JPH10175265A - 絶縁膜及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 数μｍ以下の膜厚でも良好な絶縁性を保持で
きる絶縁膜とその製造方法を提供する。 【解決手段】 本発明による絶縁膜は、遷移金属からな
る導体表面に、遷移金属−硫黄結合や遷移金属を含むキ
レート結合などの化学結合によって固定された分子から
なる第１の層と、前記第１の層上に前記第１の層の分子
と共有結合によって結合した樹脂からなる第２の層とか
らなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁膜及びその製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、導体表面の絶縁性を確保するた
め、導体表面に樹脂製のテープを張り付けたり、樹脂で
被覆したり等の処理を施している。例えば、薄い絶縁膜
が必要な場合は、エナメル線のワニスに代表されるよう
に、導体表面に樹脂の前駆体を塗布して焼き付けること
により製造されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年の電子機器の携帯
化、小型化に伴い、電子部品やモータ等の小型化、薄型
化、省電力化が望まれており、絶縁膜のさらなる薄膜化
が要求されている。しかし、上述の樹脂製テープを張り
付ける方法では、テープの耐久性や作業性の制約から絶
縁膜の厚さは数１０μｍ以上であることが一般的であ
る。また、エナメル線用のワニスの場合、ワニス自体は
薄くすることは可能であるが、数μｍ以下になるとピン
ホールができ易くなり、絶縁性能が悪くなる。さらに、
モータのコイルのように高速巻線作業が施される場合に
は、エナメル線の伸長や屈曲等により、絶縁性が損なわ
れ易く、膜厚当たりの耐電圧は１μｍ当たり５００Ｖ程
度に低下する。これは絶縁膜を構成する樹脂が金属上に
機械的に付着しているだけであり、外力等により剥離し
たり移動したりするためである。そこで、本発明は、数
μｍ以下の膜厚でも十分な絶縁性を保持し、かつ高速巻
線作業等のストレスにも強い絶縁膜及びその製造方法を
提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明による絶縁膜は、
遷移金属からなる導体表面に、式（１）で示される遷移
金属−硫黄結合、または式（２）で示される結合から選
ばれるキレート結合によって固定された分子からなる第
１の層と、前記第１の層上に前記第１の層の分子と共有
結合によって結合した樹脂からなる第２の層を具備す
る。

【０００５】

【化７】

【０００６】（ただし、Ｓは硫黄、Ｍは遷移金属を示
す。）

【０００７】

【発明の実施の形態】絶縁膜を構成する樹脂自身が導体
表面に強固に固定されていれば、ピンホールが発生しに
くく、かつ伸長や屈曲等のストレスがかかっても絶縁膜
が剥離したり裂けたりすることを防ぐことが可能とな
る。ここで言う導体とは、金属や酸化錫等の導電性を有
する物質のことである。本発明の絶縁膜は、導体と化学
結合によって強固に結合する化合物を導体表面に高密度
に固定し、さらにその化合物と絶縁膜とを共有結合で強
固に接着するものである。以下この導体と化学結合によ
って強固に結合する化合物をアンカー化合物と呼ぶ。

【０００８】好ましいアンカー化合物としては、３つの
種類がある。第１のグループはチオール化合物であり、
第２のグループはトリアジン化合物であり、第３のグル
ープはキレート結合を形成しうる官能基を有する化合物
である。チオール化合物とは、メルカプト基やそのアル
カリ金属塩を有する化合物であり、例えば、１，２−ジ
メルカプトエタン、１，６−ジメルカプトヘキサン、
１，１６−ジメルカプトヘキサデカン、２−メルカプト
エタノール、６−メルカプトヘキサノール、１６−メル
カプトヘキサデカノール、４−メルカプトスチレン、
３，４−ジメルカプトスチレン、６−メルカプトヘキセ
ン、５−アミノ−１，３，４−チアジアゾール−２−チ
オール、２−アミノ−ベンゾイミダゾール等が適当であ
る。

【０００９】トリアジン化合物とは、式（３）で示され
るトリアジン骨格を持つ官能基を有する化合物であり、
式（６）で示される化合物が好ましい。例えば、１，
３，５−トリアジン−２，４，６−トリチオール、１，
３，５−トリアジン−２，４，６−トリチオール・モノ
ナトリウム、１，３，５−トリアジン−２，４，６−ト
リチオール・ジナトリウム、１，３，５−トリアジン−
２，４，６−トリチオール・トリナトリウム、６−アリ
ル−１，３，５−トリアジン−２，４−ジチオール、６
−アミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジチオー
ル、６−メチルアミノ−１，３，５−トリアジン−２，
４−ジチオール、６−オクチルアミノ−１，３，５−ト
リアジン−２，４−ジチオール等が適当である。

【００１０】

【化８】

【００１１】

【化９】

【００１２】キレート結合を形成しうる官能基を有する
化合物とは、式（４）で示される官能基を有する化合物
であり、この化合物は、金属に強固に配位する能力を有
する。

【００１３】

【化１０】

【００１４】（但し、Ａ₁〜Ａ₆は（ＣＨ₂）_nＣＯＯＺ
（ｎは０〜３、Ｚは水素原子または金属原子である。）
または（ＣＨ₂）_mＮＸＹ（ｍは０〜２、ＸおよびＹは各
々独立に水素原子、炭素数１〜８のアルキル基、フェニ
ル基、またはベンジル基である。）を示す。式（４）中
の二重結合は、ベンゼン環またはその他の芳香環の一部
でもよい。） キレート結合を形成しうる官能基を有する化合物として
は、例えば、アントラニル酸、イタコン酸、シトラコン
酸、マレイン酸、４−ヒドロキシアントラニル酸、４−
ビニルアントラニル酸、２，５−ジアミノ安息香酸、ピ
ロメリット酸等が適当である。

【００１５】これらの３種のアンカー化合物のうち、ど
れが絶縁膜製造時に適しているかは、導体である金属の
種類や絶縁膜に要求される性能によって異なる。導体が
金や銀の場合には、チオール化合物が最も高密度に固定
することができ、導体が銅やニッケルの場合にはトリア
ジン化合物が最も好適である。その他の多くの金属では
キレート結合を形成しうる官能基を有する化合物が好適
である場合が多い。

【００１６】さらに、これらのアンカー化合物が、分子
内に式（５）に示されるような不飽和基、メルカプト
基、ジスルフィド結合、アミノ基、アルコキシシリル
基、グリシジル基、カルボキシル基、水酸基、アルデヒ
ド基等を含んでいると、その上に形成する樹脂との間に
共有結合を形成して、樹脂を強固に固定することができ
る。

【００１７】

【化１１】

【００１８】（但し、Ｚ₁は水素原子またはアルカリ金
属を示す。Ｒは水素原子または炭素数１〜３のアルキル
基を示す。） これらの官能基のうち、どれが好ましいかは、樹脂の分
子構造に依存する。樹脂が不飽和基を含む前駆体から作
られる場合には、アンカー化合物が不飽和基、メルカプ
ト基またはジスルフィド結合を含むことが好ましい。樹
脂がアミノ基を含む前駆体から作られる場合には、アン
カー化合物がアルコキシシリル基、カルボキシル基また
はアルデヒド基を含むことが好ましい。樹脂がカルボキ
シル基を含む前駆体から作られる場合には、アンカー化
合物がアミノ基または水酸基を含むことが好ましい。

【００１９】樹脂とアンカー化合物の組合せの好ましい
例は、エポキシ樹脂には、１，３，５−トリアジン−
２，４，６−トリチオールや６−アミノ−１，３，５−
トリアジン−２，４−ジチオール、１，６−ジメルカプ
トヘキサン、２，５−ジアミノ安息香酸等の組合せが良
好である。ポリエステル樹脂やポリエステルイミド樹脂
には、１，３，５−トリアジン−２，４，６−トリチオ
ールや６−アミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−
ジチオール、１，６−ジメルカプトヘキサン、２，５−
ジアミノ安息香酸、６−メルカプトヘキサノール、４−
ヒドロキシアントラニル酸、ピロメリット酸等の組合せ
が良好である。

【００２０】本発明の絶縁膜の製造方法は、まずアンカ
ー化合物を基体に接触させ、基体表面にアンカー化合物
を高密度に固定し、さらにその上に樹脂を形成し、樹脂
とアンカー化合物との間を共有結合でつなぐという方法
である。アンカー化合物を基体表面へ固定するには、ア
ンカー化合物を適当な溶媒で希釈し、その溶液に導体を
浸漬するか、またはその溶液を導体に塗布するのが好適
な方法である。溶媒はアンカー化合物を溶かすものであ
ればよく、通常は水、メタノール、エタノール、プロパ
ノール、アセトン、テトラヒドロフラン、クロロホルム
またはトルエン等が好適に使用できる。濃度は、導体の
金属の種類やアンカー化合物の種類、処理時間によって
異なる。アンカー化合物が金属と反応しやすい場合に
は、濃度は薄くすることができ、逆にアンカー化合物の
反応性が悪い場合や処理時間を短くしたい場合には、濃
度を高くする必要がある。典型的には、０．１重量％〜
５重量％程度の濃度が適当である。アンカー化合物の蒸
気圧が高い場合には、アンカー化合物の入った密閉容器
に基体を入れておくだけで、基体表面にアンカー化合物
の蒸気が到達するため、アンカー化合物を固定すること
ができる。

【００２１】次に、アンカー化合物を表面に固定した基
体の上に樹脂を形成する。樹脂を形成するには、樹脂の
前駆体を前記基体の表面に配し、加熱等の処理により樹
脂化させるのが一般的な方法である。樹脂の前駆体と
は、樹脂のモノマーや熱硬化性樹脂の硬化前のプレポリ
マー等である。これらの樹脂のなかで、溶媒に溶かすこ
とにより流動化する場合には、前駆体を適当な溶媒で希
釈し、基体表面に塗布する。溶媒は樹脂前駆体を溶解で
きるものであればよく、メタノール、エタノール、プロ
パノール、アセトン、テトラヒドロフラン、クロロホル
ム、トルエン、キシレン、グリコールエーテル類、クレ
ゾール、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシ
ド、Ｎ−メチルピロリドンまたはフェノール等が好適に
使用できる。濃度は、樹脂の種類、目的とする絶縁膜の
厚さによって異なる。絶縁膜を薄くしたい場合や、樹脂
前駆体の粘度が高い場合には、濃度は低いことが望まし
い。逆に膜を厚くしたい場合や前駆体の粘度が低い場合
には、濃度を高くする必要がある。

【００２２】特に、樹脂前駆体として樹脂のモノマーを
用いた場合には、モノマー自身の粘度が２０センチポイ
ズ以下になることが多く、このような場合には溶媒で希
釈せずモノマーそのものを塗布できる。また、樹脂が加
熱によって流動する場合には、樹脂そのものを加熱して
流動化したものを樹脂前駆体として使用できる。基体上
に塗布した樹脂の前駆体を樹脂化するには、最も一般的
には加熱する方法が用いられる。加熱の温度や時間は用
いる樹脂の前駆体によって異なるが、例えばポリエステ
ルイミド樹脂の場合には、４００℃で３０秒間程度の処
理で樹脂化が完了する。また、樹脂の前駆体が光硬化性
を有する場合には、紫外線を照射する等の方法によって
も樹脂化できる。

【００２３】

【実施例】以下に具体的な実施例を挙げて、本発明をよ
り詳細に説明する。 《実施例１》厚さ１ｍｍの銅板を３ｃｍ角にカットし、
試験片とした。この試験片を１規定希塩酸で洗浄し、
１，３，５−トリアジン−２，４，６−トリチオールを
１重量％加えたエタノールに５分間浸した。その後、試
験片を引き上げ、乾燥させた後、ポリエステルイミド塗
料（第一電工社製）をロールコータで塗布し、３００℃
で１０分間加熱した。得られた被膜の厚さは１μｍであ
った。得られた皮膜の模式図を図１に示す。１は、導体
基板を表す。この導体基板上に、導体の金属−硫黄結合
によりトリアジン化合物からなる第１の層が固定されて
いる。この第１の層上に、前記トリアジン化合物と共有
結合することにより樹脂からなる第２の層が固定されて
いる。この被膜上に、面積が１ｃｍ²の金電極を蒸着
し、金電極と銅板間の絶縁抵抗を測定したところ、５．
６×１０⁸Ω（膜の体積抵抗５．６×１０¹²Ωｃｍ）で
あった。

【００２４】《実施例２》実施例１と同様に銅板をカッ
トし、試験片とし、希塩酸で洗浄し、１，３，５−トリ
アジン−２，４，６−トリチオールを１重量％加えたエ
タノールに５分間浸した。その後、試験片を引き上げ、
エタノールで洗浄した後、乾燥させ、ポリエステルイミ
ド塗料（第一電工社製）をメタクレゾールで３倍に希釈
したものをスピンコート法で塗布し、３００℃で１０分
間加熱した。得られた被膜の厚さは０．１μｍであっ
た。そして、実施例１と同様にして、金電極と銅板間の
絶縁抵抗を測定したところ、２．３×１０⁷Ω（膜の体
積抵抗２．３×１０¹²Ωｃｍ）であった。

【００２５】《実施例３》スライドガラスに金を厚さ約
１００ｎｍ蒸着したものを試験片とした。この試験片を
１，６−ジメルカプトヘキサンを１重量％加えたエタノ
ールに５分間浸した。その後、試験片を引き上げ、エタ
ノールで洗浄した後、乾燥させ、ポリアミドイミド系ワ
ニス（日立化成社製）をロールコータで塗布し、３００
℃で１０分間加熱した。得られた被膜の厚さは１μｍで
あった。この被膜上に、面積が１ｃｍ²の金電極を蒸着
し、金電極とスライドガラス上の金層の間の絶縁抵抗を
測定したところ、８．６×１０⁸Ω（膜の体積抵抗８．
６×１０¹²Ωｃｍ）であった。

【００２６】《実施例４》厚さ１ｍｍのニッケル板を３
ｃｍ角にカットし、試験片とした。この試験片を１規定
希塩酸で洗浄し、ピロメリット酸を１重量％加えたテト
ラヒドロフランに５分間浸した。その後、試験片を引き
上げ、テトラヒドロフランで洗浄した後、乾燥させ、ポ
リエステルイミド塗料（第一電工社製）をロールコータ
で塗布し、３００℃で１０分間加熱した。得られた被膜
の厚さは１μｍであった。この被膜上に面積が１ｃｍ²
の金電極を蒸着し、金電極とニッケル板間の絶縁抵抗を
測定したところ、３．２×１０⁸Ω（膜の体積抵抗３．
２×１０¹²Ωｃｍ）であった。

【００２７】《比較例１》実施例１と同様に銅板をカッ
トし、試験片とした。この試験片を１規定希塩酸で洗浄
し、ポリエステルイミド塗料（第一電工社製）をロール
コータで塗布し、３００℃で１０分間加熱した。得られ
た被膜の厚さは１μｍであった。そして、実施例１と同
様にして、金電極と銅板間の絶縁抵抗を測定したとこ
ろ、７．８×１０⁷Ω（膜の体積抵抗７．８×１０¹¹Ω
ｃｍ）であった。

【００２８】《比較例２》実施例１と同様に銅板をカッ
トし、試験片とした。この試験片を１規定希塩酸で洗浄
し、ポリエステルイミド塗料（第一電工社製）をメタク
レゾールで３倍に希釈したものをスピンコート法で塗布
し、３００℃で１０分間加熱した。得られた被膜の厚さ
は０．１μｍであった。そして、実施例１と同様にし
て、金電極と銅板間の絶縁抵抗を測定したところ、３．
８×１０⁵Ω（膜の体積抵抗３．８×１０¹⁰Ωｃｍ）で
あった。以上の結果から、本発明の絶縁膜が従来法によ
るものよりもはるかに高抵抗であり、絶縁能が高いこと
が示された。

【００２９】

【発明の効果】本発明の絶縁膜は、金属表面に化学結合
によって固定されているので、膜厚を薄くしてもピンホ
ールが発生しにくく、絶縁性が良好な被膜である。よっ
て、電子部品やコイル、モータ等の絶縁膜として好適に
利用できる。また、コンデンサの誘電体としても利用で
きる。さらに、本発明の絶縁膜製造方法によれば、上記
の絶縁膜を合理的に製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における絶縁膜の構造を示す
模式図である。

【符号の説明】

１ 導体基板 ２ トリアジン化合物 ３ ポリエステルイミド樹脂

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹沢 弘輝 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 遷移金属からなる導体表面に、式（１）
   で示される遷移金属−硫黄結合、または式（２）で示さ
   れる結合から選ばれるキレート結合によって固定された
   分子からなる第１の層と、前記第１の層上に、第１の層
   の分子と共有結合によって結合した樹脂からなる第２の
   層を具備することを特徴とする絶縁膜。 【化１】 （ただし、Ｓは硫黄、Ｍは遷移金属を示す。）
2. 【請求項２】 前記第１の層が、チオール化合物からな
   る請求項１記載の絶縁膜。
3. 【請求項３】 前記第１の層が、式（３）で示される官
   能基を有するトリアジン化合物からなる請求項１記載の
   絶縁膜。 【化２】
4. 【請求項４】 膜の体積抵抗が１０¹²Ωｃｍ以上である
   請求項１〜３のいずれかに記載の絶縁膜。
5. 【請求項５】 メルカプト基、式（３）で示される官能
   基、または式（４）で示される官能基からなる群より選
   ばれた少なくとも１つの官能基を有し、かつ式（５）で
   示される官能基からなる群より選ばれる少なくとも１つ
   の官能基を有する分子を、遷移金属からなる導体表面に
   接触させ、前記分子を前記基体表面に固定する工程、お
   よび前記固定された分子を樹脂で覆う工程を有すること
   を特徴とする絶縁膜の製造方法。 【化３】 【化４】 （但し、Ａ₁〜Ａ₆は（ＣＨ₂）_nＣＯＯＺ（ｎは０〜３、
   Ｚは水素原子または金属原子である。）または（Ｃ
   Ｈ₂）_mＮＸＹ（ｍは０〜２、ＸおよびＹは各々独立に水
   素原子、炭素数１〜８のアルキル基、フェニル基、また
   はベンジル基である。）を示す。式（４）中の二重結合
   は、ベンゼン環またはその他の芳香環の一部でもよ
   い。） 【化５】 （但し、Ｚ₁は水素原子またはアルカリ金属を示す。Ｒ
   は水素原子または炭素数１〜３のアルキル基を示す。）
6. 【請求項６】 式（３）で示される官能基を有する化合
   物が、式（６）で示されるトリアジン化合物である請求
   項５に記載の絶縁膜の製造方法。 【化６】 （但し、Ｒ₁は、水素原子、メルカプト基、水酸基、炭
   素数１〜８のアルキル基、フェニル基、またはベンジル
   基を示す。Ｒ₂およびＲ₃は各々独立に水素原子、炭素数
   １〜８のアルキル基、フェニル基、またはベンジル基を
   示す。Ｚ₂およびＺ₃は各々独立に水素原子またはアルカ
   リ金属を示す。）
7. 【請求項７】 前記基体金属に固定された分子を樹脂で
   覆う工程が、前記樹脂の前駆体を前記分子の表面に配
   し、加熱して樹脂化する工程を含む請求項５または６記
   載の絶縁膜の製造方法。
8. 【請求項８】 前記樹脂の前駆体を前記分子の表面に配
   する工程が、前記分子を樹脂のモノマーまたはプレポリ
   マーを含む雰囲気に曝すことからなる請求項７記載の絶
   縁膜の製造方法。