、（株）共栄
社油脂製）、長鎖脂肪酸エステル重合物たとえばターレ
ンＫ（商品名、同前）や高級脂肪酸誘導体などのよう
に、共役塩基性基または共役酸性基を有する化合物が有
利に用いられる。また電着塗膜の膜厚は、たとえば数μ
〜数10μに形成され、用途に応じて、４μ〜35μに形成
される。また該助剤の電着塗料に対する添加量は、0.2
重量部〜１重量部であり、好ましくは0.5〜0.75重量部
に選ばれる。

助剤の添加量が前記0.2重量部以下であつた場合には、
被塗物の角部において焼付け工程後の膜厚が薄くなる傾
向が増大し、１重量部を超える場合には、前記助剤が過
剰濃度であることに起因して、助剤が電着塗料内で異常
析出してしまい、塗膜厚みの不均一および塗膜表面の凹
凸などの問題点が発生する。このような本件発明につい
て、以下、実施例に即して説明する。

実施例 （第１実施例） 表面を平滑に研磨した母材、たとえば10cm角の真鍮板に
アクリル−メラミン系電着塗料たとえば前記エレコート
AMを用い、また助剤としてフローノンSD700を0.75重量
部添加して、浴温23℃、通電時間２分、印加電圧120Vで
電着塗装を行ない、120℃、20分で焼付けを行なつた。
このようにして得られた被膜の膜厚は、約22μで、被塗
物の平坦部および角部のいずれにおいても均一であり、
平滑な外観を呈している。このような電着塗装時の上記
条件下での印加電圧と、形成される被膜の膜厚との関係
を第１表に示す。

このような母材上に形成された電気絶縁性被膜の耐電圧
試験を、以下のように行なつた。第１図は、この耐電圧
試験を行なう構成の原理を示す断面図である。第１図を
参照して、本耐電圧試験は一対の電極10,11間に、いず
れか一方の電極10,11に臨む側には電気絶縁性被膜13を
形成せず母材12が露出した形状の試験片14を挟持する。
この電極10,11には、出力電圧が可変な電源装置15によ
つて電圧が印加され、その電圧は電源装置15においてた
とえばメータ表示などによつて表示される。

上述したような構成において電源装置15からの印加電圧
を次第に上昇した場合、その材質や厚みなどによつて決
定される絶縁破壊電圧を超えた電圧が印加されると被膜
13は破壊され、電極10,11間は母材12を介して短絡され
てしまう。短絡が発生する直前の最大印加電圧を計測す
ることによつて、試験片14の電気絶縁性被膜13の絶縁破
壊電圧を計測することができる。

本実施例において、上述したように形成された電気絶縁
性被膜の絶縁破壊電圧は4kVであり、体積抵抗率は1.4×
10¹⁷Ωcm（測定温度25℃）であつた。

（第２実施例） 表面を平滑に研磨した1cm角の真鍮板にニツケルメツキ
を施し、前記第１実施例と同様な条件下で電着塗装を行
ない、電着塗膜を形成する。やはり同一の条件下で焼付
けを行ない、電気絶縁性被膜を形成した。本実施例の膜
厚は11.5μであり、第１実施例と同様に測定した絶縁破
壊電圧は1.8kVであつた。また体積抵抗率は3.8×10¹⁶Ω
cm（測定温度25℃）であつた。

（第３実施例） 各種電子装置などに組込まれる42アロイから成るリード
フレームに、上記実施例と同一条件下で電着塗装と焼付
けとを行ない、電気絶縁性被膜を形成した。この被膜
は、やはり膜厚が均一であつて平滑な外観を呈してい
る。また母材となるリードフレームは、長さ100mmのも
のを用い、その断面は第３図に示すように1.0mm×0.7mm
の長方形状であり、この母材となるリードフレーム16の
角部17は約90度の角度を有する形状である。

このようなリードフレーム16上に形成された被膜13の膜
厚は、リードフレーム16の平坦部では膜厚d1＝35μであ
り、前記角部17付近では膜厚d2に関しては約50％程度の
エッジカバー率を有していた。ここで、前記エツジカバ
ー率とは、 で定義される数値のことであり、100％に近いほど良好
な電気絶縁性被膜13が形成されたことになる。本実施例
の被膜13の絶縁破壊電圧は1kVであつた。

（第４実施例） 母材として30mm角、厚さ3mmのフエライト板に、上記同
一条件で電着塗装および焼付けを行なつた。得られた被
膜の膜厚は均一であつて、平滑な表面であつた。この場
合の電気絶縁性被膜の膜厚は平坦部分の膜厚d1＝27.2μ
であり、エツジカバー率62％であつた。前記実施例と同
様な絶縁破壊電圧の計測を行なつたところ、0.7kVの計
測結果が得られた。

（第５実施例） 第２図を参照して、直径Ｌ＝5mmであつて、透孔20（た
とえば直径0.6mm）が多数形成されているたとえばマイ
クロホンなどに用いられる電極板21に電気絶縁性被膜を
形成させるにあたつて、電着塗装技術を用いた場合は膜
厚４μの電気絶縁性被膜が得られ、その膜厚は均一であ
つた。また上述の実施例と同様な構成によつて、電着塗
装による電気絶縁性被膜の絶縁破壊電圧を計測したとこ
ろ、250Vの計測結果が得られた。したがつて、前記カバ
ー部材などとの間の間隙などに関する寸法精度や、要求
される電気絶縁性を充分満足する電気絶縁性被膜が形成
されたことが確認された。

（比較例） 上記第５実施例と同様の母材に、比較例として粉体塗装
を行なつた。このような種類のマイクロホンの電極板21
は、電極板21の近傍に構成される電極カバーとの間隙が
10μ程度であり、したがつて電極板21上に形成される電
気絶縁性被膜の膜厚は少なくとも10μ以下であることが
要求されている。

本件発明者らが第１比較例として粉体塗装を行なつたと
ころ、得られた電気絶縁性被膜の膜厚は、流動浸漬法お
よび静電流動浸漬法では70〜80μであつた。また第２比
較例としての静電塗装法では30μ前後であり、ともに要
求される10μ以下の膜厚を実現することは不可能であつ
た。

このような各実施例と比較例との結果を、下記第２表に
まとめて示す。

以上のように本件各実施例によれば、上述したような助
剤を添加した電着塗料を用いた電着塗装技術により、角
部を有する被塗物であつても、その平坦部および角部に
わたつて均一な膜厚の電気絶縁性被膜を形成できる。ま
た、その膜厚は数μ〜数10μの範囲で任意に制御するこ
とができ、絶縁破壊電圧も5kV（膜厚50μ時）を実現で
きる。

また本件発明者は、上記助剤を添加したアニオン型およ
びカチオン型の電着塗料（前記エレコートAMおよびエレ
コートCM）について、各種膜厚の被膜を形成し、その絶
縁破壊電圧を測定した。その結果を第４図のグラフに示
す。これによれば、母材が真鍮である場合、ニツケルめ
つき上にアニオン型アクリル系塗料による被膜が好適で
あることが分かる。

また、電気絶縁性被膜を薄膜にできるので、用いる塗料
の量を削減でき、コストダウンを図ることができる。

効 果 以上のように本発明に従えば、角部のある被塗物に電着
塗装によつて、エツジカバー率が50％以上であつて、10
0μｍ以下の均一な膜厚の電気絶縁性被膜を形成するこ
とができ、各種電子機器などに用いられる微少な電子部
品などの電気的絶縁を実現するに格段に有利に用いるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例における電気絶縁性被膜13の
絶縁破壊電圧を計測する構成を示す断面図、第２図は母
材の一種であるマイクロホンなどに用いられる電極板21
の斜視図、第３図は本発明の一実施例の母材であるリー
ドフレーム16に電気絶縁性被膜13を形成した状態を示す
断面図、第４図は計測結果を示すグラフ、第５図は従来
技術を説明する断面図である。 12……母材、13……電気絶縁性被膜、16……リードフレ
ーム、17……角部、21……電極板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】角部のある母材の表面に電着塗装によつて
   塗膜を形成し、その後、焼付けを行つて電気絶縁性皮膜
   を形成する方法において、 電着塗装時の電着塗料に硫酸エステル系、長鎖脂肪酸エ
   ステル重合体、または高級脂肪酸誘導体のグループから
   選ばれる焼付による増粘性および加熱による硬化促進性
   を有する助材を添加することを特徴とする電気絶縁性被
   膜の形成方法。