(57)【要約】【課題】  熱放散性がよく、機械的強度が高く、かつクラック発生のない電機機器を得る。【解決手段】  本発明の電機機器は、注形型１内に電機部品を設置し、つぎに注形型内に無機充填材として粒子状充填材４を充填し，これに脱泡処理した熱硬化性樹脂組成物５を真空下にて注型して硬化させ、樹脂モールドされた電機機器を製造するもので、前記無機充填材に繊維状充填材３を加えるものである。  また、繊維状充填材を短繊維またはクロスとし、その材質をガラス、アルミナ、シリカ、窒化アルミ、窒化ケイ素、窒化ホウ素、炭化ケイ素、又は酸化マグネシウムの少なくとも１種類からなるものとしている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
注形型内に電機部品を設置し、つぎに前記注形型内に無機充填材として粒子状充填材を充填し，これに脱泡処理した熱硬化性樹脂組成物を真空下にて注型して硬化させ、樹脂モールドされた電機機器の製造方法において、
前記無機充填材に繊維状充填材を加えたことを特徴とする電機機器の製造方法。
【請求項２】
前記繊維状充填材が、短繊維であることを特徴とする請求項１記載の電機機器の製造方法。
【請求項３】
前記繊維状充填材が、クロスであることを特徴とする請求項１記載の電機機器の製造方法。
【請求項４】
前記繊維状充填材が、ガラス、アルミナ、シリカ、窒化アルミ、窒化ケイ素、窒化ホウ素、炭化ケイ素、又は酸化マグネシウムの少なくとも１種類からなることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電機機器の製造方法。
【請求項５】
前記粒子状充填材が、ガラス、アルミナ、シリカ、窒化アルミ、窒化ケイ素、窒化ホウ素、炭化ケイ素、又は酸化マグネシウムの少なくとも１種類からなることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電機機器の製造方法。
【請求項６】
前記粒子状充填材の粒径が、２００μｍ〜１０００μｍであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の電機機器の製造方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の電機機器の製造方法によって得られることを特徴とする電機機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱放散性や機械的強度に優れた電機機器の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動機、トランス等のコイル装置や、パワーモジュール、ＬＳＩ等の半導体デバイスは、近年、その小型化や高密度化、および高出力化等に伴い、作動時の発熱が大きな問題となっている。これは、発熱に起因した装置やデバイスの特性の不安定化や寿命の劣化という問題があるためであり、限界温度を超える温度に昇温するのを防止するため、コイルや半導体を封止するモールド樹脂の熱伝導率を大きくし、効率良く熱を放散させることが重要となっている。
これを解決する従来技術としてよく知られている方法は、コイル等の電機部品を注形型にセットし、これに熱伝導率の高い無機充填材を高充填した熱硬化性樹脂組成物を常圧下または真空下、注入し、硬化させる方法である。しかしながら、無機充填材の配合量を増加させると、それに伴い熱硬化性樹脂組成物の粘度が大幅に上昇してしまい、注形することが困難となることから、無機充填材の配合量に限界があった。
また、他の従来例として、コイル等、電機部品を入れた注形型に、予めシリカなどの粒子状充填材入れ、これに熱硬化性樹脂組成物を真空下、注入して硬化させる方法である（例えば、特許文献１参照）。この方法では、無機充填材は予め注形型の方に入れておくので、熱硬化性樹脂組成物の粘度を低くする事ができる。よって無機充填材の高充填率化を図る事ができ、電機機器の熱放散性を向上させることが可能となる。
【特許文献１】特開平０８−１２４７７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の方法のように、粒子状充填材を高密度に充填させた場合、それに伴い樹脂量が少なくなくなる事から、靭性が低下してしまい、その結果、硬化する際や、硬化後、ヒートサイクルや機械的衝撃が加わった場合に、クラックが発生しやすくなるという問題があった。
そこで、本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、熱放散性に優れ、機械的強度が高く、クラック発生のない電機機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記問題を解決するため、本発明は次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、注形型内に電機部品を設置し、つぎに前記注形型内に無機充填材として粒子状充填材を充填し，これに脱泡処理した熱硬化性樹脂組成物を真空下にて注型して硬化させ、樹脂モールドされた電機機器の製造方法において、前記無機充填材に繊維状充填材を加えたものである。
請求項２に記載の発明は、前記繊維状充填材を短繊維にしたものである。
請求項３に記載の発明は、前記繊維状充填材をクロスにしたものである。
請求項４に記載の発明は、前記繊維状充填材を、ガラス、アルミナ、シリカ、窒化アルミ、窒化ケイ素、窒化ホウ素、炭化ケイ素、又は酸化マグネシウムの少なくとも１種類としたものである。
請求項５に記載の発明は、前記粒子状充填材をガラス、アルミナ、シリカ、窒化アルミ、窒化ケイ素、窒化ホウ素、炭化ケイ素、又は酸化マグネシウムの少なくとも１種類としたものである。
請求項６に記載の発明は、前記粒子状充填材の粒径を２００μｍ〜１０００μｍとしたものである。
請求項７に記載の発明は、上記請求項１から６のいずれかの製造方法によって得られた電機機器である。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１に記載の発明によると，粒子状充填材に加えて繊維状充填材を充填したので，機械的な強度を大幅に向上させることができる。よって，硬化する際や，硬化後，ヒートサイクルや機械的衝撃が加わった場合において，製品に発生するクラックを防止する事ができる。また，一般的に，繊維状充填材を用いて熱硬化性樹脂組成物を作製した場合，粒子状充填材を用いた場合より粘度が大きく上昇し，注形性が損なわれるが，本発明は，繊維状充填材を注形型に予め入れておくので，注形性が損なわれる事は無い。
請求項２に記載の発明によると，繊維状充填材を短繊維としたので，注形硬化物の機械的強度を向上させることができる。また，短繊維は，注形型に予め入れておくので，注形性が損なわれる事は無い。また，短繊維は，粒子状充填材と比較して，充填材間同士で連続的な放熱ネットワークを築きやすい。このことから，熱伝導率向上に効果があり，また硬化の際の発熱も金型や大気中へ放散しやすくなるため，硬化反応がより均一となり，クラック防止に効果がある。
請求項３に記載の発明によると，繊維状充填材をクロスとしたので、２次元的にネットワーク化した構造ができ，注形硬化物の機械的強度を大幅に向上させることができる。また，連続的な放熱ネットワークを築いているので，熱伝導率が向上し、硬化の際の発熱も金型や大気中へ放散しやすくなるため，硬化反応がより均一となり，クラック防止に効果がある。
請求項４に記載の発明によると，繊維状充填材として熱伝導率の高い無機化合物を用いているので，放熱性を向上させることができ，クラック防止にも効果がある。
請求項５に記載の発明によると，粒子状充填材として熱伝導率の高い無機化合物を用いているので，放熱性を向上させることができ，クラック防止にも効果がある。
請求項６に記載の発明によると，粒子状充填材の粒径を２００μｍ〜１０００μｍとしたので，熱硬化性樹脂組成物を注形する際の圧力損失の増大を防止する事ができる。これより，充填材間や部品間に隙間無く，均一に熱硬化性樹脂組成物を注入する事が可能となるので，機械的強度が向上する。
請求項７に記載の発明によると，熱放散性に優れ、機械的強度が高く、クラック発生のない電機機器が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の具体的実施例を図に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１は、本発明の電機機器であるリニアモータ可動子の製造方法を示す工程図である。図において、１は注形型、２はコイルを取付けたリニアモータの電機子、３は繊維状充填材、４は粒子状充填材、５は熱硬化性樹脂組成物、６はリニアモータ可動子である。
繊維状充填材３として、ガラスクロス（ユニチカグラスファイバー（株）製）、アルミナクロス、シリカクロス、ガラス繊維の４種類を用いた。なお、比較例として、繊維状充填材３を加えないものも用いた。粒子状充填材４として、粒径２００〜４００μｍのシリカ（電機化学工業（株）製）を用いた。なお、比較例として、粒径１００〜２００μｍのシリカを用いた(試料No5)。熱硬化性樹脂組成物５は、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業（株）製  商品名：エピクロン８３０）１００部を用い、フェニルグリシジルエーテル（ナガセケムテックス（株）製  商品名：デナコールＥＸ１４１）５部、三フッ化ホウ素モノエチルアミン（ステラケミファ（株）製）７部を加えて均一に混合し、エポキシ樹脂組成物を得た(試料No1〜6)。
表１に、繊維状充填材および粒子状充填材を組み合せた試料の種類を示す。試料No.1〜4は本実施例、試料No.5,6は比較例である。
つぎに、本実施例の試料No1のリニアモータ可動子の製造方法について述べる。
図１に示すように、工程１では、注形型１内へ、電機子２と繊維状充填材（ガラスクロス）３を設置した。この時、繊維状充填材（ガラスクロス）３は電機子２の両側にそれぞれ１枚ずつ、電機子２に対して平行に配置した。
工程２では、この電機子２および繊維状充填材（ガラスクロス）３が収納された注形型１内に、粒径２００〜４００μｍの粒子状充填材（シリカ）４を注形型１に振動を与えながら充填した。
工程３では、先に調合したエポキシ樹脂組成物５を８０℃に加熱した後、脱泡し、これを電機子２、繊維状充填材（ガラスクロス）３および粒子状充填材（シリカ）４の入った注形型１内へ真空下、注形した。
工程４では、注形後、これを１５０℃×１５ｈｒ加熱硬化させて、リニアモータの可動子６を完成させた。
次に、製作したリニアモータ可動子６のクラック特性について調べた。評価方法は、リニアモータ可動子６に、−５０℃で４時間、１３０℃で４時間の冷熱サイクルを２００サイクル施し、クラックの発生の有無を調べる方法で行った。
その結果を表１に示すように、２００サイクル後においてもクラック発生が無く、ヒートサイクル性は良好であった。（試験の結果はクラックが全く発生しない場合を○、わずかに発生する場合を△、著しく発生する場合を×とした。）
【０００８】
【表１】
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【０００９】
本実施例の試料No.2-4は、表１に示したように、粒子状充填材４と繊維状充填材３の種類を変えて行ったものである。試料No.2,3については、繊維状充填材３として、アルミナクロスおよびシリカクロスをそれぞれ用い、他の条件は試料No.1と同じとした。試料No.4は、粒径２００〜４００μｍのシリカ４を７０部に対して、ガラス繊維３を５部配合し、均一に混合したものを注形型１に振動を与えながら充填していった。その後、試料No.1と同様にエポキシ樹脂組成物５を注形し硬化させた。
【００１０】
次に、試料No.1と同様に、製作したリニアモータ可動子６のクラック特性について調べた。その結果、試料No.2-4のどのリニアモータ可動子６も２００サイクル後においてもクラック発生が無く、ヒートサイクル性は良好であった。
本発明の実施例に対して、比較例の試料No5は、粒子状充填材４として平均粒径１００〜２００μｍのシリカを用いたものであるが、著しいクラックの発生が認められた。これは、粒子状充填材４の粒径が細かすぎるため、熱硬化性樹脂組成物５の注形性が悪く、樹脂の未含浸部が多く存在していた事に起因していると考えられる。これより、粒子状充填材４の粒径は２００μｍ以上である必要があり、またコイル等の隙間へ充填させるためには１０００μｍ以下である必要がある。また、比較例の試料No6は、粒子状充填材４のみで、繊維状充填材３を用いなかったものであるが、わずかではあったが、クラックの発生が認められた。
【００１１】
なお、本実施例において、熱硬化性樹脂組成物５の主剤としてビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を用いたが、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂やクレゾールノボラック型エポキシ樹脂等、他のエポキシ樹脂を用いても良い。
また、硬化剤は三フッ化ホウ素モノエチルアミンを用いたが、酸無水物系硬化剤やアミン系硬化剤、イミダゾール系硬化剤など通常エポキシ樹脂の硬化剤として使用されるものを広く使用する事ができる。また必要に応じて各種の硬化促進剤を併用する事もできる。
また、希釈剤、カップリング剤、着色剤など、各種添加剤を併用する事ができ、無機充填材を併用しても良い。
また本実施例において、ガラスクロス３は電機子２の両側にそれぞれ１枚ずつ配置したが、特にこれに限定されるものではなく、スペース等を勘案しながら、必要に応じて複数枚配置させることもできる。また、配置方法も電機子２に対して垂直、あるいはランダムに配置させても良いし、ガラスクロス３を短片化して全体に分散させても良い。
また、粒子状充填材４の形状として破砕状のものを用いたが、球状のものを用いる事もできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の製造工程を示すフロー図
【符号の説明】
【００１３】
１  注形型
２  電機子
３  繊維状充填材（ガラスクロス）
４  粒子状充填材（シリカ）
５  熱硬化性樹脂組成物（エポキシ樹脂組成物）
６  リニアモータ可動子
【図１】
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