JPH08294924A - 電気機器の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱伝導率およびヒートサイクル性に優れた電
気機器を効率よく製造することができる電気機器の製造
法を提供する。 【構成】 部品が収納されたケースまたは金型内に、大
粒径のフィラーを充填し、その充填面を平滑にした後、
小粒径のフィラーを含有するエポキシ樹脂組成物を減圧
注入して硬化させることを特徴とする電気機器の製造
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気機器の製造法に関
し、さらに詳しくは熱伝動率およびヒートサイクル性に
優れた電気機器を効率よく製造することができる電気機
器の製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電気機器の製造法としては、ケー
スまたは金型内に部品をセットし、エポキシ樹脂と無機
フィラーとの均一混合物に酸無水物およびその硬化促進
剤またはアミン化合物を混合したエポキシ樹脂組成物
を、常圧または真空下で注入して硬化させるポッティン
グ法が知られている。しかし、この方法では混合時の粘
度および注入作業性の面から混合する無機フィラーの添
加量に限界があり、硬化する際にエポキシ樹脂組成物に
体積収縮が生じるため、硬化物にクラックが生じ、内蔵
されているコイルおよび部品やケースに剥離やクラック
が発生し易く、また熱伝導率が悪いために電気機器の温
度が高くなり、使用する温度が制限されるなどの問題が
ある。さらに、エポキシ樹脂組成物と無機フィラーを混
合して減圧下で脱泡した後に注入作業を行うため、エポ
キシ樹脂組成物の硬化時間の長いものを使用する必要が
あり、注入後の硬化時間も長くなり、作業工程の合理
化、省エネルギー化に限界がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の従来
技術の問題を解消し、熱伝導率およびヒートサイクル性
に優れた電気機器を効率よく製造することができる電気
機器の製造法を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、部品が収納さ
れたケースまたは金型内に、大粒径のフィラーを充填
し、その充填面を平滑にした後、小粒径のフィラーを含
有するエポキシ樹脂組成物を減圧注入して硬化させるこ
とを特徴とする電気機器の製造法に関する。

【０００５】以下に本発明における電気機器の製造法を
説明する。まず、部品が収納されたケースまたは金型内
に大粒径のフィラー（以下、フィラー（Ａ）という）を
充填する。フィラー（Ａ）は平均粒子径が１００μｍ以
上であることが好ましく、特には２００〜２０００μｍ
であることが好ましい。なお、フィラー（Ａ）の平均粒
子径は、ＪＩＳ−Ｚ２６０２−１９７６によって測定さ
れるものである。平均粒子径が小さすぎると、特に１０
０μｍ未満では、粒子と粒子の空隙が小さいため、エポ
キシ樹脂組成物を注入した際に未含浸部が残りやすくな
り、また部品間にフィラー（Ａ）が不均一に充填される
ため電気機器全体の線膨脹係数が不均一となりやすく、
また、ヒートサイクル時に剥離やクラックが発生した
り、熱伝導率が低下する傾向がある。ケースまたは金型
に収納される部品には、ダイオード、抵抗、コンデン
サ、コイル等が挙げられる。本発明に用いるフィラー
（Ａ）の種類には特に制限はなく、例えば硅砂、シリ
カ、アルミナ、クレー、マイカ、ガラスビーズなどが用
いられる。この市販品としてはパールサンド４号、パー
ルサンド６号、三河硅砂Ｖ−３（(株)トウチュウ商品
名）、モランダム−Ａ（昭和電工(株)商品名）、ＧＢ−
ＡＧ、ＧＢ−ＡＣ、ＧＢ−Ｂ（東芝バロティーニ(株)商
品名）などが挙げられる。これらは単独で使用しても併
用してもよい。

【０００６】次に、ケースまたは金型に振動を加えた
り、またはへら等によりならしたりして充填したフィラ
ー（Ａ）の充填面を平滑に均した後、これにエポキシ樹
脂組成物を減圧下で注入する。フィラー（Ａ）の充填面
の凹凸は、エポキシ樹脂組成物の含浸性の点から最高部
と最低部の差が５mm以内であることが好ましい。また注
入するエポキシ樹脂組成物の量は、フィラー（Ａ）全体
にエポキシ樹脂組成物が充分に含浸される量とすること
が好ましい。

【０００７】本発明に用いられるエポキシ樹脂組成物に
は、小粒径のフィラー（以下、フィラー（Ｂ）という）
が混合される。フィラー（Ｂ）は平均粒子径が５０μｍ
以下であることが好ましく、特に５〜２０μｍ以下であ
ることが好ましい。なお、フィラー（Ｂ）の平均粒子径
は、セディグラフ（ＭＩＣＲＯＭＥＲＩ−ＴＩＣＳ社
製、島津製作所製等）を用いて測定できる。フィラー
（Ｂ）はその平均粒子径が大きすぎると、エポキシ樹脂
組成物の保管中にフィラー（Ｂ）の沈降が速く、目的と
するエポキシ樹脂組成物が得られにくくなる。また、エ
ポキシ樹脂組成物をフィラー（Ａ）上に注入した際に未
含浸部分が残りやすく、熱伝導性が低下し、絶縁性が損
なわれる傾向がある。さらに、部品間にフィラー（Ｂ）
が不均一に充填されるため、得られる電気機器の線膨脹
係数が不均一となり、ヒートサイクル時に剥離およびク
ラックが発生する傾向がある。フィラー（Ｂ）として
は、例えば結晶シリカ、溶融シリカ、水和アルミナ、酸
化アルミナ、タルク、炭酸カルシウム、マイカ、ガラス
ビーズ、水酸化マグネシウム、クレーなどが用いられ
る。この市販品としては、ＣＲＴ−ＡＡ、ＣＲＴ−Ｄ、
ＲＤ−８（(株)龍森商品名）、Ｃ−３０３Ｈ、Ｃ−３１
５Ｈ、Ｃ−３０８（住友化学工業(株)製商品名）、ＳＬ
−７００（竹原化学工業(株)商品名）などが挙げられ
る。フィラー（Ｂ）は、単独でまたは２種以上を組合わ
せて用いられる。

【０００８】また、エポキシ樹脂組成物に含まれるエポ
キシ樹脂としては、１分子中に少なくとも１個のエポキ
シ基を有するエポキシ樹脂、例えばビスフェノール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、多価アルコールのポリ
グリシジルエーテルなどが用いられる。これらの樹脂と
しては特に制限はないが、常温で液状のものが好まし
く、市販品としてはエピコート８２８（油化シェルエポ
キシ(株)製商品名）、ＧＹ−２６０（チバガイギー社製
商品名）、ＤＥＲ−３３１（ダウケミカル日本(株)製商
品名）などが挙げられる。これらは併用して用いること
もできる。エポキシ樹脂は、ポリプロピレングリコール
ジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリ
シジルエーテル、ブタンジオールジグリシジルエーテル
等の反応性希釈剤を含んでいてもよい。

【０００９】また、エポキシ樹脂組成物には、エポキシ
樹脂とともに硬化剤、具体的には酸無水物およびその硬
化促進剤、またはアミノ化合物が用いられる。酸無水物
としては特に制限はないが、常温で液体のものが好まし
く、例えば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、メチルエンドメチレン無水フ
タル酸、ドデセニル無水フタル酸などが用いられる。市
販品としてはＨＮ−２２００（日立化成工業(株)商品
名）、ＱＨ−２００（日本ゼオン(株)商品名）などが挙
げられる。これらは単独でまたは２種以上組合わせて用
いることもできる。酸無水物の配合量は、エポキシ樹脂
１００重量部に対して５０〜１５０重量部であるのが好
まし、７０〜１００重量部であるのがさらに好ましい。
酸無水物の硬化促進剤としては、例えば２−エチル−４
−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−４−メチル
イミダゾール、１−ベンジル−２−エチルイミダゾール
等のイミダゾールおよびその誘導体、トリスジメチルア
ミノフェノール、ベンジルジメチルアミン等の第３級ア
ミン類などが用いられる。市販品としては２Ｅ４ＭＺ
（四国化成工業(株)商品名）、ＢＤＭＡ（花王(株)商品
名）などが挙げられる。これらの硬化促進剤の配合量
は、酸無水物１００重量部当たり０．１〜１０重量部が
好ましく、０．１〜３重量部がさらに好ましい。

【００１０】アミン化合物としては、芳香族ポリアミン
とその変性物、脂肪族ポリアミンとその変性物などが挙
げられ、例えばジアミノジフェニルメタンとエポキシ樹
脂の付加物などが用いられる。市販品としてはＥＨ−５
２０（旭電化工業(株)商品名）、ＥＨ−５５１（旭電化
工業(株)製商品名）、アンカミン２００７（アンカーケ
ミカル社製商品名）などが挙げられる。これらは単独ま
たは２種以上の組合わせで用いることができる。これら
のアミノ化合物の配合量は、エポキシ樹脂１００重量部
に対して５〜７０重量部が好ましく、５〜５０重量部が
さらに好ましい。エポキシ樹脂組成物には、必要に応じ
て赤リン、ヘキサブロモベンゼン、ジブロモフェニルグ
リシジルエーテル、ジブロモクレジルグリシジルエーテ
ル、三酸化アンチモン等の難燃剤、ベンガラ、酸化第二
鉄、カーボン、チタン白等の着色剤、シラン系カップリ
ング剤、シリコーン剤等の消泡剤、モノグリシジルエー
テル、ジグリシジルエーテル等の希釈剤などを配合する
ことができる。

【００１１】次いで、上記エポキシ樹脂、硬化剤および
フィラー（Ｂ）等を含むエポキシ樹脂組成物を、好まし
くは６０〜８０℃で予熱し、好ましくは１Ｔｏｒｒ以下
の減圧下で脱泡した後、すでにフィラー（Ａ）が充填さ
れたケースまたは金型内に、好ましくは２０Ｔｏｒｒ以
下の減圧下で注入し、次いで好ましくは６０〜１５０℃
（特に好ましくは８０〜１２０℃）で１〜８時間で加熱
硬化させることにより、また、金型を用いた場合には硬
化後金型から取り外すことにより本発明の電気機器が得
られる。本発明の製造法により得られる電気機器として
は、例えばプラスチックまたは金属製のケースまたは金
型内に、部品を収納したトランス、フライバックトラン
ス、ネオントランス、イグニッションコイルまたはこれ
らのケースレスタイプのトランス等が挙げられる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに具体的に
説明するが、本発明はこれによって制限されるものでは
ない。また、フィラー（Ａ）および（Ｂ）の平均粒子径
の測定および諸性能の評価は、下記の方法によって行っ
た。 （１）フィラー（Ａ）の平均粒子径：ＪＩＳ−Ｚ２６０
２−１９７６「鋳物砂の粒度分布試験方法」に準じて粒
度分布を測定し、累積重量％が５０重量％となったとき
の粒子径を平均粒子径とした。 （２）フィラー（Ｂ）の平均粒子径：セディグラフ５０
００ＥＰ（島津製作所社製商品名）を用い、スタート粒
子径を５０μｍとしてヘキサメタリン酸ナトリウム０．
１重量％の水溶液にフィラー（Ｂ）を約８重量％の濃度
で加え、予備分散して超音波洗浄を２０分間行い、粒度
分布を測定し、累積重量％が５０重量％となったときの
粒子径を平均粒子径とした。

【００１３】（３）フィラー（Ａ）への含浸性：直径６
０mmのポリエチレン製ビーカーにフィラー（Ａ）を加振
しながら充填する。次に、フィラー（Ｂ）を含有するエ
ポキシ樹脂組成物を６０℃に加温し、０．５Ｔｏｒｒで
５分間脱泡した後、１０Ｔｏｒｒの減圧下で注入し、１
３０℃で３時間硬化させた後、円周方向に対して垂直に
２分の１に切断し、断面部におけるフィラー（Ａ）に対
するエポキシ樹脂組成物の含浸状態を観察し、次の基準
で評価した。 ○：フィラー（Ａ）の粒子間にエポキシ樹脂組成物が含
浸している。 ×：未含浸部が認められる。 （４）熱伝動率：直径５０mm、厚さ１０mmの円盤状の金
型内で上記（３）に準じて成形した。得られた円盤を取
り出し、熱伝導率測定装置（ダイナテック(株)製シーマ
テック）を用いて測定した。 （５）耐クラック性：ＪＩＳ−Ｃ２１０５「電気絶縁用
無溶剤液状レジン試験方法」の耐クラック性試験に準じ
て試験した。クラック試験片は５個とし、所定の冷熱サ
イクルを行い、サイクル毎にクラック発生の有無を確認
し、最初にクラックが発生したサイクル数を記載した。 （６）線膨脹係数：熱伝導率の測定試験片を用いて５mm
×５mm×５mmの試験片を切り出し、ＴＭＡ熱物理試験器
（(株)リガク製）を用いて線膨脹係数（℃−１）を求め
た。

【００１４】さらに実施例および比較例に用いた材料は
下記のものである。 （１）フィラー（Ａ） ・パールサンド４号（(株)トウチュウ商品名、硅砂：平
均粒子径４１７μｍ） ・ＧＢ−ＡＣ（東芝バロティーニ(株)製商品名、ガラス
ビーズ：平均粒子径２００μｍ） ・ＥＣ−４０（東海ミネラル(株)商品名、結晶シリカ：
平均粒子径４０μｍ） （２）フィラー（Ｂ） ・ＣＷ−３０８（住友化学工業(株)商品名、水和アルミ
ナ：平均粒子径８μｍ） ・ＥＣ−１５（東海ミネラル(株)製商品名、結晶シリ
カ：平均粒子径１５μｍ） ・ＥＣ−Ｈ（東海ミネラル(株)商品名、結晶シリカ：平
均粒子径１５０μｍ） （３）エポキシ樹脂：ＤＥＲ−３３１（ダウケミカル日
本(株)商品名） （４）反応性希釈剤：旭電化工業(株)製ポリプロピレン
グリコールジグリシジルエーテル、商品名ＥＤ−５０６ （５）酸無水物：ＨＮ−２２００（日立化成工業(株)商
品名） （６）硬化促進剤：２Ｅ４ＭＺ−ＣＮ（四国化成工業
(株)商品名）

【００１５】実施例１〜４ 表１に示す配合でエポキシ樹脂組成物およびフィラー
（Ａ）（これらの配合の単位は「重量部」である）を用
いて、上記（３）の試験方法に従ってエポキシ樹脂組成
物を含浸させ、硬化させて得られた試験片の各特性を調
べた。ただし、熱伝導率は上記（５）のとおり、線膨張
係数は上記（６）のとおりにして測定した。その結果を
表１に示したが、いずれの場合もフィラー（Ａ）の含浸
性が良好で、熱伝導率も高く線膨脹係数は小さく、また
耐クラック性も良好であった。

【００１６】比較例１ 実施例１において、フィラー（Ａ）を用いない以外は実
施例１と同様にして試験片を作製し、各特性を調べ、そ
の結果を表２に示したが、熱伝導率は低く、線膨脹係数
が小さく、耐クラック性に劣っていた。 比較例２ 実施例１において、ケースに充填されたフィラー（Ａ）
の充填面均しをしない以外は実施例１と同様にして試験
片を作製し、各特性を調べてその結果を表２に示した
が、フィラー（Ａ）に対するエポキシ樹脂組成物の含浸
性が著しく低下した。

【００１７】比較例３ 実施例１において、フィラー（Ｂ）として平均粒子径が
１５０μｍの結晶シリカを用いた以外は実施例１と同様
にして試験片を作製し、各特性を調べてその結果を表２
に示したが、フィラー（Ａ）への含浸性に劣り、線膨脹
係数のバラツキが大きく、耐クラック性も劣っていた。 比較例４ 実施例１において、フィラー（Ａ）として平均粒子径が
４０μｍの結晶シリカを用いた以外は実施例１と同様に
して試験片を作製し、各特性を調べてその結果を表２に
示したが、フィラー（Ａ）への含浸性に劣り、線膨脹係
数のバラツキが大きく、耐クラック性も劣っていた。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【表２】

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、熱伝導性が高く、耐ク
ラック性に優れた電気機器を効率よく製造することがで
きる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 部品が収納されたケースまたは金型内
   に、大粒径のフィラーを充填し、その充填面を平滑にし
   た後、小粒径のフィラーを含有するエポキシ樹脂組成物
   を減圧注入して硬化させることを特徴とする電気機器の
   製造法。